基于PLC溫室溫度控制系統(tǒng)的設計說明

1、摘要溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見的工藝參數(shù)之一,任何物理變化和化學反應過程都與溫度密切相關。在科學研究和生產(chǎn)實踐的諸多領域中,溫度控制占有著極為重要的地位,特別是在冶金、化工、建材、食品、機械、石油等工業(yè)中,具有舉足輕重的作用。對于不同生產(chǎn)情況和工藝要求下的溫度控制,所采用的加熱方式燃料,控制方案也有所不同。例如冶金、機械、食品、化工等各類工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應爐等；燃料有煤氣、天然氣、油、電等。溫度控制系統(tǒng)的工藝過程復雜多變,具有不確定性,因此對系統(tǒng)要求更為先進的控制技術和控制理論?？删幊炭刂破鱌L可編程控制器是一種工業(yè)控制計算機，是繼承計算機、自動控制技術和通信技術為一體的

2、新型自動裝置。它具有抗干擾能力強,價格便宜,可靠性強,編程簡單,易學易用等特點,在工業(yè)領域中深受工程操作人員的喜歡，因此PLC已在工業(yè)控制的各個領域中被廣泛地使用。關鍵字：溫度控制PLC組態(tài)TheTitleofthethesisABSTRACTTemperatureisthecommonindustrialproductionprocessparameter,anyphysicalchangeandchemicalreactionprocesscloselyisrelatedwiththetemperature.Inscientificresearchandproductionpractice

3、ofmanyareas,temperaturecontroloccupiedanextremelyimportantposition,especiallyinthemetallurgical,chemical,buildingmaterials,food,machinery,petroleumindustry,whichplayadecisiverolerole.Fordifferentproductionconditionsandtechnologicalrequirementsoftemperaturecontrol,thewayofheating,fuel,controlschemeis

4、alsodifferent.Forexample,metallurgy,machinery,food,chemicalandothertypesofindustrialproductioniswidelyusedinallkindsofheatingfurnace,heattreatmentfurnace,reactor;fuelgas,naturalgas,oil,electricityetc.Temperaturecontrolsystemoftheprocessiscomplexandchangeable,uncertain,sothesystemrequiresmoreadvanced

5、controltechniqueandcontroltheory.Programmablelogiccontrollerprogrammablecontrollerisakindofindustrialcontrolcomputer,isthesuccessorofcomputer,automaticcontroltechnologyandcommunicationtechnologyasawholenewtypeofautomaticdevice.Ithasstronganti-interferenceability,lowprice,highreliability,easyprogramm

6、ing,easytouseandothercharacteristics,intheindustryinthefieldbytheprojectoperatorlike,soPLChasinthevariousfieldsofindustrialcontrolhasbeenwidelyused.Keywords:temperaturecontrolbasedonPLC目錄引言3溫度控制系統(tǒng)的意義3溫度控制系統(tǒng)背景3研究技術介紹3硬件設計6硬件配置6I/O分配表8硬件接線圖10軟件設計10PID控制程序設計15 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark33 o Cur

7、rent Document S7-200程序設計流程圖15存地址分配與PID指令回路表16S7-200程序設計梯形圖16組態(tài)編程22 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document PLC通信配置與通信方式22 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 網(wǎng)絡的通訊PPI協(xié)議2324組態(tài)軟件Kingview組態(tài)王定義外部設備和數(shù)據(jù)變量24 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 組態(tài)王界面26 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document

8、 啟動組態(tài)王29結論32致31參考文獻32引言溫度控制系統(tǒng)的意義溫度及濕度的測量和控制對人類日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、氣象預報、物資倉儲等都起著極其重要的作用。在許多場合,及時準確獲得目標的溫度、濕度信息是十分重要的,近年來,溫濕度測控領域發(fā)展迅速,并且隨著數(shù)字技術的發(fā)展,溫濕度的測控芯片也相應的登上歷史的舞臺,能夠在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各領域中廣泛使用。溫度控制系統(tǒng)背景自70年代以來,由于工業(yè)過程控制的需要,特別是在微電子技術和計算機技術的迅猛發(fā)展以及自動控制理論和設計方法發(fā)展的推動下,國外溫度控制系統(tǒng)發(fā)展迅速,并在職能化、自適應、參數(shù)自整定等方面取得成果,在這方面,一日本、美國、德國、瑞典等國技術領先,

