基于plc的換熱站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)論文設(shè)計(jì)

基于PLC的換熱站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的21世紀(jì)今天，許多家庭在冬天都需要采用暖氣取暖，在這種使用量巨大的環(huán)境下使得熱換站的設(shè)計(jì)和完善得到了跨越式的發(fā)展，基于PLC進(jìn)行熱換站的采集和監(jiān)控不僅高效科學(xué)而且簡(jiǎn)單方便,使得產(chǎn)業(yè)的發(fā)展得到了有力的數(shù)據(jù)支撐,熱換站的使用在國(guó)內(nèi)居民日常生活中的方方面面都有所涉及，因此對(duì)該控制系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的研究和設(shè)計(jì)很有意義。本文的設(shè)計(jì)理念是基于PLC和WINCC的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)方案，使得可編程控制器的軟件部分和硬件結(jié)構(gòu)得到了完美的結(jié)合，進(jìn)而使熱換站系統(tǒng)更加智能化。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的分析論證，文章不僅人機(jī)界面的設(shè)計(jì)科學(xué)便捷，能夠及時(shí)有效進(jìn)行參數(shù)的動(dòng)態(tài)調(diào)整，而且能夠很好地對(duì)換熱整體系統(tǒng)高效控制，得到了一個(gè)自動(dòng)化程度較高并且可以通過組態(tài)界面就能簡(jiǎn)單快捷并靈活多變的控制熱換站的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：熱換站；控制系統(tǒng)；PLCAbstractWiththerapiddevelopmentofscienceandtechnologyinthe21stcentury,manyhouseholdsneedtouseheatingforheatinginwinter.Undertheenvironmentofhugeusage,thedesignandimprovementofheatexchangestationshavebeendevelopedbyleapsandbounds.Thecollectionandmonitoringarenotonlyefficientandscientificbutalsosimpleandconvenient,whichmakesthedevelopmentoftheindustrypowerfullysupportedbydata.Theuseofhotswapstationsisinvolvedinallaspectsofthedailylivesofdomesticresidents.Therefore,adetailedstudyanddesignofthecontrolsystemVerymeaningful.ThedesignconceptofthisarticleisbasedonthePLCandWINCCtemperatureautomaticcontrolsystemprogram,whichmakestheprogrammablecontrollersoftwarepartandhardwarestructurehavebeenperfectlycombined,andthenmakestheheatexchangesystemmoreintelligent.Throughexperimentalanalysisanddemonstration,thearticlenotonlyhasascientificandconvenientdesignofthehuman-machineinterface,butalsocaneffectivelyanddynamicallyadjusttheparametersinatimelymanner,andcaneffectivelycontroltheoverallheatexchangesystemefficiently.IthasahighdegreeofautomationandcanbeconfiguredTheinterfacecancontrolthedesignoftheheatexchangestationsimply,quicklyandflexibly.Keywords:Heatexchangestation；Controlsystem；PLC目錄TOC\o"1-3"\h\u2389第1章緒論 I第1章緒論1.1研究背景供熱在日常生活的方方面面都有所涉及，尤其是科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的21世紀(jì)今天，尤其是許多北方家庭在冬季更是都需要使用供暖設(shè)備來抵御寒冷的天氣，而熱換站的出現(xiàn)就極大的解決了這個(gè)問題，不僅使得工廠產(chǎn)生的熱量最大化居民使用，而且其性價(jià)比也相對(duì)較高，給人民的日常生活帶來了巨大的實(shí)惠。隨著科技的騰飛和技術(shù)的要求不斷進(jìn)行著自我革新和換代，智能化、便捷化、高效化是近些年對(duì)換熱站系統(tǒng)發(fā)展方向的三點(diǎn)基礎(chǔ)要求，因此針對(duì)換熱站的安全控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)顯得當(dāng)務(wù)之急。1.2研究的目的和意義以前，舊繼電器接觸器是用來控制溫度的。自動(dòng)化程度很低，控制過程比較復(fù)雜。自可編程控制器啟動(dòng)以來，換熱器系統(tǒng)可以自動(dòng)監(jiān)控，工作人員可以輕松了解工作臺(tái)上設(shè)備的工作條件，從而減少工作違規(guī)，提高效率。SPS在操作和控制方面靈活、簡(jiǎn)單，最適合系統(tǒng)監(jiān)視。廣泛使用的可編程控制器，它的強(qiáng)大功能得到了業(yè)界許多人的認(rèn)可。因此，PLC技術(shù)在換熱站安全監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用可以大大提高系統(tǒng)性能。1.3研究現(xiàn)狀換熱站的出現(xiàn)最早可以追溯到十九世紀(jì)中末頁(yè)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得熱換站在集中供熱的基礎(chǔ)上有了質(zhì)的飛躍，通常情況下該熱氣產(chǎn)生于工業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)過集中收集再分批分塊在天冷時(shí)進(jìn)行居民小區(qū)定時(shí)輸送。熱換站的出現(xiàn)不僅使資源的利用率得到了較大的提升，而且還讓城市的居民在冷天能夠有效御寒，使人民的生活質(zhì)量得到了有效保障的同時(shí)社會(huì)的發(fā)展還得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。