過程控制綜合設(shè)計(jì)單回路溫度PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、西南科技大學(xué)專業(yè)方向設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱： 過程控制綜合設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)名稱： 單回路溫度PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 姓 名： 學(xué) 號(hào): 班 級(jí)： 自動(dòng)化0803班 指導(dǎo)教師： 起止日期： 2011/11/152011/12/13 西南科技大學(xué)信息工程學(xué)院制方 向 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書學(xué)生班級(jí)：自動(dòng)0803班 學(xué)生姓名： 韋漢林 學(xué)號(hào)： 20085082 設(shè)計(jì)名稱：單回路溫度PLC控制系統(tǒng) 起止日期：2011/11/152011/12/312-13 指導(dǎo)教師： 姜官武 設(shè)計(jì)要求：采用西門子S7-200PLC-cpu226模塊和EM235模塊作為控制系統(tǒng)的主控制器，采集鍋爐溫度傳感器返回的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（15V），采用P

2、ID算法對(duì)電加熱器的電壓形成控制，電加熱器的控制信號(hào)為420mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)?？刂埔螅海?）設(shè)計(jì)系統(tǒng)組態(tài)界面，對(duì)現(xiàn)場形成監(jiān)控，監(jiān)控界面由當(dāng)前鍋爐的溫度、電加熱器的電壓、溫度報(bào)警界線等組成。（2）系統(tǒng)開始運(yùn)行前，通過組態(tài)界面設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)，參數(shù)為鍋爐溫度的控制，輸入PID的值，溫度的報(bào)警界限等。（3）組態(tài)界面點(diǎn)擊“開始”按鈕，系統(tǒng)運(yùn)行，進(jìn)入監(jiān)控界面，監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行。（4）組態(tài)界面盡可能美觀。方 向 設(shè) 計(jì) 學(xué) 生 日 志時(shí)間設(shè)計(jì)內(nèi)容11月 7 日確定設(shè)計(jì)題目的要求11月 8 日分析題目，并在網(wǎng)上查閱相關(guān)設(shè)計(jì)題11月 9 日查閱相關(guān)設(shè)計(jì)題11月10日到圖書館借與設(shè)計(jì)相關(guān)的書籍11月11日閱讀借的書，分析

3、書上的設(shè)計(jì)思路11月12日復(fù)習(xí)學(xué)過的PLC知識(shí)11月13日畫出設(shè)計(jì)流程圖并復(fù)習(xí)PLC知識(shí)11月14日找老師答疑11月15日學(xué)習(xí)MCGS的相關(guān)知識(shí)11月16日學(xué)習(xí)MCGS，開始繪制溫度控制MCGS界面11月17日繪制溫度控制MCGS界面11月18日繪制溫度控制MCGS界面11月19日學(xué)習(xí)PLC中PID編程知識(shí)11月20日學(xué)習(xí)PLC中PID模塊指令編程知識(shí)11月21日S7200中編寫PID控制程序11月22日編寫實(shí)時(shí)溫度顯示程序11月23日編寫電壓顯示程序11月24日編寫報(bào)警程序11月25日學(xué)習(xí)MCGS和PLC的連接方法11月26日進(jìn)行MCGS數(shù)據(jù)對(duì)象設(shè)置11月27日和S7200編寫的程序結(jié)合，進(jìn)

4、行MCGS中通道連接設(shè)置11月29日MCGS監(jiān)控操作11月30日適當(dāng)?shù)男薷某绦?2月 1 日MCGS監(jiān)控成功12月 3 日寫設(shè)計(jì)報(bào)告，并上機(jī)調(diào)試12月 4 日完成設(shè)計(jì)報(bào)告12月 13 日答辯，演示單回路溫度PLC控制系統(tǒng) 摘要：本文研究了PLC對(duì)單回路溫度的PID控制過程以及對(duì)組態(tài)軟件MCGS和模擬量擴(kuò)展模塊EM235的學(xué)習(xí)與運(yùn)用。重點(diǎn)學(xué)習(xí)了step7-200的PID編程模塊，理解并掌握了PLC的PID模塊的運(yùn)用于相關(guān)的參數(shù)設(shè)定及整定方法，通過利用step7-200編程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度的PID控制。重點(diǎn)學(xué)習(xí)了組態(tài)軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及怎樣在組態(tài)軟件MCGS中繪制相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)象以及對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行相關(guān)的屬