9、都產(chǎn)生了一批商品化的、性能優(yōu)異的溫度控制器及儀器儀表,并在各行各業(yè)廣泛應用。溫度控制系統(tǒng)在國各行各業(yè)的應用雖然十分廣泛,但從國生產(chǎn)的溫度控制器來講,總體發(fā)展水平仍然不高,同日本、美國、德國等先進國家相比仍然有著較大的差距。目前,我國在這方面總體水平處于20實際80年代中后期水平,成熟產(chǎn)品主要以“點位”控制及常規(guī)的PID控制器為主，它只能適應一般溫度系統(tǒng)控制,難于控制滯后、復雜、時變溫度系統(tǒng)控制。而適應于較高控制場合的智能化、自適應控制儀表,國技術還不十分成熟。形成商品化并在儀表控制系統(tǒng)參數(shù)的自整定方面,還沒開發(fā)性能可靠的自整定軟件。參數(shù)大多靠人工經(jīng)驗及我國現(xiàn)場調試來確定。隨著科學技術的不斷發(fā)展

10、,人們對溫度控制系統(tǒng)的要求越來越高,因此,高精度、智能化、人性化的溫度控制系統(tǒng)是國外必然發(fā)展趨勢。研究技術介紹傳感技術傳感技術、通信技術和計算機技術是現(xiàn)代信息技術的三大基礎技術。中華人名國國家標準GB7665-1987對傳感器transducer/sensor的定義是：能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件或裝置,通常由敏感元件和轉換元件組成。其中,敏感元件是指直接感受或響應被測量的部分；轉換元件是指傳感器中能將敏感元件或響應的被測量轉換成適于傳感器或被測量的電信號部分。對生產(chǎn)過程的監(jiān)控首先離不開采集設備工作信息,因此選用合適的傳感器至關重要,如果把計算機看作是自動化系統(tǒng)的大

11、腦,信道看作是神經(jīng)網(wǎng)絡的話,那么傳感器就是自動化系統(tǒng)的五官。無法對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行準確、可靠、實時測量,監(jiān)控也就無從談起了。PLC可編程控制器的英文名稱是ProgrammableLogicController,即可編程邏輯控制器,簡稱PLC。現(xiàn)代制造業(yè)必須對市場需求做出快速反應,生產(chǎn)小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質量的產(chǎn)品,這便要求生產(chǎn)設備和自動化生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高可靠性和靈活性?？删幊炭刂破髡琼槕@一潮流而出現(xiàn)的,以微處理器為基礎的通用工業(yè)控制裝置。在20世紀60年代的汽車制造業(yè),傳統(tǒng)繼電接觸器控制裝置廣泛應用于生產(chǎn)流水線的自動控制系統(tǒng)中。這套裝置設備體積龐大,可靠性差,同時維護

12、不便,而且,完全由邏輯硬件構成,接線十分復雜。一旦生產(chǎn)過程某一環(huán)節(jié)發(fā)生改變,控制裝置就要重新設計改造。隨著汽車生產(chǎn)工業(yè)的迅猛發(fā)展,對于汽車型號頻繁改進,傳統(tǒng)控制系統(tǒng)捉襟見肘,弊端日益放大,最終PLC應運而生。它開創(chuàng)性地引入程序控制功能,使計算機科學技術進入工業(yè)生產(chǎn)控制領域應用。早期PLC僅僅是替代繼電器控制裝置完成順序控制、定時等任務，但是其簡單易懂、安裝方便、體積小、能耗低、有故障顯示、能重復使用的特點,使得PLC很快就得到了推廣應用。隨著超大規(guī)模集成電路技術和微處理器性能的飛速發(fā)展,PLC的軟、硬件功能不能豐富、完善。國際電工委員會IEC對PLC的正式定義：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的

13、電子系統(tǒng),專為工業(yè)環(huán)境應用而設計,它采用一類可編程的存儲器,用于其部存儲程序、執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令,并通過數(shù)字或模擬或輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P外部設備,都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴充其功能的原則設計。PLC技術發(fā)展至今已十分成熟，生產(chǎn)PLC產(chǎn)品的廠家多達200多個，其中較著名有彳惠國的西門子Siemens公司、美國的Rockwell自動化公司所屬的A-BAllen&Bradly公司、GE-Fanuc公司、法國的施耐德Schneider公司、日本的三菱公司和歐姆龍OMRGN公司。上位機即便遠離生產(chǎn)現(xiàn)場,操作