伴隨著第二次工業(yè)革命后的數(shù)字化和信息化時(shí)代的蜂擁而至，以西方發(fā)達(dá)國(guó)家為首的換熱站發(fā)展相關(guān)行業(yè)被賦予了更多的含義和內(nèi)容,因此國(guó)外所以國(guó)外針對(duì)熱換站更多使用自動(dòng)化技術(shù)手段進(jìn)行操作，尤其常見的就是以PLC作為主控原件，并輔助使用壓縮機(jī)進(jìn)行參數(shù)化的驗(yàn)證，所以整體系統(tǒng)智能化水平和科學(xué)穩(wěn)定性都相對(duì)完善，這也就使人們經(jīng)常得以看到很少幾名工作人員就可以對(duì)很大的小區(qū)供熱進(jìn)行有序且高效管理的原因所在。縱觀現(xiàn)今的我國(guó)科研浪潮，換熱站控制較西方發(fā)達(dá)國(guó)家還是有一些距離,尤其是智能化程度和自動(dòng)化程度方面較為明顯，國(guó)內(nèi)近些年的研究方向也有逐漸向商業(yè)領(lǐng)域傾斜的趨勢(shì)，基于PLC的控制簡(jiǎn)單、實(shí)用、適應(yīng)性強(qiáng)，可提高冷卻和熱運(yùn)行系統(tǒng)的安全性和可靠性。可編程邏輯控制器便于繼電控制系統(tǒng)的操作、控制精準(zhǔn)、控制程序可以隨工藝改變而改變、易于與計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)交互通訊，也就意味著換熱站將更多且高質(zhì)量服務(wù)于人們的時(shí)代即將到來。1.4本文研究?jī)?nèi)容本文主要基于PLC對(duì)換熱站控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，各章節(jié)研究?jī)?nèi)容如下：第一章：我們主要對(duì)換熱站的概述和發(fā)展史以及本文主要研究的內(nèi)容做以簡(jiǎn)單介紹和說明，讓讀者對(duì)題目背景和研究目的有所了解。第二章：我們對(duì)系統(tǒng)的組成和方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對(duì)工作原理進(jìn)行了詳細(xì)說明理清文章的整體思路框架。第三章：我們對(duì)各硬件模塊元器件進(jìn)行介紹并進(jìn)行工作原理分析，另外設(shè)計(jì)出相應(yīng)的電路連接圖。第四章：進(jìn)行軟件梯形圖程序的編寫和設(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)的整體條理更加清晰易懂。第五章：對(duì)整體換熱站進(jìn)行仿真實(shí)現(xiàn)，對(duì)軟硬件進(jìn)行調(diào)試和相應(yīng)誤差分析，并對(duì)常見的誤差產(chǎn)生原因作以解釋說明和提出解決方法。第2章控制系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)2.1換熱站的簡(jiǎn)介我們根據(jù)供熱形式的不同可以將熱換站分為兩種類型：直供站主要是工廠產(chǎn)生的熱能直接對(duì)居民小區(qū)進(jìn)行直接供應(yīng)，該過程往往來源于工廠的剩余熱能，所以溫度相對(duì)較高且控制相對(duì)較難，在供熱期間每年都造成大量的能源浪費(fèi)現(xiàn)象發(fā)生；隨著熱能趨于商業(yè)化，于是出現(xiàn)了許多熱力公司，它們多采用收費(fèi)供熱的模式集中供熱，所以才出現(xiàn)了第二種類型的間供站，間供站一般都是高質(zhì)量供熱且管理相對(duì)合理規(guī)范，因此，近年來，全國(guó)各地都有直接作為熱模型的中介站。2.2換熱器控制系統(tǒng)的組成換熱器控制系統(tǒng)由四部分組成:1.測(cè)定儀和換熱器:主要用于交換熱站動(dòng)態(tài)參數(shù)和監(jiān)測(cè)室外溫度，包括供水測(cè)量傳感器、室外溫度、水流二次側(cè)、二次壓力等，采用溫度計(jì)、壓力表、壓力表測(cè)量熱站的進(jìn)出口溫度和壓力，以支持系統(tǒng)的精確調(diào)節(jié)。換熱器在熱交換設(shè)備中起著重要作用，它固定在風(fēng)管系統(tǒng)和第二個(gè)管網(wǎng)之間的中心。主要用于將蒸汽和循環(huán)水混合在一起，然后再將供熱循環(huán)水輸送到當(dāng)?shù)鼐用竦淖≌小?.執(zhí)行機(jī)構(gòu)：電動(dòng)調(diào)節(jié)各個(gè)執(zhí)行單元，分別由變頻器、泵電機(jī)共同組成。泵電機(jī)主要用來促進(jìn)換熱站的水循環(huán)流動(dòng)，并及時(shí)通過壓力的作用進(jìn)行補(bǔ)水。而變頻器則通過改變電機(jī)工作的頻率來使得高效穩(wěn)定工作。3.閥門：冷熱站的自動(dòng)通風(fēng)閥是管線中蒸汽產(chǎn)生的冷凝水，吸氣閥是調(diào)節(jié)蒸汽量閥，減壓閥用來降低蒸汽的壓力的閥，止回閥為了防止水的逆流的閥。4.PLC和控制器:可編程邏輯控制器是一種工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其結(jié)構(gòu)類似于電源、處理器、內(nèi)存、I/O接口電路和功能模塊(如計(jì)算、定位自動(dòng)控制和開關(guān)站操作參數(shù))組成的普通微型計(jì)算機(jī)。換熱站和供熱用戶通常情況下基于間接連接的形式，也可以理解供水與第二供水分離如圖2-1所示：圖2-1地?zé)岬蛥^(qū)控制系統(tǒng)工藝流程圖2.3系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案思路換熱站系統(tǒng)的控制過程相對(duì)比較復(fù)雜，通常由開關(guān)柜與測(cè)量系統(tǒng)的組合是開關(guān)柜的主要作用是水泵的及時(shí)補(bǔ)水和水的有效循環(huán)流動(dòng)，主控原件PLC根據(jù)室外傳感器檢測(cè)到的溫度，有效控制1次供氣量，進(jìn)而使得二次供水的溫度得到控制，最終高質(zhì)量供熱才得以實(shí)現(xiàn)。除此之外主控原件PLC還依托壓力傳感器和變換器用于控制第二水壓，用于整體切換熱流器單獨(dú)存儲(chǔ)在PLC中，因此，該控制系統(tǒng)不僅可以不受上位機(jī)的干擾地工作，還可以使監(jiān)控室的后期動(dòng)態(tài)調(diào)整工作。2.4在這種情況下執(zhí)行的監(jiān)督職能1.二級(jí)網(wǎng)絡(luò)水溫PID調(diào)節(jié)。2.二級(jí)網(wǎng)絡(luò)水壓PID控制。3.控制補(bǔ)償水箱的水位。4．二次網(wǎng)回水壓力限值控制。5．連鎖控制。第3章系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1PLC3.1.1PLC的應(yīng)用目前，PLC廣泛應(yīng)用于所有行業(yè)，包括如下:1.PLC在儀器中的應(yīng)用如果PLC用于儀器領(lǐng)域，一定會(huì)在一定程度上提高性能，儀器儀表的形狀結(jié)構(gòu)也會(huì)簡(jiǎn)化，不僅價(jià)格便宜，而且穩(wěn)定性也會(huì)提高。2.PLC在家用電器領(lǐng)域的應(yīng)用了解可編程邏輯控制器的人可能會(huì)注意到PLC及其復(fù)合系統(tǒng)微妙地進(jìn)入了我們的日常生活，從而悄悄地但肯定地改變了我們的生活條件和生活質(zhì)量。自從他們加入PLC以來，他們的行動(dòng)變得更加科學(xué)和聰明，從而提高了人民的生活質(zhì)量。