5、性設(shè)置和怎樣進(jìn)行MCGS與PLC的聯(lián)機(jī)調(diào)試，通過學(xué)習(xí)，成功的利用MCGS實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度控制的在線監(jiān)控。關(guān)鍵詞：PLC PID控制 MCGS 溫度控制Single loop temperature PLC control systemAbstract：This paper studies the PLC to single loop temperature PID control process and configuration software MCGS and analog quantities EM235 expansion module of the study and the appl

6、ication。Selective learned the step7-200 PID programming module, understand and master the PLC PID module used to related parameters are set and setting method, through the use of step7-200 programming, realize the temperature of the PID control。Selective learned the configuration software system str

7、ucture and how to the configuration software in the relevant data object MCGS drawing and data objects for related properties Settings and how to do with PLC online adjustment of MCGS, through the study, complement the MCGS of temperature control of on-line monitor successfully。Key words：PLC;PID con

8、trol；MCGS；temperature control.一、設(shè)計(jì)目的和意義設(shè)計(jì)目的：通過某種組態(tài)軟件，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室已有設(shè)備，按照定值系統(tǒng)的控制要求，根據(jù)較快較穩(wěn)的能要求，采用單閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)和PID控制規(guī)律，設(shè)計(jì)一個(gè)具有較美觀組態(tài)畫面和較完善組態(tài)控制程序的溫度單回路過程控制系統(tǒng)。意義：在現(xiàn)代工業(yè)控制中，溫度的控制應(yīng)用十分的廣泛，涉及到生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。但是在有些情況下，不太適合人們親臨現(xiàn)場工作，而且秉持以人為本的社會(huì)主義科學(xué)發(fā)展觀，改善工作人員的工作環(huán)境是很有必要的，本課題圍繞PLC和MCGS的聯(lián)機(jī)，進(jìn)行工業(yè)現(xiàn)場的在線監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線的在線監(jiān)控，不僅能夠達(dá)到智能的人機(jī)界面、智能化控

9、制，而且便于現(xiàn)場技術(shù)人員對(duì)控制系統(tǒng)的第二次開發(fā)。在生產(chǎn)底層有需要合適的控制器，可編程邏輯控制器PLC作為一種新型的工業(yè)控制裝置，具備了以往控制器件所不具備的優(yōu)點(diǎn)，譬如：穩(wěn)定性好，生命長，抗干擾能力強(qiáng)，可以有多種輸入輸出方式等優(yōu)點(diǎn)，抗干擾能力是PLC優(yōu)于其他可編程控制器件的最主要的地方，這就決定了PLC能在復(fù)雜的生產(chǎn)線上工作而不至于經(jīng)常出現(xiàn)不希望的錯(cuò)誤，PLC較其他控制器件的優(yōu)勢還有，編程簡單，編程人員不需要掌握太多的知識(shí)，就能編出好的控制程序來，尤其像PID控制程序更是如此，在像單片機(jī)等控制器件中編寫PID是很復(fù)雜的，在PLC中直接調(diào)用PID模塊即可。PLC最大的好處是能夠在實(shí)際的環(huán)境中，對(duì)實(shí)