14、人員仍可以通過遠程計算機即上位機直接向生產(chǎn)設備發(fā)出控制指令的。上位機屏幕上可以動態(tài)實時顯示各種信號變化液壓,水位,溫度等,便是人機界面HumanMachineInterface。而下位機是獲取設備狀況及直接控制設備的計算機，一般是PLC或單片機。組態(tài)軟件組態(tài)軟件,處在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境,使用靈活的組態(tài)方式,為用戶提供快速構建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，工控領域的用戶通過手工或委托第三方編寫HMI人機接口軟件應用,開發(fā)時間長、效率低、可靠性差；或者購買專用的工控系統(tǒng),通常是封閉的系統(tǒng),選擇余地小,往往不能滿足需求,很難與外界進行數(shù)據(jù)

15、交互,升級和增加功能都受到嚴重的限制。組態(tài)軟件的出現(xiàn)使用戶可以利用組態(tài)軟件的功能,構建一套最適合自己的應用系統(tǒng)。隨著工業(yè)自動化水平的迅速提高,計算機在工業(yè)領域的廣泛應用,種類繁多的控制設備和過程監(jiān)控裝置在工業(yè)領域的應用,傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件已無法滿足用戶的各種需求。在開發(fā)傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件時，一旦工業(yè)被控對象有變動，就必須修改其控制系統(tǒng)的源程序，導致其開發(fā)周期長；已開發(fā)成功的工控軟件又由于每個控制項目的不同而使其重復使用率很低，導致它的價格昂貴。通用工業(yè)自動化組態(tài)軟件能夠很好地解決傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問題，使用戶能根據(jù)自己的對象和控制目的的任意組態(tài)，完成最終的自動化控制工程。2硬件設計硬件

16、配置西門子S7-200CUP226S7-200系列PLC可提供4種不同的基本單元和6種型號的擴展單元。其系統(tǒng)構成包括基本單元、擴展單元、編程器、存儲卡、寫入器等。S7-200系列的基本單兀如表2.1所小。表2.1S7-200系歹UPLC中CPU22那基本單元型號輸入點輸出點可帶擴展模塊數(shù)S7-200CPU221640S7-200CPU222862個擴展模塊S7-200CPU22424107個擴展模塊S7-200CPU224XP24167個擴展模塊S7-200CPU22624167個擴展模塊本論文采用的是CUP226它具有24輸入/16輸出共40個數(shù)字量I/O點可連接7個擴展模塊，最大擴展至24

17、8路數(shù)字量I/O點或35路模:?H量I/O點26K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨立的30kHz高速計數(shù)器,2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點，更強的模塊擴展能力，更快的運行速度和功能更強的部集成特殊功能?？赏耆m應于一些復雜的中小型控制系統(tǒng)。傳感器熱電偶是一種感溫元件，它直接測量溫度，并把溫度信號轉換成熱電動勢信號。常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類。所調用標準熱電偶是指國家標準規(guī)定了其熱電勢與溫度的關系、

18、答應誤差、并有統(tǒng)一的標準分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標準化熱電偶在使用圍或數(shù)量級上均不及標準化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。標準化熱電偶我國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標準生產(chǎn)，并指定S、B、E、K、RJ、T七種標準化熱電偶為我國統(tǒng)一設計型熱電偶。本論文采用的是K型熱電阻。EM235模擬量輸入模塊EM235模塊是組合強功率精密線性電流互感器、意法半導體ST單片集成變送器ASIC芯片于一體的新一代交流電流隔離變送器模塊，它可以直接將被測主回路交流電流轉換成按線性比例輸出的DC4-20mA通過250。電阻轉換DC15V或

19、通過500。電阻轉換DC2-10V恒流環(huán)標準信號，連續(xù)輸送到接收裝置計算機或顯示儀表。表2-1所示為如何用DIP開關設置EM235模塊。開關1到6可選擇模擬量輸入圍和分辨率。所有的輸入設置成相同的模擬量輸入圍和格式。表2.2所示為如何選擇單/雙極性開關6、增益開關4和5和衰減開關1、2和3。卜表2.2中,ON為接通,OFF為斷開。表2.2EM235選擇模擬量輸入圍和分辨率的開關表單極性湎里程軸入分辨率SW1SW2SW3SW4SW5SW6ONOFFOFFONOFFON0至U50mV12.5pVOFFONOFFONOFFON0至U100mV25pVONOFFOFFOFFONON0至U500mV12