3.PLC在控制過程中的應(yīng)用如果在檢查過程中使用API干涉系統(tǒng)，則會(huì)提高精確度和穩(wěn)定性。因此，產(chǎn)品質(zhì)量得到保證。4.PLC在通信領(lǐng)域的應(yīng)用PLC在通信領(lǐng)域得應(yīng)用廣泛，尤其是近年來隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展迅速，計(jì)算機(jī)得到了很好的普及，我們可以清楚地感受到，通信設(shè)備中可編程邏輯控制器的核心使我們的生活非常高效實(shí)用。3.1.2系統(tǒng)性能特性PLC可編程能力強(qiáng)且易于操作上手等優(yōu)點(diǎn)于一身，所以近些年來尤其是工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛而又科學(xué)的使用，其主要特點(diǎn)可總結(jié)如下：（1）靈活性、通用性強(qiáng)。在繼電器控制的系統(tǒng)下對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的整體性要求很高，假如某一處發(fā)生改變必須馬上做出相對(duì)應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，這也就會(huì)經(jīng)常性的出現(xiàn)系統(tǒng)排布和控制整體從新設(shè)計(jì)的出現(xiàn)，極大浪費(fèi)人力物力財(cái)力。然而當(dāng)工藝過程改變時(shí),PLC只需有針對(duì)性的更改相應(yīng)程序部分就可以繼續(xù)正常工作，所以其相對(duì)比較靈活便捷。（2）穩(wěn)定性強(qiáng)，系統(tǒng)不易受外界干擾。繼電器控制的系統(tǒng)中伴隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，元器件老化、脫焊、接觸不良等時(shí)有發(fā)生，經(jīng)常部分故障導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)無法正常工作。但是可編程控制器則完全不同，因?yàn)榇罅康目刂撇僮鞫际峭ㄟ^無觸點(diǎn)的各種材料拼接而成，再加上軟件系統(tǒng)強(qiáng)有力的可重復(fù)調(diào)控，使系統(tǒng)整體穩(wěn)定性和抗異常干擾的能力大大加強(qiáng)，也就能夠保證施工現(xiàn)場(chǎng)安全有序的進(jìn)行正常作業(yè)。軟件部分設(shè)置時(shí)鐘電路、故障診斷、自動(dòng)恢復(fù)等措施,更有甚者還有備用電池防止外出工作電能不夠用，層層環(huán)節(jié)的有利保護(hù)使人們稱之為“惡劣環(huán)境下誕生的計(jì)算機(jī)”。（3）操作簡(jiǎn)單，編程容易。在使用PLC時(shí)主要采用采用“自然語(yǔ)言”進(jìn)行編寫，整體格式和內(nèi)容相對(duì)通俗易懂，常用梯形圖和語(yǔ)句表進(jìn)行程序的編寫,這樣更易于相關(guān)專業(yè)人員的理解和調(diào)試，與此同時(shí)我們也可以根據(jù)個(gè)人編程語(yǔ)言擅長(zhǎng)方向有選擇性的進(jìn)行使用。常用的編程語(yǔ)言除了上邊提到的兩種，順序流程圖也是一種較為常見的語(yǔ)言格式，不同部分的設(shè)計(jì)也可以選擇不同的語(yǔ)言進(jìn)行表達(dá)，也就是說它支持多種語(yǔ)言來進(jìn)行處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)問題。（4）功能強(qiáng)大,可擴(kuò)展。功能的強(qiáng)大可以理解為PLC具有監(jiān)控、通信等多種功能。PLC的可擴(kuò)展表現(xiàn)為擴(kuò)展的過程相對(duì)比較簡(jiǎn)單，并且擴(kuò)展也極為方便，硬件的配置我們可以根據(jù)具體實(shí)際的需求進(jìn)行個(gè)性化改變，最終達(dá)到我們具有相對(duì)較多功能的目的。3.1.3S7-200PLC介紹我們使用CPU224XP系列的可編程控制器，為了采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并且對(duì)電機(jī)進(jìn)行更有效的控制，我們添加了EM235模塊，使用過程中需根據(jù)所采集模擬量的實(shí)際信號(hào)用右下角的6個(gè)DIP開關(guān)對(duì)EM235模塊進(jìn)行配置。具體開關(guān)配置表如表3-1所示。表3-1EM235配置用于模擬機(jī)架寬度和精度的選擇PLCS7-200CPU224XP的可編程控制器系統(tǒng)的組成如下所示3-1，由于體積相對(duì)不大，它在中小型轉(zhuǎn)速檢測(cè)和調(diào)試場(chǎng)合多被使用，不僅能夠獨(dú)立完成運(yùn)行監(jiān)測(cè)任務(wù)，還可以配合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)共同進(jìn)行復(fù)雜條件下的編程控制，由于使用起來相對(duì)比較方便且快捷加上性價(jià)比較高，因此得到業(yè)內(nèi)人士一致好評(píng)。圖3-1PLC的系統(tǒng)組成3.2I/O點(diǎn)表的確定I/O點(diǎn)表的意思是現(xiàn)場(chǎng)需要采集的點(diǎn)數(shù)，如下表3-2所示，開關(guān)量輸入和輸出，模擬量輸入與輸出，據(jù)此來為PLC匹配相應(yīng)數(shù)量的I/O模塊，此外提前做好點(diǎn)表工作也方便軟件部分程序的編寫。3.3變頻器伴隨著科技水平發(fā)展的日新月異，變頻技術(shù)尤其在熱換站相關(guān)行業(yè)得到了更為全面的發(fā)展和使用，本文中變頻器主要就是負(fù)責(zé)為水泵輸入與之匹配的頻率，并且在對(duì)應(yīng)范圍內(nèi)進(jìn)行不斷的能量改變，使暖氣耗散及使用量和對(duì)應(yīng)的產(chǎn)生量達(dá)到穩(wěn)態(tài)，從下表3-3所示的各種調(diào)節(jié)方法對(duì)比我們可以清晰的看到，變頻調(diào)節(jié)不僅耗能較低且溫控精度最高，因此適用于換熱站控制系統(tǒng)中。表3-3調(diào)節(jié)方法優(yōu)缺點(diǎn)及能耗3.4數(shù)字量輸入輸出輸入和輸出模塊我們一般稱之為I/O單元，可編程控制器PLC和外界進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和通訊主要就是通過I/O才能實(shí)現(xiàn)的，因此該單元起著重要的信息傳輸?shù)淖饔茫话銇碚f，I/O單元上有穩(wěn)定顯示和I/O接線端子排，主要目的是方便連接和監(jiān)督。文中開關(guān)量輸入為6點(diǎn)輸出為2點(diǎn)，因此選擇16點(diǎn)輸入的DI模塊和16點(diǎn)輸出的DO模塊，剩下的I/O點(diǎn)用來備用和擴(kuò)展，所以本文使用6ES7321_1BH00_0AA0用來數(shù)字量輸入，使用6ES7322_1BH00_0AA0用來數(shù)字量輸出。文中模擬量輸入為9路輸出為2路，因此選擇兩個(gè)8路輸入的DI模塊和一個(gè)8路輸出的DO模塊，選擇的模擬量輸入型號(hào)為6ES7331-1KF02-0AB0，數(shù)字量輸出型號(hào)為6ES7332-5HF00-0AB0。