畢設(shè)論文-于基plc的水泥工藝煤磨段自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2

第[10]。圖4-2STEP7標(biāo)準(zhǔn)軟件包1.打開(kāi)計(jì)算機(jī)中SIMATICSTEP7軟件。打開(kāi)計(jì)算機(jī)后，雙擊桌面上的圖標(biāo)，打開(kāi)STEP7軟件，界面如圖4-3：圖4-3step7窗口2.在STEP7軟件的SIMATICMANAGER中建立新項(xiàng)目。（1）建立新項(xiàng)目的名字和存儲(chǔ)路徑點(diǎn)擊SIMATICMANAGER窗口中圖標(biāo)或者點(diǎn)擊工具欄上的文件—新建，彈出如圖4-4的對(duì)話窗口。圖4-4新建項(xiàng)目窗口圖4-5項(xiàng)目窗口在Name欄下，填入你要建立的新項(xiàng)目的名稱，如：李金偉，然后通過(guò)瀏覽(B)按鈕選擇你的新項(xiàng)目所要存儲(chǔ)的路徑。最后，點(diǎn)擊OK按鈕關(guān)閉改窗口。在SIMATICMANAGER將會(huì)出現(xiàn)剛新建的項(xiàng)目“李金偉”，如圖4-5所示。（2）建立項(xiàng)目工作站點(diǎn)擊插入站點(diǎn)2SIMATIC300站點(diǎn)，建立一個(gè)S7-300的工作站。如圖4-6，4-7。圖4-6新建工作站圖4-7工作站建立完成4.2.2PLC型號(hào)的選擇在確定了系統(tǒng)的輸入輸出變量后，就可以進(jìn)行硬件選型，即模擬S7-300PLC實(shí)物，來(lái)進(jìn)行程序的運(yùn)行和數(shù)據(jù)的處理。由于煤磨段控制系統(tǒng)的復(fù)雜性，現(xiàn)場(chǎng)控制站的PLC選擇CPU315/315-2DP。CPU315-2DP具有中、大規(guī)模的程序存儲(chǔ)容量和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如果需要可以使用SIMATIC功能工具；對(duì)二進(jìn)制和浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算具有較高的處理性能；具有PROFIBUSDP主/從接口?？捎糜诖笠?guī)模的I/O配置或建立分布式I/O結(jié)構(gòu)。CPU運(yùn)行時(shí)需要微存儲(chǔ)卡MMC。在選型過(guò)程中，要注意機(jī)架上槽的配置規(guī)則，特定的槽只能添加相應(yīng)的模塊，而不能隨意添加。插槽1僅適用于電源(例如，6ES7307-...)或?yàn)榭?；?僅適用于CPU(例如，6ES7314-...)；槽3接口模塊(例如，6ES7360-.../361-...)或?yàn)榭?；?-11：信號(hào)或功能模塊、通訊處理器或?yàn)榭?。硬件選型的步驟如下：點(diǎn)擊SIMATICMANAGER界面的的左邊窗口的SIMATIC300，在右面的窗口出現(xiàn)硬件圖標(biāo)，如圖4-10。雙擊硬件圖標(biāo)，打開(kāi)Hwconfiguration，如圖4-11。在右邊的產(chǎn)品目錄窗口選擇SIMATIC300中的機(jī)架，雙擊Rail，將在右邊的窗口出現(xiàn)帶槽位的機(jī)架示意，如圖3-9。在右邊的目錄窗口選擇相應(yīng)的模塊插入到（0）UR與（1）UR的槽位中去。采用IM365模塊連接機(jī)架1與機(jī)架2。各模塊的訂貨號(hào)可查看硬件實(shí)物的下方標(biāo)識(shí)。切記選中的模塊型號(hào)要與實(shí)際的模塊型號(hào)一致。槽位1，插入電源模塊PS；槽位2，插入CPU，槽位3，空白；槽位4及后面的槽位，插入的模塊對(duì)應(yīng)實(shí)際I/O模塊的安裝順序。全部硬件插入完畢后如圖4-12所示。圖4-8S7-300的CPU圖4-9S7-300的安裝圖4-10硬件窗口圖4-11Configuration窗口圖4-12硬件配置結(jié)果（5）編譯硬件組態(tài)，并下裝到CPU。點(diǎn)擊畫(huà)面上的圖標(biāo)，對(duì)剛剛完成的硬件組態(tài)進(jìn)行編譯。系統(tǒng)提示編譯成功沒(méi)有錯(cuò)誤后，點(diǎn)擊圖標(biāo)將硬件的組態(tài)下裝到CPU?；蛘?，在編譯完成后，關(guān)閉HWconfiguration窗口，返回到SIMATICMANAGER窗口，用鼠標(biāo)選中SIMATIC300圖標(biāo)，然后點(diǎn)擊窗口上的圖標(biāo)，下裝剛剛完成的硬件組態(tài)。