20、5uAOFFONOFFOFFONON0到1V250ONOFFOFFOFFOFFON0到5V1.25mVONOFFOFFOFFOFFON0至U20mA5nAOFFONOFFOFFOFFON0至M0V2.5mV根據(jù)溫度檢測和控制模塊，我設置PID開關為0100015日 Cjn : iifl靜偏, WP沒定件*11圖2.1 DIP 開關溫度檢測和控制模塊由學校提供，模擬真實鍋爐的溫度檢測和控制模塊，可自行將010V模擬信號轉化為占空比對鍋爐進行加熱。輸出的模擬信號也是010V,鍋爐外接24V直流電源。I/O分配表表2.3I/O分配表輸入I0.0啟動按鈕I0.1停止按鈕輸出Q0.1啟動指示燈Q0.2停

21、止指示燈Q0.3正常運行指示燈Q0.4溫度越上限報警指示燈Q0.5鍋爐加熱指示燈硬件接線圖加爐圖2.2硬件連接圖電流負載電壓負載-WVnnnnnn圖2.3EM235CN連接圖3軟件設計PID控制程序設計模擬量閉環(huán)控制較好的方法之一是PID控制,PID在工業(yè)領域的應用已經(jīng)有60多年，現(xiàn)在依然廣泛地被應用。人們在應用的過程中積累了許多的經(jīng)驗,PID的研究已經(jīng)到達一個比較高的程度。比例控制P發(fā)一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關系。其特點是具有快速反應，控制及時，但不能消除余差。在積分控制I中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關系。積分控制可以消除余差，但具有滯后特點，不

22、能快速對誤差進行有效的控制。在微分控制D，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分即誤差的變化率成正比關系。微分控制具有超前作用，它能猜測誤差變化的趨勢。避免較大的誤差出現(xiàn)，微分控制不能消除余差。PID控制,P、I、D各有自己的長處和缺點，它們一起使用的時候又和互相制約，但只有合理地選取PID值,就可以獲得較高的控制質量。PID控制算法1十.,儼D控制環(huán)節(jié)U彳被控對象斗。環(huán)節(jié)|帶PID控制器的閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖圖3.1閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖3.1所示,PID控制器可調節(jié)回路輸出，使系統(tǒng)達到穩(wěn)定狀態(tài)。偏差e和輸入量r、輸出量c的關系：3-1e(t)r(t)c(t)控制器的輸出為：11de(t)u(t)Kpe(t

23、)1e(t)dtTdTi0dt3-2u(t)PID 回路輸出Kp比例系數(shù)PTi積分系數(shù)ITd微分系數(shù)DPID調節(jié)的傳輸函數(shù)為D(s)m Kp1 E(s)TiSTdS3-3數(shù)字計算機處理這個函數(shù)關系式，必須將連續(xù)函數(shù)離散化，對偏差周期采樣后，計算機輸出值。其離散化的規(guī)律如表3.1所示：T n u(n) Kpe(n)h i IUp(n) Ui(n)e(i)0Ud (n)Tdy e(n) e(n 1)Uo表3.1模擬與離散形式模擬形式離散化形式e(t)r(t)c(t)e(n)r(n)c(n)dedTe(n)e(n1)Tte(t)dt0nne(i)TTe(i)i0i0所以PID輸出經(jīng)過離散化后，它的輸

24、出方程為：式中,Up(n)K pe( n)稱為比例項5 (n)T nKpT e(i)li i 0稱為積分項Ud(n)TdKpye(n) e(n1)稱為微分項上式中，積分項是包括第一個采樣周期到當前采樣周期的所有誤差的累積值。計算中，沒有必要保留所有的采樣周期的誤差項，只需要保留積分項前值,計算機的處理就是按照這種思想。故可利用PLC中的PID指令實現(xiàn)位置式PID控制算法量。PID在PLC中的回路指令西門子S7-200系列PLC中使用的PID回路指令,見表3.2表3.2PID回路指令名稱PID運算指令格式PID指令表格式PIDTBL,LOOP梯形圖使用方法：當EN端口執(zhí)行條件存在時候，就可進行P