3.5電源24V直流傳感器電源通常那個(gè)情況下適用于供電電源和外部傳感器電源的使用，一旦容量大于所需的要求，那么需要增加外部24V直流電源。因此本文電源系統(tǒng)選用PS3075A，型號(hào)為6ES7307-1EAO1-0AA0。3.6換熱站的接線設(shè)計(jì)3.6.1主回路和二次回路補(bǔ)水泵和循環(huán)泵經(jīng)總空開QS1供電，KM1控制補(bǔ)水泵的暫停，KM2控制變頻器的暫停，我們通過變頻器對(duì)頻率的控制進(jìn)而控制循環(huán)泵轉(zhuǎn)速，主控制回路圖如下3-2所示。二次回路中分為手動(dòng)操控和遠(yuǎn)程操控兩種形式，如下圖3-3所示，首先按下SB1可使補(bǔ)水泵啟動(dòng)，按下SB2補(bǔ)水泵暫停。然后遠(yuǎn)程控制是基于PLC通過程序進(jìn)行控制處理的，最后Q點(diǎn)給中間繼電器進(jìn)行輸出，間接的控制補(bǔ)水泵啟動(dòng)與暫停。圖3-2主控制回路圖3.6.2數(shù)字量輸入/輸出回路圖3-3二次回路數(shù)字量輸入輸出回路如圖3-4所示，輸入信號(hào)其中補(bǔ)水泵啟動(dòng)信號(hào)I0.0和停止信號(hào)I0.1，除此之外還有用來調(diào)整系統(tǒng)進(jìn)而促使正常運(yùn)行的反饋信號(hào)。另外輸出信號(hào)則分為變頻器命令用Q0.1、而補(bǔ)水泵命令Q0.2以及補(bǔ)水閥的命令用Q0.0來表示。圖3-4數(shù)字量輸入輸出回路3.6.3模擬量輸入/輸出回路模擬量輸入輸出回路如下3-5所示，輸入主要是一次網(wǎng)進(jìn)水壓力及溫度，二次網(wǎng)供水和回水的壓力及溫度，變頻器頻率反饋，調(diào)節(jié)閥開度反饋。其中輸出主要包括：調(diào)節(jié)閥來控制，以及頻率的控制。圖3-5模擬量輸入輸出回路3.7PID算法PID控制器結(jié)構(gòu)如下圖3-6所示：圖3-6PID控制結(jié)構(gòu)圖PID控制過程分為比例、積分和差分連接，控制器由于控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高且易于調(diào)節(jié)所以得到了廣泛的使用。各個(gè)環(huán)節(jié)的作用分別介紹如下：（1）比例環(huán)節(jié)是按照比例的形式來對(duì)系統(tǒng)的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，比例調(diào)節(jié)在偏差差生后立即進(jìn)行調(diào)節(jié)來將其最小化。（2）集成鏈路的主要目的是減少系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)誤差。（3）差分莖通常反映整個(gè)系統(tǒng)偏差信號(hào)的實(shí)際時(shí)間變化效率，因此具有提前預(yù)測(cè)的功能，這樣就會(huì)使系統(tǒng)提前做好控制措施，在偏差形成之前使用積分的方法將其消除，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的改善起到至關(guān)重要的作用。另外還需注意的是微分作用的時(shí)候容易將噪聲無形之中進(jìn)行放大化，所以微分調(diào)節(jié)要適度進(jìn)行。PID控制器管理給出實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以下公式是PID控制策略的基礎(chǔ):(3-1)M(t)——PID計(jì)算時(shí)間函數(shù)；QUOTEKpKp——PID電路的比例系數(shù);KiQUOTEKi——PID電路的積分系數(shù);QUOTEKdKd——PID電路的微分系數(shù)；e——PID電路的偏差；QUOTEMinitialMinitial——PID電路輸出的初始值。計(jì)算機(jī)運(yùn)用下列對(duì)應(yīng)公式為基礎(chǔ)的離散化PID運(yùn)算方式：(3-2)QUOTEMnMn——采樣時(shí)間n的PID操作輸出值：QUOTEenen——采樣時(shí)間的PID回路偏差nQUOTEen-1en-1——采樣期間PID回路偏差n-1；QUOTEetet——采樣力矩l的PID回路偏差。可以通過重復(fù)計(jì)算來簡(jiǎn)化這些公式。簡(jiǎn)化公式如下:(3-3)1.比例項(xiàng)MP=QUOTEKpKp*e，而計(jì)算的敏感性是由比例系數(shù)來把控輸出的，而偏差=SP-PV(3-4)CPU采用的計(jì)算比例項(xiàng)的公式為:(3-5)QUOTEKcKc——回路的增益；QUOTESPnSPnQUOTEPVnPVn積分記錄MI與偏差成正比便于計(jì)算QUOTEKi=KcT(3-6)CPU采用的積分項(xiàng)公式為：(3-7)MD的差異與偏差成正比便于計(jì)算(3-8)計(jì)算微分項(xiàng)的公式為：(3-9)3.8輔助模塊設(shè)計(jì)3.8.1電壓穩(wěn)定模塊設(shè)計(jì)在輸入直流電壓和二極管電荷之間，電壓從二極管下降，而不是鋅二極管電源技術(shù)指標(biāo)通常情況下有兩個(gè)種類：第一類為電壓功率一起輸出，電壓調(diào)節(jié)等指標(biāo)的特性；第二類可以直接反應(yīng)當(dāng)前狀態(tài)指標(biāo)，比如溫度、電阻、電壓等。供電性能基本上與以下基本要求相同。1低電壓溫度系數(shù)當(dāng)系統(tǒng)電壓溫度系數(shù)較低時(shí)，即使環(huán)境發(fā)生變化，系統(tǒng)依然會(huì)抑制輸出電壓變化值，很好地保持輸出電壓狀態(tài)。在課本上通常使用KT來衡量輸出電壓的變化情況公式：輸出電壓紋波小電壓紋波正常范圍為45-105Hz，常見依靠有效值和峰值一起表示，在整個(gè)系統(tǒng)框架區(qū)域穩(wěn)定狀態(tài)后，波動(dòng)電壓將大大降低，電壓降與穩(wěn)定系數(shù)成反比。3.8.2保護(hù)電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的保護(hù)電路是指:在控制電路正常工作條件下，保護(hù)電路對(duì)控制電路的影響基本上微不足道。但是，如果電路發(fā)生故障或異常，保護(hù)電路可能會(huì)變更結(jié)果。恒壓直流供電電路保護(hù)方法基本上可分為兩種，一種是過流保護(hù)，另一種是短路保護(hù)，目的是防止穩(wěn)壓直流電源輸出超出其自身負(fù)荷或穩(wěn)壓管電流超出其極限，并針對(duì)以下各項(xiàng)進(jìn)行調(diào)整第二類，即過電壓保護(hù)，主要是防止過度電壓損壞整個(gè)系統(tǒng)，還有過熱保護(hù)等。第4章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1軟件設(shè)計(jì)概述要將PLC用作系統(tǒng)的核心，不僅需要硬件安裝，還需要軟件系統(tǒng)的合作才能使用系統(tǒng)。當(dāng)我們編寫系統(tǒng)控制程序時(shí)，總體來說，有兩種方法可以編寫能夠執(zhí)行CPU寫入程序的機(jī)器代碼，一種是由程序設(shè)計(jì)人員手動(dòng)編譯，另一種是使用組裝的機(jī)器編譯。