在窗口中排列了組件后，對(duì)于缺省屬性的組件，要打開(kāi)屬性對(duì)話框來(lái)改變其屬性。具體做法是雙擊該組件，或選擇菜單命令編輯>對(duì)象屬性或者鼠標(biāo)右鍵：將光標(biāo)移到組件上，按下鼠標(biāo)右鍵，然后從彈出式菜單中選擇對(duì)象屬性命令。CPU屬性對(duì)系統(tǒng)特性具有特殊意義。在CPU的對(duì)話框中，可以設(shè)置下列各項(xiàng)，例如：?jiǎn)?dòng)特性、用于中斷的本地?cái)?shù)據(jù)區(qū)及優(yōu)先級(jí)、存儲(chǔ)區(qū)、保持性能、時(shí)鐘存儲(chǔ)器、保護(hù)級(jí)別以及密碼-僅舉其中一小部分實(shí)例。STEP7“了解”可以設(shè)置的內(nèi)容以及設(shè)置范圍。在CPU的“常規(guī)”標(biāo)簽頁(yè)中，或通過(guò)CPU接口屬性，可以將參數(shù)分配給接口(例如，MPI或集成PROFIBUS-DP接口)。通過(guò)這些對(duì)話框，還可以訪問(wèn)要與CPU連接的相應(yīng)子網(wǎng)的屬性對(duì)話框。在輸入輸出模塊添加成功后，STEP7會(huì)為其分配輸入輸出地址。這意味著每個(gè)模塊都有一個(gè)起始地址(第一個(gè)通道的地址)；剩余通道的地址以這個(gè)起始地址為基礎(chǔ)?？梢杂孟铝蟹绞斤@示已被使用的輸入輸出地址以及任何地址間隔：（1）打開(kāi)要顯示其地址的站。（2）選擇菜單命令視圖>地址總覽。（3）在“地址總覽”對(duì)話框中，選擇想要顯示其已分配的輸入和輸出的模塊(如CPU)。4.3PLC控制器的設(shè)計(jì)4.3.1基于PLC的閉環(huán)控制系統(tǒng)PID算法以PLC作為控制器構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，如圖4-13所示。圖中的虛線部分由PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)。檢測(cè)元件將被控量實(shí)際值PV測(cè)量轉(zhuǎn)換為1V～5V電壓信號(hào)或4mA～20mA電流信號(hào)，該模擬信號(hào)接至PLC的AI模塊，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，根據(jù)用戶編寫(xiě)的PID控制程序，將測(cè)量值與給定值SP比較，通過(guò)二者的偏差e(t)進(jìn)行PID算法的運(yùn)算得到輸出操作信號(hào)u(t)，經(jīng)PLC的AO模塊進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的信號(hào)（1V～5V電壓信號(hào)或4mA～20mA電流信號(hào)）用于驅(qū)動(dòng)執(zhí)行結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的控制。PID控制器PID控制器AO測(cè)量變送器執(zhí)行機(jī)構(gòu)被控對(duì)象AI給定值e(t)u(t)SPPv實(shí)際值PLC圖4-13基于PLC的閉環(huán)控制系統(tǒng)4.3.2PID控制及參數(shù)整定PID參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。它是根據(jù)被控過(guò)程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。PID參數(shù)整定的方法很多，概括起來(lái)有兩大類：一是理論計(jì)算整定法，它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算確定控制參數(shù)。這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過(guò)工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改；二是工程整定法，它主要依賴工程經(jīng)驗(yàn)，直接在控制系統(tǒng)的試驗(yàn)中進(jìn)行，且方法簡(jiǎn)單、易于掌握，在工程實(shí)際中被廣泛采用。PID控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法。三種方法各有其特點(diǎn)，其共同點(diǎn)都是通過(guò)試驗(yàn)，然后按照工程經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行整定。