25、ID運算。指令的兩個操作數(shù)TBL和LOOP,TBI回路表的起始地址，本文采用的是VB100，因為一個PID回路占用了32個字節(jié)，所以VD10CEUVD13鄧被占用了。LOOP1回路號，可以是07,不可以重復使用。PID回路在PLC中的地址分配情況如表3.3所示表3.3PID指令回路表偏移地址名稱數(shù)據(jù)類型說明0過程變量PVr-i實數(shù)必須在0.01.0之間4給定值SPri實數(shù)必須在0.01.0之間8輸出值Mri實數(shù)必須在0.01.0之間12增益Kc實數(shù)比例常數(shù)，口止口負16采樣時間Ts實數(shù)單位為s,必須是正數(shù)20采樣時間Ti實數(shù)單位為min,必須是正數(shù)24微分時間Td實數(shù)單位為min,必須是正數(shù)2

26、8積分項前值MX實數(shù)必須在0.01.0之間32過程變量前值PVn-1實數(shù)必須在0.01.0之間回路輸入輸出變量的數(shù)值轉換方法本文中，設定的溫度是給定值SP,需要控制的變量是爐子的溫度。但它不完全是過程變量PV,過程變量PV和PID回路輸出有關。在本文中，經(jīng)過測量的溫度信號被轉化為標準信號溫度值才是過程變量，所以，這兩個數(shù)不在同一個數(shù)量值需要他們作比較，那就必須先作一下數(shù)據(jù)轉換。傳感器輸入的電壓信號經(jīng)過EM235W換后,是一個整數(shù)值，但PID指令執(zhí)行的數(shù)據(jù)必須是實數(shù)型,所以需要把整數(shù)轉化成實數(shù)。使用指令DTR就可以了。如本設計中，是從AIW0讀入溫度被傳感器轉換后的數(shù)字量。其轉換程序如下：MOV

27、WAIW0AC0DTRAC0AC0MOVRAC0VD100實數(shù)歸一化處理因為PID中除了采樣時間和PID的三個參數(shù)外，其他幾個參數(shù)都要求輸入或輸出值0.01.0之間，所以，在執(zhí)行PID指令之前，必須把PV和SP的值作歸一化處理。使它們的值都在0.01.0之間。單極性的歸一化的公式：Rnoum(Rraw /32000)3-5PID參數(shù)整定PID參數(shù)整定方法就是確定調節(jié)器的比例系數(shù)P、積分時間Ti和和微分時問Td,改善系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)特性，使系統(tǒng)的過渡過程達到最為滿意的質量指標要求。一般可以通過理論計算來確定，但誤差太大。目前，應用最多的還是工程整定法：如經(jīng)驗法、衰減曲線法、臨界比例帶法和反應曲線

28、法。經(jīng)驗法又叫現(xiàn)場湊試法，它不需要進行事先的計算和實驗，而是根據(jù)運行經(jīng)驗，利用一組經(jīng)驗參數(shù)，根據(jù)反應曲線的效果不斷地改變參數(shù)，對于溫度控制系統(tǒng)，工程上已經(jīng)有大量的經(jīng)驗，其規(guī)律如表3.4所示表3.4溫度控制器參數(shù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)被控變量規(guī)律的選擇比例度積分時間分鐘微分時間分鐘溫度滯后較大20603100.53根據(jù)反復的試湊，調處比較好的結果是P=15,I=2.0,D=0.5S7-200程序設計流程圖主程序子程序0中斷程序存地址分配與PID指令回路表存地址分配表3.5存地址分配地址說明VD0實際溫度存放VD4設定溫度存放VD30實際溫度的存放3.3.2PID指令回路表表3.6存地址分配地址名稱說明VD10

29、0過程變量PVri必須在0.01.0之間VD104給定值SPri必須在0.01.0之間VD108輸出值Mri必須在0.01.0之間VD112增益Kc比例常數(shù)，口止口負VD116采樣時間Ts單位為s,必須是正數(shù)VD120采樣時間Ti單位為min,必須是正數(shù)VD124微分時間Td單位為min,必須是正數(shù)VD128積分項前值MX必須在0.01.0之間VD132過程變量前值PVn-1必須在0.01.0之間S7-200程序設計梯形圖初次上電1讀入模擬信號，并把數(shù)值轉化顯示鍋爐的當前電壓2判斷爐溫是否在正常圍，打亮正常運行指示燈/溫度越上限報警指示燈啟動/停止階段啟動過程：按下啟動按鈕后，開始標志位M0.