自動(dòng)編譯方法是使用編譯機(jī)將編寫程序轉(zhuǎn)換為編譯機(jī)代碼，然后使用編譯程序在原主文件(以前為A51)中進(jìn)行編程。事實(shí)上，雖然從開始到高級(jí)程序的編譯語(yǔ)言持續(xù)發(fā)展，鍵仍然是開發(fā)和擴(kuò)展系列最受歡迎的選擇。該軟件從開發(fā)到現(xiàn)在一直存在問題，現(xiàn)在可以想象到，它的功能一直在不斷改進(jìn)和改進(jìn)。如果鍵C51用于PLM的編譯語(yǔ)言以及計(jì)算機(jī)c語(yǔ)言的設(shè)計(jì)和開發(fā)在界面上保持友好和兼容。使用計(jì)算機(jī)c語(yǔ)言進(jìn)行軟件開發(fā)和研究將使這種感覺更加深刻和難以忘記軟件編程通常需要語(yǔ)言。這就是為什么我們?cè)诨菊Z(yǔ)言知識(shí)和掌握的基礎(chǔ)上非常精通c語(yǔ)言等編程語(yǔ)言。4.2分析控制要求在分析文章初始控制任務(wù)的要求時(shí)，要快速有效地采集溫度、壓力、變換器和調(diào)節(jié)閥的反饋，完成變頻器和調(diào)節(jié)閥的PID調(diào)節(jié)。因此，為了使程序更加清晰易懂，需要在編程過程中添加幾個(gè)功能模塊，比如用來溫度采集的FC1、邏輯控制的FC2、壓力采集的FC3、變頻器和調(diào)節(jié)的FC4、液位采集的FC5等。4.3系統(tǒng)組態(tài)4.3.1概念組態(tài)軟件可以理解為是一類專門用來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行過程控制的專業(yè)使用軟件,在使用的過程中方式非常靈活。操作人員通?？筛鶕?jù)實(shí)際需求通過使用各式各樣的組態(tài)模式創(chuàng)建開拓出靈活多變的組態(tài)界面和快速了解各種組態(tài)工程的便捷操作方式。根據(jù)其預(yù)先存放的各種模塊可以短時(shí)間內(nèi)構(gòu)建實(shí)現(xiàn)監(jiān)控所需要的各項(xiàng)功能，還能滿足大部分硬件的工作需求。4.3.2組態(tài)軟件特點(diǎn)組態(tài)軟件操作簡(jiǎn)單快捷，制作者根本不用了解太多編程語(yǔ)言的方法，完全可以在短時(shí)間之內(nèi)創(chuàng)建出一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的工程并滿足要求開拓出其需要的全部功能。運(yùn)行可靠，修改簡(jiǎn)單。組態(tài)軟件構(gòu)建開發(fā)的程序，用戶如果需要修改硬件方面、系統(tǒng)布局時(shí)，根本不需要進(jìn)行太大的調(diào)整就能快捷的完成系統(tǒng)的更新和升級(jí)。較為新型的人機(jī)接口組態(tài)軟件高效且智能化，其卓越性能總結(jié)如下：功能種類多能夠通用很多程序，能夠在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)使用中處理復(fù)雜的應(yīng)用條件；可以簡(jiǎn)單、高效進(jìn)行組態(tài)；可以依托網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多層次延展，能夠滿足于幾乎所有工業(yè)和技術(shù)領(lǐng)域的問題解決需求。4.3.3硬件組態(tài)在SIMATIC300站點(diǎn)進(jìn)行硬件組態(tài)。如表4-1所示。圖4-1硬件組態(tài)4.3.4編輯符號(hào)表定義符號(hào)地址，為相應(yīng)的I/O點(diǎn)編輯符號(hào)。如下表4-1所示。表4-1符號(hào)表4.4梯形圖的編程4.4.1S7-1200可編程控制器有兩種方法可以調(diào)用PID。(1)使用功能指令調(diào)用。左鍵單擊“指令”→“浮點(diǎn)計(jì)算”→“指令”→“PID”。工藝要求用戶根據(jù)表4-2所示的“PID回路表”設(shè)置PID參數(shù)和地址?！拜敵鲋怠蔽覀兛梢岳斫釶LC在PID操作后傳遞給變頻器的值，以下參數(shù)增益Kc、Ts采樣時(shí)間、it集成時(shí)間、Td集成時(shí)間是我們根據(jù)具體需要隨機(jī)設(shè)置的值。另請(qǐng)注意，此時(shí)不考慮“MX前積分值”和“PVn-1流程變量的進(jìn)給值”。表格4-2:PID回路表(2) 通過PID向?qū)д{(diào)用。1.指定電路編號(hào):指定要規(guī)劃的電路。如果項(xiàng)目包含使用STEP7Micro/WIN3.2創(chuàng)建的現(xiàn)有配置，則必須先修改其中一個(gè)現(xiàn)有配置或創(chuàng)建一個(gè)新配置，然后才能繼續(xù)執(zhí)行步驟1。2.設(shè)置回路參數(shù):指定回路指定的校準(zhǔn)通常介于范圍的下限和范圍的上限之間，以選擇相應(yīng)的值，即確定比例增益、采樣時(shí)間和時(shí)間的特定參數(shù)值3.電路輸入和輸出選項(xiàng)-請(qǐng)注意，程序變數(shù)(PV)是為精靈產(chǎn)生的子程式間接定義的設(shè)定。圖4-2回路參數(shù)圖4-3電路輸入/輸出選項(xiàng)4、為計(jì)算指定存儲(chǔ)區(qū)：實(shí)際的操作還需要一個(gè)名為“暫存區(qū)”的操作對(duì)暫時(shí)的結(jié)果用于存儲(chǔ)，本文的計(jì)算區(qū)地址我們使用建議地址。5、生成代碼會(huì)在觸摸屏上對(duì)PID向?qū)上鄬?duì)應(yīng)的POU列表，除此之外還會(huì)對(duì)相應(yīng)程序做以說明。6、完成上述步驟后，單擊“完成”以配置PID向?qū)?。S7-200命令向?qū)ё詣?dòng)生成相應(yīng)的程序代碼和數(shù)據(jù)塊。向?qū)?chuàng)建的子程序和停止程序是整個(gè)項(xiàng)目的分支。因此，每個(gè)掃描周期都需要SM0.0才能實(shí)際調(diào)用子程序。因此，我們選擇使用PID關(guān)閉程序來參考PID采樣時(shí)間循環(huán)。PID向?qū)У姆椒ùa如下:使用FC105，將獲得的模擬量轉(zhuǎn)換為實(shí)際壓力值，參見下圖4-4。圖4-4壓力采集模擬量的溫度采樣，需要經(jīng)過整形、長(zhǎng)整形、浮點(diǎn)數(shù)的轉(zhuǎn)換，最終再對(duì)浮點(diǎn)數(shù)除以10即可得到真正的溫度值，程序如下4-5。圖4-5溫度采集（3）PID計(jì)算后的值送入FC106，經(jīng)頻率轉(zhuǎn)換即可得到數(shù)字量，再經(jīng)模擬量輸出模塊使得數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量予以輸出，如下圖4-6。圖4-6模擬量輸出（4）進(jìn)水閥控制可分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種類型，進(jìn)水閥啟動(dòng)停止控制如下4-7。圖4-7進(jìn)水閥啟動(dòng)停止控制需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)補(bǔ)償水箱水位。一旦收集到的液面值超過上限閾值，應(yīng)立即關(guān)閉水閥，相反則如果小于上限閾值則需要打開進(jìn)水閥及時(shí)加水，液位控制如下圖4-8。