10、際的需要，可在遠(yuǎn)程上位機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)的修改，這就是PLC和MCGS的聯(lián)機(jī)，工作人員只需在辦公室就可以監(jiān)控到生產(chǎn)線上的所有運(yùn)行狀況和對(duì)生產(chǎn)所要調(diào)整的參數(shù)進(jìn)行方便的修改。鍋爐的溫度控制在現(xiàn)實(shí)生活生產(chǎn)中是很普遍也很重要的，可以供暖，發(fā)電或者其他的用途，對(duì)于不同的場合和不同的時(shí)間或許對(duì)溫度的要求很不一樣，這樣，就必須能夠?qū)﹀仩t的溫度進(jìn)行方便的設(shè)定，而且，由于鍋爐這種特殊的裝置，不可能讓工作人員實(shí)時(shí)去查看是否是達(dá)到了預(yù)定的溫度，這是不現(xiàn)實(shí)也是沒有必要的。PLC和MCGS的聯(lián)機(jī)共同作用，使得以上問題很容易就得到解決，通過MCGS組態(tài)軟件的監(jiān)控，很容易地便修改了人們預(yù)定的值，方便快捷，安全性高，工作量小。二、

11、控制要求（1）設(shè)計(jì)系統(tǒng)組態(tài)界面，對(duì)現(xiàn)場形成監(jiān)控，監(jiān)控界面由當(dāng)前鍋爐的溫度、電加熱器的電壓、溫度報(bào)警界線等組成。（2）系統(tǒng)開始運(yùn)行前，通過組態(tài)界面設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)，參數(shù)為鍋爐溫度的控制，輸入PID的值，溫度的報(bào)警界限等。（3）組態(tài)界面點(diǎn)擊“開始”按鈕，系統(tǒng)運(yùn)行，進(jìn)入監(jiān)控界面，監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行。（4）組態(tài)界面盡可能美觀。三、設(shè)計(jì)方案論證本課題主要是通過step7-200編出實(shí)現(xiàn)PLC的溫度控制和MCGS的在線監(jiān)控，因此，方案很明確。在step7-200上將程序變好，根據(jù)需要控制的變量，設(shè)定好要使用的變量，編譯成功之后下載到PLC中進(jìn)行調(diào)試。通過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，整定好PID的最佳參數(shù)。在線監(jiān)控使用MCGS，在組

12、態(tài)上完美的畫出所要觀察的對(duì)象和要求的各個(gè)參數(shù)的輸入，畫好圖，設(shè)定好各個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象之后，進(jìn)行MCGS與PLC的聯(lián)機(jī)設(shè)置，通過以上工作，可以實(shí)現(xiàn)在上位機(jī)上對(duì)鍋爐的各個(gè)參數(shù)如PID參數(shù)，設(shè)定溫度值等進(jìn)行在線更改，這樣就不用更改源程序就可滿足鍋爐的參數(shù)變化而進(jìn)行方便的設(shè)置。四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖1 溫度控制單回路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖根據(jù)系統(tǒng)圖可以清楚的看出該設(shè)計(jì)的控制過程。系統(tǒng)通過把當(dāng)前的輸出值經(jīng)過溫度檢測變送之后，通過與給定值 進(jìn)行比較，將差值送入cpu進(jìn)行PID運(yùn)算，通過PID的運(yùn)算的結(jié)果對(duì)三項(xiàng)可控硅進(jìn)行控制，來改變加熱電壓。2 PID控制算法圖2 比例-積分控制算法流程圖PID算法的兩種形式，一種是P

13、ID算法的位置式，另外一種是PID算法的增量，由于位置式在計(jì)算過程中需要累加輸入誤差，而且計(jì)算機(jī)的任何故障都會(huì)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)大幅度變化，因此，常用增量式PID算法：由位置式PID： 可知： 其中： 其中的q1、q2、q3都需要自己給定。圖3 位置增量式PID控制算法流程圖在plc的編寫時(shí)，為了簡便，直接使用了PID模塊。通過工具箱中的PID控制面板進(jìn)行PID參數(shù)的設(shè)定與整定。3 EM235的介紹及編程方法EM235是最常用的模擬量擴(kuò)展模塊，它實(shí)現(xiàn)了4路模擬量輸入和1路模擬量輸出功能。通過對(duì)EM235的閱讀理解，得到了將從AIW0輸入的模擬量轉(zhuǎn)換為溫度值的轉(zhuǎn)換關(guān)系。表1 EM235的常用技術(shù)參數(shù)模擬