30、1置位,M0.2復位。打開運行指示燈Q0.0,熄滅并停止指示燈初始化PID。開始運行子程序00停止過程：按下停止按鈕后，開始標志位M0.1復位，點亮停止指示燈，熄滅運行指示燈。并把輸出模擬量AQW0青零，停止鍋爐繼續(xù)加熱。停止調用子程序0,仍然顯示鍋爐溫度。Netwoik3SM0.0I I10.0M01MC2J日）1Network4M02SMO.O)Q0.1停止時模擬量輸出清零，防止鍋爐繼續(xù)升溫。NetworkGSBR_OEN調用子程序。子程序1輸入設定溫度2把設定溫度、P值、I值、D值都導入PID3每100ms中斷一次子程序進行PID運算Netwoik1設定溫度Network2導入DIP10

31、：-INTO-1u-(ENI)MOV_BEMENCINOUT-5MB24ATCHENENOINTEVNT3.4.412中斷程序。中斷程序，PID的計算模擬信號的采樣處理，歸一化導入PIDDIP程序運算4組態(tài)編程PLC通信配置與通信方式用行數(shù)據(jù)傳送和并行數(shù)據(jù)傳送1并行數(shù)據(jù)傳送：并行數(shù)據(jù)傳送時所有數(shù)據(jù)位是同時進行的,以字或字節(jié)為單位傳送。并行傳輸速度快，但通信線路多、成本高，適合近距離數(shù)據(jù)高速傳送。2申行數(shù)據(jù)傳送：串行數(shù)據(jù)彳送時所有數(shù)據(jù)是按位bit進行的。串行通信僅需要一對數(shù)據(jù)線就可以。在長距離數(shù)據(jù)傳送中較為合適。PLCS絡傳送數(shù)據(jù)的方式絕大多數(shù)為串行方式,而計算機或PLC部數(shù)據(jù)處理、存儲都是并行

32、的。若要串行發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，則要進行相應的串行、并行數(shù)據(jù)轉換，即在數(shù)據(jù)發(fā)送前，要把并行數(shù)據(jù)先轉換成用行數(shù)據(jù)；而在數(shù)據(jù)接收后，要把用行數(shù)據(jù)轉換成并行數(shù)據(jù)后再處理。異步方式與同步方式根據(jù)串行通信數(shù)據(jù)傳輸方式的不同可以分為異步方式和同步方式。1異步方式：又稱起止方式。它在發(fā)送字符時，要先發(fā)送起始位，然后才是字符本身，最后是停止位。字符之后還可以加入奇偶校驗位。異步傳送較為簡單，但要增加傳送位，將影響傳輸速率。異步傳送是靠起始位和波特率來保持同步的。2同步方式：同步方式要在傳送數(shù)據(jù)的同時，也傳遞時鐘同步信號，并始終按照給定的時刻采集數(shù)據(jù)。同步方式傳遞數(shù)據(jù)雖提高了數(shù)據(jù)的傳輸速率，但對通信系統(tǒng)要求較高。P

33、LC網(wǎng)絡多采用異步方式傳送數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡的通訊PPI協(xié)議PPI是一種主從設備協(xié)議：主設備給從屬裝置發(fā)送請求，從屬裝置進行響應。從屬裝置不發(fā)出訊息，而是一直等到主設備發(fā)送請求或輪詢時才作出響應。主設備與從屬裝置的通訊將通過按PPI協(xié)議進行管理的共享連接來進行。PPI不限制與任何一個從屬裝置進行通訊的主設備的數(shù)目，網(wǎng)絡上最多可安裝32個主設備。STEP7-Micro,WIN：圖”7PPI網(wǎng)絡圖4.1PPI網(wǎng)絡如果在用戶程序中激活PPI主設備模式，則S7-200CPUS處于RUN運行模式時可用作主設備。激活PPI主設備模式之后，可使用網(wǎng)絡讀取或網(wǎng)絡寫入”指令從其它S7-200讀取數(shù)據(jù)或將數(shù)據(jù)寫入其它S7