圖4-8液位控制進(jìn)水泵的控制一般有上位機(jī)手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種形式，補(bǔ)水泵啟動(dòng)停止控制如下4-9。圖4-9補(bǔ)水泵啟動(dòng)停止控制二次網(wǎng)回水壓力也需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，通常將采的壓力值大于設(shè)定值則關(guān)閉補(bǔ)水泵，相反則打開補(bǔ)水泵，壓力控制如下4-10所示。圖4-10壓力控制二次網(wǎng)供水壓力和溫度的PID調(diào)節(jié)如下圖4-11所示。圖4-11PID控制4.4.2系統(tǒng)通信個(gè)人電腦在和S7200交互的時(shí)候一定要使波特率調(diào)整為和HMI相同。圖4-12波特率設(shè)置刷新出與PC的連接。圖4-13通信設(shè)置PID控制過程中參數(shù)確定模式:有多種方法可以確定PID控制器的參數(shù)，然而我們想要控制PID，實(shí)際操作時(shí)參數(shù)的選擇和確定并非易事，往往要經(jīng)過重復(fù)的推敲調(diào)整和不斷迭代才能達(dá)到最終理想結(jié)果。確定比例系數(shù)Kp：再然后需要將PID的積分項(xiàng)和微分項(xiàng)刪除掉，也就是令Ti=0、Td=0。輸入一般控制在峰值的60％～70％，之后使比例系數(shù)不斷增大，一直到震蕩出現(xiàn)停止。(2)確定it集成時(shí)間常數(shù):確定Kp比例系數(shù)后，您必須逐步將it集成時(shí)間常數(shù)從最大值調(diào)整為最小值，振蕩出現(xiàn)才能停止。之后再進(jìn)行反向操作，當(dāng)震蕩消失我們記錄此時(shí)此刻的Ti，令Ti的值設(shè)定為當(dāng)前值的1.5-1.8倍之間。(3)確定微分時(shí)間常數(shù)Td：Td通常情況下一般默認(rèn)為0就可以，如果系統(tǒng)非要進(jìn)行設(shè)置，那么方法和比例系數(shù)的設(shè)定一樣，取不振蕩時(shí)其值的30％。(4)系統(tǒng)為空，并與加載連接。(5)PID參數(shù)必須進(jìn)行細(xì)微調(diào)整，直到達(dá)到預(yù)期的要求。4.5抗干擾設(shè)計(jì)系統(tǒng)整體運(yùn)行過程中可能會(huì)發(fā)生各種干擾，因此必須事先采取措施防止軟件部分和硬件部分的干擾，以便在正常運(yùn)行過程中高效、定期地實(shí)現(xiàn)信號(hào)輸出轉(zhuǎn)換，并可能延長(zhǎng)。4.5.1硬件抗干擾設(shè)計(jì)通常有兩種方法可以避免硬件干擾：1、外部過濾電容器和I/o孔的頂部抗拉強(qiáng)度可大大減少信號(hào)不穩(wěn)定所造成的干擾。2、避免在設(shè)備周圍有過多的干擾來源，以避免對(duì)來源造成不必要的干擾。4.5.2軟件抗干擾措施軟件抗干擾通常與算法密切相關(guān)，有幾種常用技術(shù)可以采用：1、數(shù)字濾波技術(shù)一般來說，從主控原件接收到的外界模擬信號(hào)包含大量噪聲。過濾技術(shù)主要包括:利用算法多次進(jìn)行正數(shù)據(jù)傳輸，對(duì)輸出結(jié)果與理想值進(jìn)行誤差比較，然后反轉(zhuǎn)調(diào)整參數(shù)，從新配置中建立濾波增益，并進(jìn)行多次循環(huán)以獲得產(chǎn)品方法。數(shù)字篩選具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）以方案為基礎(chǔ)，穩(wěn)定可靠，不需要額外的設(shè)備。（2）根據(jù)實(shí)際情況反轉(zhuǎn)定量參數(shù)，操作比較方便。（3）即使是低頻信號(hào)和微弱信號(hào)也能過濾和降低噪音，克服設(shè)備的抗干擾能力不足?；谶@些優(yōu)勢(shì)，數(shù)字濾波技術(shù)在軟件調(diào)節(jié)中得到廣泛應(yīng)用。本系統(tǒng)測(cè)量速度不是很快的模擬量，并將中間值設(shè)置為按從小到大的順序進(jìn)行采樣的標(biāo)準(zhǔn)值，從而大大減少了由意外因素引起的誤差。軟件干擾防護(hù)技術(shù)查閱相關(guān)文獻(xiàn)后才發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)干擾信號(hào)都作用時(shí)間較短，信號(hào)呈刺針的形狀排列，所以我們根據(jù)其特點(diǎn)采取多次重復(fù)的采集方法，以多次得到的信號(hào)完全一致為準(zhǔn)，干擾信號(hào)采集到信號(hào)一直不變?nèi)缓笸Ｖ?，這里需要注意，由于開關(guān)量軟件抗干擾技術(shù)的采集信號(hào)主要是傳感器予以提供，所以這些信號(hào)的最終數(shù)據(jù)不能加權(quán)取平均值，必須多次采集數(shù)值恒定不變才可以停止。3、指令冗余技術(shù)當(dāng)系統(tǒng)受到外部干擾時(shí)，某些噪音通常被錯(cuò)誤地視為指令代碼，在這種情況下運(yùn)行數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致系統(tǒng)完全關(guān)閉。單片機(jī)在運(yùn)行時(shí)完全由程序計(jì)數(shù)器控制，但在計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，程序不按照先前規(guī)定的準(zhǔn)則運(yùn)行，操作值極有可能改變，大量噪聲將用作操作代碼。冗馀指令通常會(huì)降低整個(gè)系統(tǒng)的效率，但中央處理器執(zhí)行更多指令的能力通常被使用，因此這項(xiàng)技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用。第5章系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與調(diào)試系統(tǒng)地圖的主要目的是確保系統(tǒng)更加完善，功能完善。系統(tǒng)硬件的開發(fā)旨在檢查整個(gè)電路的設(shè)計(jì)是否存在問題。在這種情況下，必須立即改變戰(zhàn)略和方法，使該系統(tǒng)能夠滿足設(shè)計(jì)的要求和要求。該系統(tǒng)軟件部分主要是指模擬開發(fā)，主要是程序級(jí)開發(fā)。如果軟件系統(tǒng)中存在錯(cuò)誤，我們必須繼續(xù)通過指示代碼錯(cuò)誤逐行修改，直到達(dá)到最終目標(biāo)位置。誤差是實(shí)驗(yàn)過程中不可避免的數(shù)據(jù)，誤差大小間接反映了實(shí)驗(yàn)的精度，甚至決定了實(shí)驗(yàn)的成敗。因此，錯(cuò)誤分析是一項(xiàng)必要的工作，它可以幫助我們以數(shù)據(jù)的形式確定、分析和總結(jié)問題，從而優(yōu)化我們的經(jīng)驗(yàn)并大大提高我們的效率。5.1系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、模擬和調(diào)試都使用許多相關(guān)軟件。其中Proteus和Multisim在模擬系統(tǒng)控制器中扮演著重要角色。