14、量輸入特性模擬量輸入點(diǎn)數(shù)4輸入范圍電壓（單極性）010V 05V 01V 0500mV 0100mV 050mV 電壓（雙極性）±10V ±5V ±2.5V ±1V ±500mV ±250mV ±100mV ±50mV ±25mV電流020mA數(shù)據(jù)字格式雙極性 全量程范圍-32000+32000單極性 全量程范圍032000分辨率12位A/D轉(zhuǎn)換器模擬量輸出特性模擬量輸出點(diǎn)數(shù)1信號(hào)范圍電壓輸出 ±10V電流輸出020mA數(shù)據(jù)字格式電壓-32000+32000電流032000分辨率電流電壓12位電

15、流11位在此設(shè)計(jì)中，用到了EM235的單極性數(shù)據(jù)格式，通過EM235的模擬量輸入口AIW0將溫度數(shù)據(jù)采集進(jìn)來，通過轉(zhuǎn)換運(yùn)算轉(zhuǎn)化成實(shí)數(shù)存在AC0中，利用使之轉(zhuǎn)換為01之間的實(shí)數(shù)，再通過100，便得到實(shí)際的溫度值。4 PID回路指令在模擬量的控制系統(tǒng)中，經(jīng)常用到PID運(yùn)算來執(zhí)行PID回路的功能。在本次溫度控制中用到了PLC自帶的PID回路指令，使用方便且易于理解。PID回路指令運(yùn)用以回路表中的輸入和組態(tài)信息進(jìn)行 PID 運(yùn)算，PID 回路指令 (包含比例積分微分回路) 是用來進(jìn)行 PID 運(yùn)算但是可以進(jìn)行這種 PID 運(yùn)算的前提條件是邏輯堆棧棧頂 (TOS) 值必須為該指令有兩個(gè)操作數(shù)TABLE

16、和 LOOP 其中TABLE 是回路表的起始地址LOOP 是回路號(hào)可以是 0 到 7 的整數(shù)在程序中最多可以用 8 條PID 指令如果兩個(gè)或兩個(gè)以上的 PID 指令用了同一個(gè)回路號(hào)那么即使這些指令的回路表不同這些 PID 運(yùn)算之間也會(huì)相互干涉產(chǎn)生不可預(yù)料的結(jié)果.回路表包含 9 個(gè)參數(shù)用來控制和監(jiān)視 PID 運(yùn)算這些參數(shù)分別是過程變量當(dāng)前值 (PVn) 過程變量前值 (PVn-1) 給定值 (SPn) 輸出值 (Mn) 增益 (Kc) 采樣時(shí)間 (Ts) 積分時(shí)間 (TI) 微分時(shí)間 (TD) 和積分項(xiàng)前值 (MX)為了讓 PID 運(yùn)算以預(yù)想的采樣頻率工作PID 指令必須用在定時(shí)發(fā)生的中斷程序中

17、或者用在主程序中被定時(shí)器所控制以一定頻率執(zhí)行采樣時(shí)間必須通過回路表輸入到 PID 運(yùn)算中。表2 PID回路表參數(shù)地址偏移數(shù)據(jù)格式I/O類型描述過程變量當(dāng)前值PVn0雙字，實(shí)數(shù)I過程變量，給定值SPn4雙字，實(shí)數(shù)I給定值，輸出值Mn8雙字，實(shí)數(shù)I/O輸出值，增益Kc12雙字，實(shí)數(shù)I比例常數(shù)，正，負(fù)采樣時(shí)間Ts16雙字，實(shí)數(shù)I單位為S，正數(shù)積分時(shí)間Ti20雙字，實(shí)數(shù)I單位為min，正數(shù)微分時(shí)間Td24雙字，實(shí)數(shù)I單位為min，正數(shù)積分項(xiàng)前值MX28雙字，實(shí)數(shù)I/O積分項(xiàng)前值，過程變量前值PVn-132雙字，實(shí)數(shù)I/O最近一次PID變量值在PID指令模塊的使用中，通常會(huì)用輸出值Mn做一些輸出，因此，