34、-200。當S7-200用作PPI主設備時，它將仍然作為從屬裝置對來自其他主設備的請求進行響應。對于簡單的單臺主設備網(wǎng)絡，編程站和S7-200CPU既可以通過PPI多臺主設備電纜連接，也可以通過安裝在編程站中的通訊處理器CF?卡連接。在圖上部的例網(wǎng)絡中，編程站STEP7-Micro/WIN是網(wǎng)絡主設備。在圖下部的例網(wǎng)絡中,人機界面HMD設備例如TD200、TP或OPJ是網(wǎng)絡主設備。在兩個例網(wǎng)絡中，S7-200CPU是對主設備的請求進行響應的從屬裝置。STEP7-Micrr?.WIINHMI偶如TD2Q0JS7-2OO圖4.2單臺主設備PPI網(wǎng)絡組態(tài)軟件Kingview組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是

35、新型的工業(yè)自動控制系統(tǒng)正以標準的工業(yè)計算機軟、硬件平臺構成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。具有適應性強、開放性好、易于擴展、經(jīng)濟、開發(fā)周期短等優(yōu)點。通常可以把這樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個層次結構。其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)測與控制，且在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達、組態(tài)開發(fā)的重要作用。尤其考慮三方面問題：畫面、數(shù)據(jù)、動畫。通過對監(jiān)控系統(tǒng)要求及實現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對監(jiān)控系統(tǒng)進行設計。組態(tài)軟件也為試驗者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗者實時現(xiàn)場監(jiān)控。而且，它能充分利用Windows的圖形編輯功能，方便地構成監(jiān)控畫面，并以動畫方式顯示控制設備

36、的狀態(tài)，具有報警窗口、實時趨勢曲線等，可便利的生成各種報表。它還具有豐富的設備驅動程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)功能。組態(tài)王定義外部設備和數(shù)據(jù)變量外部設備的定義組態(tài)王把那些需要與之交換數(shù)據(jù)的硬件設備或軟件程序都做為外部設備使用。外部硬件設備在本文中就是PLCS7-200O可使用”設備配置向導”一步步完成設備的連接。定義數(shù)據(jù)變量要實現(xiàn)組態(tài)王對S7-200的在線控制，就必須建立兩者之間的聯(lián)系，那就需要建立兩者的數(shù)據(jù)變量。基本類型的變量可以分為“存變量和I/O變量”兩類。存變量是組態(tài)王部的變量，不跟監(jiān)控設備進行交換。而I/O變量時兩者之間互相交換數(shù)據(jù)的橋梁,S7-200和組態(tài)王的數(shù)據(jù)交換是雙向的，一者的

37、數(shù)據(jù)發(fā)生變化，另外一者的數(shù)據(jù)也跟著變化。所以需要在創(chuàng)建連接前新建一些變量。本文中,PLC用存VD0來存放當前的實際溫度。并規(guī)定溫度超過105c為溫度過高，立即要作出相應警示信號。如圖4.3所示。點擊工程管理器中的數(shù)據(jù)t典“再雙擊右邊窗口的新建，在出現(xiàn)的定義變量口中填寫相應的要求項，并可在“報警定義”中設定報警。如圖4.4所示。圖4.3定義畫面變量設置圖4.4定義變量報警數(shù)據(jù)類型只對I/O類型的變量起作用，共有9種類型:Bit:1位，0或1Byte:8位，一個字節(jié)Short:16位，2個字節(jié)Ushort:16位，2個字節(jié)BCD16位，2個字節(jié)Long:32位，4個字節(jié)LongBCD32位，4個字

38、節(jié)Float:32位，4個字節(jié)String:128個字符長度組態(tài)王界面4.5.1溫度控制主界面圖4.5監(jiān)控畫面啟動組態(tài)王4.6.2初次上電初次上電，沒有模擬量輸入，只顯示PID值和當前溫度，曲線圖為鍋爐溫度的實時曲線圖。圖4.6初次上電4.6.3啟動啟動后，鍋爐開始升溫，并維持在50攝氏度左右Isfr1雄卜福欣中i5m值|95)|噴呵卜值|憶一HH0F啟動停止正常報警加熱圖4.7啟動加熱4.6.4停止按下停止按鈕后，鍋爐停止加熱，停止燈亮，溫度開始下降圖4.8停止4.6.5報警當溫度越上限時，系統(tǒng)報警孤善日期堀害時間率伸挫型0/2513:52:58推考圖4.9報警結論本課題設計了基于PLC的溫度控制系統(tǒng)。PLC可編程控制器以其可靠性高