但無(wú)論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行最后調(diào)整與完善?？刂破鲄?shù)經(jīng)驗(yàn)方法實(shí)質(zhì)上是一種經(jīng)驗(yàn)湊試法，是工程技術(shù)人員在長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的。它不需要進(jìn)行事先的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，而是根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，先確定一組控制器參數(shù)，并將系統(tǒng)投入運(yùn)行通過(guò)觀察認(rèn)為加入干擾（改變?cè)O(shè)定值）后的過(guò)渡過(guò)程曲線，根據(jù)各種控制作用對(duì)過(guò)渡過(guò)程的不同影響來(lái)改變相應(yīng)的控制參數(shù)制，進(jìn)行反復(fù)湊試，直到獲得滿意的控制質(zhì)量為止。本次設(shè)計(jì)就是使用的是經(jīng)驗(yàn)法，根據(jù)工藝和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)獲取PID參數(shù)。4.4主程序的編寫(xiě)4.4.1地址分配在SIMATICManager窗口下雙擊符號(hào)表圖標(biāo)，如圖4-14，彈出符號(hào)表窗口，依照系統(tǒng)I/O點(diǎn)的選取，建立符號(hào)，完成后顯示如圖4-15。4.4.2程序流程圖設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)流程見(jiàn)圖4-16。根據(jù)程序流程圖以及Step7為我們提供的編程模塊，可以進(jìn)行程序的編寫(xiě)，在編寫(xiě)程序時(shí)，是分塊進(jìn)行編寫(xiě)的。這里主要有三個(gè)模塊，OB1、OB35、OB100。其中OB1中是主程序，OB35是循環(huán)中斷程序，OB100是初始化程序。程序見(jiàn)附頁(yè)。4.4.3程序的仿真程序編寫(xiě)完成后，進(jìn)行仿真，檢驗(yàn)程序能否運(yùn)行，以便做進(jìn)一步的修改完善。利用Step7提供的仿真器來(lái)仿真。在打開(kāi)Step7軟件后，點(diǎn)擊窗口中的圖標(biāo)，打開(kāi)仿真器窗口，如圖4-17所示。圖4-14符號(hào)表窗口圖4-15建立符號(hào)采集煤磨電機(jī)電流采集煤磨電機(jī)電流轉(zhuǎn)換為工程量實(shí)際值PID控制算法運(yùn)算調(diào)節(jié)圓盤(pán)喂料機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速返回開(kāi)始計(jì)算電流偏差圖4-16程序流程圖圖4-17仿真器選中SIMATIC后，點(diǎn)擊窗口中的圖標(biāo)，將寫(xiě)好的程序下載到PLC中，然后打開(kāi)OB1塊中的主程序。如圖4-18所示。圖4-18OB1主程序此時(shí)可以將CPU置于運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行仿真。在仿真器窗口中的CPU小窗口中RUN-P前打鉤，CPU開(kāi)始運(yùn)行，程序也開(kāi)始運(yùn)行。點(diǎn)擊程序窗口中的圖標(biāo)，可以監(jiān)視程序的運(yùn)行狀態(tài)。如圖4-19所示。如圖4-19OB1主程序運(yùn)行在仿真窗口中將地址I20.0置1，如圖4-20所示。此時(shí)程序運(yùn)行窗口中，觀察M0.1，它處于“通”如圖4-21所示。由于FC105模塊的IN端輸入值為零，所以它的OUT端也為零，沒(méi)有輸出值，見(jiàn)圖4-22。在仿真器窗口中為地址為PIW326的變量賦值，如圖4-23。此時(shí)在IN端有了輸入，在輸出端也會(huì)有相應(yīng)的輸出值，如圖4-24所示。圖4-20仿真器里將I20.0置1圖4-21M0.1“通”圖4-22羅茨風(fēng)機(jī)1電流檢測(cè)圖4-23電流賦值圖4-23程序運(yùn)行顯示結(jié)果通過(guò)對(duì)程序的仿真，在仿真窗口中改變相應(yīng)的輸入值，在程序中的輸出值或輸出狀態(tài)也會(huì)相應(yīng)的變化，程序能夠正常運(yùn)行。