18、對(duì)于Mn的計(jì)算，應(yīng)該相當(dāng)清楚，Mn的計(jì)算公式： Mn=Kc*(SPn-PVn)+Kc*(Ts/Ti)*(SPn-PVn)+MX+Kc*(Td/Ts)*( -PVn) PID指令回路的使用3個(gè)步驟：I、建立PID回路表；II、入才將的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理；III、對(duì)PID的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行工程量轉(zhuǎn)換。 建立回路表根據(jù)方便記憶的原則，將回路表的首地址寫在VD200出，根據(jù)回路表的地址偏移量，知道了給給定值或者變量值的地址，對(duì)于相應(yīng)數(shù)據(jù)的取出很有益。 回路輸入量的轉(zhuǎn)化及歸一化用PLC控制回路時(shí)，要把實(shí)際的測量輸入值，設(shè)定值和回路表中的其他輸入?yún)?shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，即用程序?qū)⑺麄冝D(zhuǎn)化為PLC能夠識(shí)別和處理的數(shù)

19、據(jù)，即將他們轉(zhuǎn)化為無量綱的歸一化純量和浮點(diǎn)數(shù)的格式。第一步，將工程量值由16位整數(shù)轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù)；第二步，將實(shí)數(shù)格式的工程實(shí)際值轉(zhuǎn)換為0.0-1.0之間的無量綱的值；4：PLC程序結(jié)構(gòu) 根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和PID的算法進(jìn)行程序的編寫：圖4 程序程序解釋網(wǎng)絡(luò)一的用是將PID回路的給個(gè)參數(shù)和設(shè)定一個(gè)初始溫度，使得PID工作的時(shí)候有相應(yīng)的參數(shù)值。網(wǎng)絡(luò)二將EM235采集的模擬量輸入到PID模塊，通過PID模塊里的一系列PID的相關(guān)計(jì)算，從EM235的模擬量輸出通道輸出一個(gè)模擬的控制量，對(duì)加熱電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。網(wǎng)絡(luò)三的作用是，將EM235采集到的模擬量數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換成整數(shù)之后，通過VD120變量寄存器保存，一邊在MC

20、GS界面輸出。網(wǎng)路四的作用，將PID的輸出值乘以電壓的最大值得到實(shí)時(shí)加熱電壓。網(wǎng)絡(luò)五是一個(gè)報(bào)警電路，當(dāng)設(shè)定溫度值大于實(shí)時(shí)溫度時(shí)，加熱指示燈亮，當(dāng)設(shè)定溫度值等于實(shí)時(shí)溫度值時(shí)，溫度穩(wěn)定指示燈亮，表示實(shí)時(shí)溫度就是設(shè)定溫度，當(dāng)實(shí)時(shí)溫度大于設(shè)定溫度值時(shí)，報(bào)警燈每隔0.5s閃爍一下，表示，溫度超過設(shè)定溫度，提示超調(diào)。5 MCGS畫面繪制及數(shù)據(jù)對(duì)象設(shè)定MCGS為用戶提供了解決實(shí)際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺(tái)，能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、動(dòng)畫顯示、趨勢曲線和報(bào)表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。使用MCGS，用戶無須具備計(jì)算機(jī)編程的知識(shí)，就可以在短時(shí)間內(nèi)輕而易舉地完成一個(gè)運(yùn)行

21、穩(wěn)定，功能全面，維護(hù)量小并且具備專業(yè)水準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)工作。MCGS具有操作簡便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)、高性能、高可靠性等突出特點(diǎn)，已成功應(yīng)用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測、機(jī)械制造、交通運(yùn)輸、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、航空航天等領(lǐng)域，經(jīng)過各種現(xiàn)場的長期實(shí)際運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。MCGS組態(tài)軟件（以下簡稱MCGS）由“MCGS組態(tài)環(huán)境”和“MCGS運(yùn)行環(huán)境”兩個(gè)系統(tǒng)組成。兩部分互相獨(dú)立，又緊密相關(guān)。圖5 MCGS組態(tài)軟件的組成部分MCGS組態(tài)軟件所建立的每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性。由于是初步學(xué)習(xí)，這次只使用了設(shè)備窗口和用戶窗口，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，在