盡管中國(guó)的發(fā)展相對(duì)緩慢，但大學(xué)研究和教育仍然是一個(gè)不可或缺的方案編制工具。wedge軟件與編譯語(yǔ)言相比較，計(jì)算機(jī)c語(yǔ)言在系統(tǒng)功能、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)可讀性和系統(tǒng)可維護(hù)性等方面明顯優(yōu)于其他軟件，因此這一在線軟件功能易于學(xué)習(xí)和應(yīng)用，而且具有強(qiáng)大的嵌入式開發(fā)功能。5.1.1建立工程將創(chuàng)建如下圖5-1所示的新的單用戶項(xiàng)目，然后將其保存到指定的路徑并重命名。圖5-1新建單用戶項(xiàng)目在變量管理中添加新的驅(qū)動(dòng)程序，并找到SIMATICS7協(xié)議包，在屬性中選擇MPI地址并將其寫入，以便能夠與下一臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬連接，如圖5-2所示。圖5-2添加驅(qū)動(dòng)5.1.2變量的鏈接使用鼠標(biāo)右鍵添加指向MPI的新驅(qū)動(dòng)鏈接，圖5-3和圖5-4必須單擊屬性將位置號(hào)設(shè)置為2，然后根據(jù)下一臺(tái)機(jī)器的符號(hào)表依次設(shè)置變量。結(jié)果如圖5-5所示。圖5-3圖5-4設(shè)置插槽號(hào)圖5-5變量建立5.1.3建立流程畫面第一步是使用鼠標(biāo)在我們選擇的配置軟件上建立一個(gè)新界面。第一步是使用鼠標(biāo)選擇“用戶窗口”(userwindow)選項(xiàng)，然后在“用戶窗口”(userwindow)界面中選擇“新建窗口”(newwindow)功能元素。將根據(jù)設(shè)計(jì)者的操作自動(dòng)生成新的視口界面并命名為“視口1”。首先，選擇我們剛才創(chuàng)建的“窗口1”界面。然后，根據(jù)系統(tǒng)快捷鍵配置按alt+鍵盤輸入，并在界面中顯示“配置用戶窗口屬性”窗口。在顯示的視口中，將視口1更改為“視口名稱:冷卻器控制”，然后完成新界面的創(chuàng)建。接下來，我們將選擇剛才創(chuàng)建和編輯的“冷庫(kù)”控件窗口，找到并選擇該窗口界面中的“動(dòng)畫設(shè)置”按鈕，以便我們可以進(jìn)入動(dòng)畫的下一步。我們?cè)诮缑骓敳空业搅藙?dòng)畫工具箱，上面的圖形識(shí)別對(duì)應(yīng)于不同的選擇器，27個(gè)常用的圖形工具箱可供我們選擇，以便快速輕松地創(chuàng)建所需的圖像和配置。MCGS系統(tǒng)可以輕松地繪制組件，如下所示:在動(dòng)畫界面中創(chuàng)建一個(gè)文本框:我們可以找到并雙擊系統(tǒng)工具箱窗口中的標(biāo)簽功能元素，然后根據(jù)大小使用鼠標(biāo)在窗口界面中查找相對(duì)合適的位置輸入文本:矩形完成后，我們可以直接輸入文本“冷藏室安全控制系統(tǒng)”，然后按鍵盤上的Enter鍵，使字符顯示在窗口界面中。如果項(xiàng)目創(chuàng)建者需要或必須更改矩形中顯示的字體和字體顏色，我們必須首先使用鼠標(biāo)選擇更改或者調(diào)整字符。按回車鍵后，光標(biāo)將顯示在字符的開頭，并顯示一個(gè)新窗口來更改顏色和接下來，我們將使用鼠標(biāo)選擇文本框的邊框，然后在彈出式窗口的文本框選項(xiàng)中選擇無色填充，并將邊框顏色更改為無邊框行，以便僅在界面中顯示文本。最后，在單擊“動(dòng)畫工具箱”中的“添加組件”選項(xiàng)，圖形組件將調(diào)整組件的大小和位置，以形成項(xiàng)目所需的配置屏幕。在圖形編輯器下，創(chuàng)建所需的屏幕，此系統(tǒng)需要一個(gè)主界面，一幅工藝圖，一幅報(bào)警圖，一幅溫度變化趨勢(shì)圖，一幅壓力變化趨勢(shì)圖，兩張PID調(diào)節(jié)圖，表面圖見下圖5-6。圖5-6工藝畫面現(xiàn)場(chǎng)采集的信號(hào)經(jīng)過轉(zhuǎn)換后進(jìn)行PID運(yùn)算，以PID溫度調(diào)節(jié)屏為例，參見圖5-7。圖5-7PID壓力調(diào)節(jié)手動(dòng)點(diǎn)擊泵或閥切換到手動(dòng)調(diào)節(jié)，按下啟動(dòng)和停止按鈕控制泵或閥的啟動(dòng)和停止，充液泵和水閥的手動(dòng)操作圖像如圖5-8所示。圖5-8補(bǔ)水泵和進(jìn)水閥手動(dòng)操作畫面5.1.4液位報(bào)警畫面的建立首先雙擊打開<報(bào)警記錄>，找到想監(jiān)視的變量，因?yàn)樵撃K需要監(jiān)控補(bǔ)水箱液位，因此二次網(wǎng)供的液位、溫度、壓力超過設(shè)定上下閾值即可發(fā)出報(bào)警，報(bào)警畫面如下圖5-9。圖5-9報(bào)警畫面5.1.5變量記錄與溫度歷史趨勢(shì)我們的動(dòng)畫界面由動(dòng)畫會(huì)話中創(chuàng)建的圖形對(duì)象組成，它既不工作也不動(dòng)態(tài)。因此，我們必須為我們創(chuàng)建的動(dòng)畫界面設(shè)置動(dòng)畫，以準(zhǔn)確反映圖形組件狀態(tài)的變化，并滿足運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控的要求。MCGS用于動(dòng)畫連接的基本模式是允許制造商根據(jù)窗口界面圖形組件和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)庫(kù)變量建立一對(duì)一連接，接著我們通過改變一些動(dòng)畫設(shè)置屬性窗口中的重要屬性來構(gòu)成連接。在此專案模擬期間，介面中圖形元件的外觀和狀態(tài)性質(zhì)也會(huì)隨著資料庫(kù)中的資料庫(kù)變數(shù)而即時(shí)變更，從而使圖形元件可以獨(dú)立作業(yè)。按要求從用戶窗口點(diǎn)擊本項(xiàng)目生產(chǎn)界面輸入，然后雙擊選擇電源、變頻器等組件。在界面中，雙擊“變量保存”。根據(jù)歸檔向?qū)?，依次配置三個(gè)變量:“主網(wǎng)絡(luò)水溫”、“次網(wǎng)絡(luò)水溫”和“次網(wǎng)絡(luò)回水溫度”。圖5-10溫度趨勢(shì)5.1.6壓力實(shí)時(shí)趨勢(shì)返回到新項(xiàng)目時(shí)，界面會(huì)找到一個(gè)模擬設(shè)備窗口，即MCGS配置軟件根據(jù)制造商定義的項(xiàng)目調(diào)試所需的基本數(shù)據(jù)創(chuàng)建的一條或多條模擬曲線。仿真設(shè)備可以根據(jù)制造商的要求模擬各種波形(如正弦波)，使制造商能夠根據(jù)工程要求調(diào)整振幅值和相關(guān)數(shù)據(jù)量(如波形周期)。我們創(chuàng)建的工程動(dòng)畫可以獨(dú)立于仿真設(shè)備運(yùn)行。在彈出窗口中打開“設(shè)備管理器”窗口，才能手動(dòng)添加模擬設(shè)備。如果我們仔細(xì)觀察，我們發(fā)現(xiàn)MCGS是一種模擬，與大多數(shù)可選硬件設(shè)備相對(duì)應(yīng)。添加模擬設(shè)備后，我們需要設(shè)置模擬設(shè)備的特性。打開“資源特性”窗口后，我們可以找到“內(nèi)部特性”選項(xiàng)。