5上位WinCC監(jiān)控站設(shè)計(jì)5.1人機(jī)界面（HMI）設(shè)計(jì)上位系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是人機(jī)監(jiān)控畫(huà)面的設(shè)計(jì)、變量的建立以及畫(huà)面的組態(tài)。人機(jī)監(jiān)控畫(huà)面其實(shí)就是在WinCC的圖形編輯器里，利用它所提供的庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象來(lái)搭建一個(gè)模擬現(xiàn)場(chǎng)的畫(huà)面，并在畫(huà)面中將所要監(jiān)控的參數(shù)在相應(yīng)的位置顯示出來(lái)，為操作員提供一個(gè)操作平臺(tái)，來(lái)完成對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的監(jiān)控。1.新建一個(gè)項(xiàng)目在WinCC資源管理器中，單擊菜單上“文件”按鈕并在下拉菜單中選擇“新建”按鈕（或在工具欄上單擊“新建”按鈕），出現(xiàn)“WinCCExplorer”對(duì)話框，我們一般采用“單用戶項(xiàng)目”，單擊“確定”按鈕關(guān)閉該對(duì)話框。如圖5-1所示。圖5-1WinCC新建項(xiàng)目窗口項(xiàng)目新建成功后，在WinCC資源管理器中，右擊項(xiàng)目名稱并在下拉菜單中選擇“屬性”，可以更改項(xiàng)目的屬性，也可以選擇計(jì)算機(jī)，更改計(jì)算機(jī)的屬性。在WinCC資源管理器中，右擊“圖形編輯器”并在下拉菜單中選擇“新建”，即可打開(kāi)新建界面。在該界面中添加全部欲在運(yùn)行狀態(tài)下顯示的內(nèi)容。添加的內(nèi)容包括兩部分，一部分是現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)體模型，可以從它提供的庫(kù)中選擇，另一部分是“對(duì)象選項(xiàng)板”中列出的靜態(tài)文本、輸入輸出域、報(bào)警控件等對(duì)象，來(lái)顯示系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的參數(shù)。在這個(gè)監(jiān)控畫(huà)面中，要添加的對(duì)象有風(fēng)機(jī)、球磨機(jī)、選粉機(jī)、收塵器、風(fēng)閥、輸送器等。在畫(huà)面窗口中打開(kāi)庫(kù)，選擇需要的對(duì)象，如圖5-2所示。在“對(duì)象選項(xiàng)板中”中選擇需要的輸入輸出域、靜態(tài)文本等，顯示煤磨段設(shè)備在運(yùn)行時(shí)的參數(shù)，如溫度、壓力、電流等。依照工藝圖中設(shè)備的位置，從庫(kù)中選擇相應(yīng)的對(duì)象，進(jìn)行人機(jī)畫(huà)面的組態(tài)，在添加對(duì)象后，右鍵點(diǎn)擊對(duì)象，打開(kāi)屬性對(duì)話框，可以更改對(duì)象的屬性，如大小、顏色、字體等。在組態(tài)時(shí)，對(duì)象的大小要適中，合理布局，保證畫(huà)面的美觀。對(duì)象與對(duì)象的連接要得當(dāng)，使得看起來(lái)是個(gè)整體。圖5-2WinCC標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象庫(kù)工作過(guò)程中需要監(jiān)控的參數(shù)有系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，各設(shè)備的溫度、壓力、電流等。需要對(duì)設(shè)備的運(yùn)行、故障狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。在組態(tài)畫(huà)面中相應(yīng)的位置添加輸入輸出域和靜態(tài)文本對(duì)象，在運(yùn)行時(shí)顯示各參數(shù)。2.主畫(huà)面設(shè)計(jì)主畫(huà)面設(shè)計(jì)包括登錄畫(huà)面、監(jiān)控畫(huà)面、運(yùn)行畫(huà)面。如圖5-3、5-4、5-5所示。圖5-3登錄畫(huà)面圖5-4監(jiān)控畫(huà)面圖5-5運(yùn)行畫(huà)面5.2變量設(shè)置WinCC中變量分為內(nèi)部變量和外部變量，內(nèi)部變量只在WinCC內(nèi)部使用，外部變量是指與PLC進(jìn)行通訊的變量，由于上下位系統(tǒng)要進(jìn)行通訊連接，應(yīng)使用外部變量，在變量建立之前添加新的驅(qū)動(dòng)程序，右擊“變量管理器”在下拉菜單中選擇“添加新的驅(qū)動(dòng)程序”，在“添加新的驅(qū)動(dòng)程序”對(duì)話框中選擇“SIMATICS7ProtocolSuite”并單擊“打開(kāi)”。