22、報(bào)警設(shè)置的時(shí)候，有到了一點(diǎn)點(diǎn)的運(yùn)行策略。MCGS組態(tài)的操作過程：A 創(chuàng)建工程； B 設(shè)計(jì)畫面流程，設(shè)計(jì)出需要監(jiān)控的整體畫面；圖6 MCGS整體畫面C 最終要的一步，怎樣讓畫面動(dòng)起來，就要進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)象的定義。 圖7 組態(tài)中定義的數(shù)據(jù)對(duì)象在進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)象的設(shè)定，對(duì)于一個(gè)初學(xué)者來說這是一個(gè)比較浩大的工程，開始的時(shí)候，只是憑感覺胡亂的設(shè)置一番，里面對(duì)象的屬性是什么意思根本就不知道，結(jié)果在進(jìn)行run的時(shí)候才發(fā)行，根本就沒想象的那么簡單，沒有書中介紹的那種效果，甚至有的對(duì)象都在界面上消失了。通過教材和網(wǎng)上視頻的介紹，才慢慢的了解了。6 實(shí)時(shí)曲線在人機(jī)界面，最直觀的不是數(shù)據(jù)，而是有數(shù)據(jù)組成的曲線，在組態(tài)中，在

23、本課題中，得到了液位實(shí)時(shí)曲線和溫度的實(shí)時(shí)曲線和設(shè)定曲線，這樣，更能直觀的看出實(shí)時(shí)溫度與設(shè)定溫度的比較。7 MCGS與PLC的連接MCGS組態(tài)軟件的最終目的就是能和外部硬件控制器進(jìn)行連接，進(jìn)行生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)時(shí)監(jiān)控，這是MCGS的受到歡迎的最根本原因。設(shè)備窗口時(shí)MCGS的重要組成部分，負(fù)責(zé)建立系統(tǒng)與外部硬件的連接，使得MCGS能從外部設(shè)備讀取數(shù)據(jù)并控制外部設(shè)備的工作狀態(tài)，實(shí)行對(duì)工業(yè)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。連接過程：首先，進(jìn)入設(shè)備窗口，在設(shè)備管理中選擇通用串口父設(shè)備，再在PLC設(shè)備中選擇西門子S7-200PPI，然后，雙擊父設(shè)備進(jìn)行接口設(shè)置，在西門子S7-200PPI中進(jìn)行屬性設(shè)置，在基本屬性中的內(nèi)部屬性中將

24、需要監(jiān)控的變量和輸出地址寫進(jìn)去，這是連接至關(guān)重要的一步。當(dāng)在通道調(diào)節(jié)一欄中，通訊狀態(tài)為0時(shí)，表示MCGS與PLC連接成功。圖8 MCGS與PLC連接通道設(shè)置MCGS與PLC連接最重要的一步就是正確設(shè)置好需要在MCGS界面顯示的對(duì)象的通道類型，只有將對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)對(duì)象和正確的通道連接起來，才能在MCGS界面觀察到PLC的運(yùn)行狀況，從而通過MCGS對(duì)PLC進(jìn)行監(jiān)控。五、設(shè)計(jì)結(jié)果及分析 S7200編好的PLC程序編譯正確之后，下載到PLC中，開啟運(yùn)行。此時(shí)，必須關(guān)閉S7200軟件，否則MCGS將不能正常監(jiān)控PLC運(yùn)行，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)通信串口。 打開MCGS，F(xiàn)5運(yùn)行，進(jìn)入監(jiān)控界面，此時(shí)，可以看到Kp=10