選拔后我們會(huì)發(fā)現(xiàn)很多渠道如果內(nèi)部屬性中存在我們不需要的其他屬性通道，則可以刪除所有這些通道，然后添加所需的屬性通道，修改通道屬性，并在添加過程中添加通道地址。只需將所有權(quán)通道與相應(yīng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)聯(lián)即可。其中，一網(wǎng)水壓、二網(wǎng)水壓、二網(wǎng)回流壓力的配置，實(shí)時(shí)壓力趨勢(shì)如圖5-11所示。圖5-11壓力趨勢(shì)5.1.7PID仿真調(diào)節(jié)畫面下圖5-12為次級(jí)網(wǎng)絡(luò)電源溫度PID調(diào)節(jié)屏幕必須首先手動(dòng)設(shè)置SP溫度值。PV進(jìn)程值會(huì)自動(dòng)逐步調(diào)整sp，以便在PID控制后獲得合理的曲線。圖5-12PID調(diào)節(jié)畫面5.2系統(tǒng)的調(diào)試5.2.1安裝制作(1)使用專業(yè)繪圖軟件，在庫(kù)中查找相關(guān)的電子元件，重點(diǎn)放在需要測(cè)試的元件上，使用軟件連接工具按合理順序依次連接電子元件，如果找不到元件，可以使用。(2)組織電子部件，當(dāng)問題比較容易確定電路問題時(shí)，盡可能接近電容器和單片機(jī)，并保證部件之間的一定間隔。微控制器連接到底座時(shí)焊接材料不能太高，不能停止微控制器故障。(3)安裝時(shí)應(yīng)仔細(xì)檢查電阻的水平安裝，安裝電容器時(shí)應(yīng)注意正負(fù)兩極是否連接良好，以免因安裝不當(dāng)而損壞部件。觸摸屏和ups的安裝尤為重要，應(yīng)選擇一個(gè)預(yù)先設(shè)計(jì)好的安裝區(qū)域，該區(qū)域不應(yīng)與其它組件相距太遠(yuǎn)，以避免連接不便，但不應(yīng)太近，以免妨礙布線。必須仔細(xì)和準(zhǔn)確地輸入適當(dāng)?shù)木嚯x。應(yīng)使用固定PLC連接，觸摸屏安裝應(yīng)使用萬用表提前測(cè)量每個(gè)針腳的功能，并選擇更靠近PLC的位置進(jìn)行安裝。對(duì)于更復(fù)雜的回路，可以通過在連接之前將導(dǎo)線放置在適當(dāng)?shù)奈恢脕矸抡鎸?dǎo)線，以避免回路的復(fù)雜性導(dǎo)致連接錯(cuò)誤。5.2.2硬件調(diào)試通電前供電電路的調(diào)試直接決定了調(diào)試的總體方向。本分級(jí)設(shè)計(jì)中使用的主要工具是萬用表測(cè)試測(cè)試電路或短路-虛擬電路。特別強(qiáng)調(diào)了數(shù)碼管的連接部分，這使得實(shí)際變形原理不同，我們必須注意二者之間的關(guān)系。但是，還要確保連接兩個(gè)獨(dú)立的焊縫，并確?；芈窙]有短路和開路現(xiàn)象。設(shè)備開發(fā)后，應(yīng)保證零件和部件的正常運(yùn)行。本課程設(shè)計(jì)和電氣調(diào)試主要針對(duì)以下四個(gè)模塊:單片機(jī)、按鈕、傳感器和液晶屏。(1)顯示屏的調(diào)試：首先，您需要檢查顯示器是否可以正常開機(jī)，最好測(cè)試一個(gè)能夠完全開啟5位元顯示器電源的小型程式，分別符合P1與P2連接埠的需求。(2)傳感器部分的調(diào)試：必須使用萬用表在不同溫度條件下測(cè)量其輸出端口的電壓，然后才能檢測(cè)輸出電壓是否有很大的壓力差來排除傳感器故障。(3)按鍵的調(diào)試：必須分別將鍵添加到簡(jiǎn)單回路和完整回路的正端和負(fù)端，按下并松開鍵，以查看是否可以制作相應(yīng)的貼圖。5.2.3軟件調(diào)試軟件部分的調(diào)試通常使用鍵軟件，首先要逐個(gè)計(jì)算測(cè)速系統(tǒng)模塊，然后根據(jù)調(diào)試數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)調(diào)試和連續(xù)修改。wedge軟件很受歡迎，因?yàn)樗С志幾g語(yǔ)言和c語(yǔ)言。(1)調(diào)試方法和技巧：程序調(diào)試一般有四種類型，分別是：斷點(diǎn)、跟蹤、視圖變量和更改值。如果使用函數(shù)，則完整的函數(shù)運(yùn)行完畢后，返回即可停止。(2)顯示變量是通過使用一系列語(yǔ)句逐個(gè)檢查正在運(yùn)行的程序來確定問題的一種非常有效的方法。楔體軟件只需添加菜單項(xiàng)菜單并單擊即可在提示窗口中顯示當(dāng)前變量的數(shù)據(jù)。(3如果在調(diào)試過程中更改變量或用戶知道的內(nèi)容往往會(huì)影響程序的正常運(yùn)行，甚至?xí)l(fā)異常，則更改變量的內(nèi)容以立即確保值正確且不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤非常有效。楔體軟件提供了一組方法，用戶可以通過這些方法輸入要更改的值，然后單擊“確定”按鈕。最后，轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制格式將開始調(diào)用顯示程序，以查看液晶顯示器此時(shí)顯示的值。5.2.4故障分析和解決方案我們?cè)趯?shí)際運(yùn)作過程中難免會(huì)失敗，往往有以下幾種：（1）在實(shí)際操作進(jìn)行中，缺陷的出現(xiàn)是不可避免的，其類型是常見的；（2）傳感器不能產(chǎn)生有效級(jí)別；（3）驅(qū)動(dòng)程序之間沒有相應(yīng)的電流和電壓來保持正常運(yùn)行；（4）顯示部分不能工作，數(shù)據(jù)表達(dá)混亂。5.2.5常見故障原因及具體解決方案：

①電路工作不正常。仔細(xì)檢測(cè)電路后，發(fā)現(xiàn)復(fù)位電路在正方向和負(fù)方向保持較高的復(fù)位端口，而單片機(jī)保持復(fù)位狀態(tài)。解法:正、負(fù)和電容的正確連接順序。②當(dāng)傳感器處于屏蔽和暴露狀態(tài)時(shí)，輸出電壓幾乎是恒定的。解決方法:按封裝順序連接電路板。③驅(qū)動(dòng)器工作不正常。使用萬用表檢查驅(qū)動(dòng)程序的電流和電壓差異。分析原因:此時(shí)晶體管已經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)，但PLC的電流輸出很低，因而不能驅(qū)動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)，使得基材的潛在差僅為0.7v；；解決方案:在電流限幅電阻正面接通晶體管正面的電阻之前，這可以大大提高電機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力，然后正常運(yùn)行肯定會(huì)發(fā)生。當(dāng)輸出較低時(shí)，相當(dāng)于膨脹，相當(dāng)于取消正極電壓。。④顯示亮度太低。原因是電阻值限制電流過大；最直接的方法:用100ω取代1K電流限制器，而液晶顯示屏的亮度將明顯提高。

結(jié)論事實(shí)上，當(dāng)我第一次選擇這個(gè)話題時(shí)，我考慮了很多，并且用了我的備用時(shí)間去圖書館查閱了大量的相關(guān)書籍，并且在日常生活的各個(gè)方面了解了很多單片機(jī)的使用和成就。在操作和學(xué)習(xí)過程中，我大大提高了使用手和大腦的能力，而且我對(duì)單件設(shè)備的理解是如