25、00，Ti=0.2，Td=0，Ts=0.2，這是在經(jīng)過反復(fù)調(diào)試之后得出的最佳參數(shù)組合，通過程序保存起來，直接送入PLC，通過MCGS對(duì)PLC的讀寫，將這幾個(gè)數(shù)字讀出來，顯示在MCGS界面上。 點(diǎn)擊“開”按鈕，程序開始運(yùn)行，設(shè)定溫度表盤顯示初始溫度50，實(shí)時(shí)溫度變盤會(huì)顯示一個(gè)實(shí)時(shí)溫度值，相應(yīng)的表盤也會(huì)動(dòng)作。 在鍵盤區(qū)域，可以更改溫度值，和PID的各參數(shù)值。圖9 MCGS操作鍵盤 將給定溫度設(shè)置為50，此時(shí)，通過數(shù)據(jù)窗口設(shè)置的到如下設(shè)定溫度和實(shí)時(shí)溫度對(duì)比曲線圖。圖10 加熱過程圖11 溫度曲線圖在實(shí)驗(yàn)中，進(jìn)行加熱的時(shí)候，得到上面的圖形，超出設(shè)定溫度值大約2度，超調(diào)量4%，最后曲線趨于50穩(wěn)定溫度，

26、很合理的控制輸出結(jié)果。此時(shí)的PID參數(shù)設(shè)定為：圖12 PID參數(shù)設(shè)定值進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，由于鍋爐的溫度降溫是很慢的，因此，得到的曲線不是很平滑。和理想的曲線有點(diǎn)偏差。六、結(jié)束語剛把設(shè)計(jì)做完的時(shí)候，師兄還在問我，你認(rèn)為你在這次設(shè)計(jì)中學(xué)到了什么，你不是考研嗎，花這么多時(shí)間來做，值嗎？我的回來是肯定的，首先，我系統(tǒng)的復(fù)習(xí)了一下PLC，再次，我基本上學(xué)會(huì)了MCGS的使用和MCGS與PLC的連接，這些，在以后的工作中都是很有用的。在這次方向設(shè)計(jì)中我領(lǐng)悟到了以下幾點(diǎn)：首先，在這次課程設(shè)計(jì)中知道了從未接觸過的MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于Wind

27、ows平臺(tái)的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，為用戶提供了解決實(shí)際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺(tái)，能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、動(dòng)畫顯示、趨勢曲線和報(bào)表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。使用MCGS，用戶無須具備計(jì)算機(jī)編程的知識(shí)，就可以在短時(shí)間內(nèi)輕而易舉地完成一個(gè)運(yùn)行穩(wěn)定，功能全面，維護(hù)量小并且具備專業(yè)水準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)工作。MCGS具有操作簡便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)、高性能、高可靠性等突出特點(diǎn)，已成功應(yīng)用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測、機(jī)械制造、交通運(yùn)輸、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、航空航天等領(lǐng)域，經(jīng)過各種現(xiàn)場的長期實(shí)際運(yùn)行

28、，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。其次，讓我對(duì)PLC產(chǎn)生了更濃厚的興趣，因?yàn)槲覐馁Y料上了解到了，PLC的應(yīng)用領(lǐng)域是相當(dāng)廣泛的。目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)。開關(guān)量的邏輯控制，這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。模擬量控制，這是我最感興趣的地方，在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量和數(shù)字量之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制?？傊?，通過這次課程設(shè)計(jì)我查閱了大量的資料，無論是在對(duì)新知識(shí)的了解和對(duì)舊知識(shí)的鞏固都獲得了很大的收獲。以上是我在這次方向設(shè)計(jì)中知識(shí)方面的擴(kuò)展和提高，其次，我在這次方向設(shè)計(jì)中還獲得了很多感性方面的認(rèn)識(shí)：首先，以前學(xué)的都是理論的東西，最多比較熟悉單片機(jī)，從來沒接觸過真正的工業(yè)設(shè)備，實(shí)驗(yàn)室的鍋爐雖然不是真正的工業(yè)設(shè)備，但是也是工業(yè)設(shè)備的模型，大體上是一樣的，當(dāng)我接觸到這些器