如圖5-6所示。圖5-6添加新驅(qū)動(dòng)程序在添加的驅(qū)動(dòng)程序下建立新的驅(qū)動(dòng)程序連接。這里使用MPI地址進(jìn)行上下位的通訊，在MPI目錄下建立了新驅(qū)動(dòng)連接后，要對(duì)其連接屬性進(jìn)行更改，“機(jī)架號(hào)”指的是CPU所在的機(jī)架號(hào)?！安宀厶?hào)”指的是機(jī)架中CPU所在的插槽號(hào)。如圖5-7所示。圖5-7MPI連接參數(shù)圖5-8變量地址屬性在新連接下建立需要的變量，與下位建立相同的變量。模擬量建立在s7-300plc（1）中，建立時(shí)其數(shù)據(jù)類型選擇32位浮點(diǎn)數(shù)，在地址選擇對(duì)話框中的數(shù)據(jù)欄選擇位內(nèi)內(nèi)存，變量地址就是下位程序中確定的各變量的地址，如羅茨風(fēng)機(jī)1電流的地址為MD100，在地址對(duì)話框中地址為MD100，如圖5-8所示。在s7-300plc（0）中，建立二進(jìn)制變量，如循自動(dòng)模式地址為E20.0，如圖5-9所示。圖5-9變量屬性窗口圖5-10模擬變量建立結(jié)果圖5-11二進(jìn)制變量建立結(jié)果模擬變量的建立如圖5-10所示；二進(jìn)制變量的建立如圖5-11所示。5.3報(bào)警、變量記錄與PID仿真畫(huà)面的組態(tài)1.報(bào)警畫(huà)面組態(tài)報(bào)警組態(tài)是為了在運(yùn)行狀態(tài)下監(jiān)控那些反映設(shè)備實(shí)際狀態(tài)的變量的變化,并及時(shí)提示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的故障信息。進(jìn)入報(bào)警記錄，在左上角的瀏覽窗口可看到報(bào)警記錄所具有的組件?！跋K”決定了報(bào)警時(shí)提示該報(bào)警的哪些信息，如該報(bào)警產(chǎn)生的位置、日期、時(shí)間等。消息等級(jí)決定了該報(bào)警的級(jí)別，一般我們都選擇Error級(jí)的Alarm型。在報(bào)警記錄下方的數(shù)據(jù)窗口，須添加所有欲監(jiān)控的變量。在下拉菜單中選擇“屬性”即打開(kāi)該報(bào)警變量的屬性窗口在屬性窗口的“參數(shù)”標(biāo)簽頁(yè)中設(shè)置該報(bào)警的等級(jí)及類型。單擊“消息變量”欄旁的按鈕可選擇報(bào)警變量屬性窗口的“文本”標(biāo)簽頁(yè)中，“消息文本”欄中填寫(xiě)該報(bào)警發(fā)生時(shí)提示的文本消息。由于本工藝系統(tǒng)監(jiān)視變量較多，所以，本論文添加“羅茨風(fēng)機(jī)報(bào)警燈”、“羅茨風(fēng)機(jī)1故障報(bào)警”、“羅茨風(fēng)機(jī)1啟動(dòng)故障”、“羅茨風(fēng)機(jī)1停機(jī)故障”、“羅茨風(fēng)機(jī)1運(yùn)行故障”這5消息變量，以此反映羅茨風(fēng)機(jī)1的報(bào)警記錄，其中電流過(guò)載報(bào)警是模擬變量，其余為二進(jìn)制變量。添加所有變量后的報(bào)警記錄如圖圖5-12所示。圖5-12報(bào)警記錄窗口圖5-13WinCC報(bào)警控件在圖形編輯器中，將“對(duì)象選項(xiàng)板”的“控件”板的“WinCCAlarmControl”控件放到界面上并拖至合適尺寸，雙擊“WinCCAlarmControl”控件彈出“WinCCAlarmControl屬性”對(duì)話框，更改其屬性。如圖5-13和5-14所示。圖5-14WinCC報(bào)警控件屬性圖5-15服務(wù)器選擇窗口在屬性對(duì)話框中，“常規(guī)”標(biāo)簽頁(yè)設(shè)置該控件的標(biāo)題、窗口類型；“參數(shù)”標(biāo)簽頁(yè)設(shè)置是否具有行標(biāo)題、列標(biāo)題等；“字體”標(biāo)簽頁(yè)設(shè)置字體及其大小；“工具欄”標(biāo)簽頁(yè)設(shè)置是否具有工具欄及工具欄具有哪些功能；“狀態(tài)欄”標(biāo)簽頁(yè)設(shè)置是否具有狀態(tài)欄及狀態(tài)欄顯示哪些狀態(tài)；“消息塊”標(biāo)簽頁(yè)設(shè)置該控件顯示哪些塊的那些內(nèi)容；“消息行”標(biāo)簽頁(yè)中，左邊的列表中顯示了所有在消息塊中選中的內(nèi)容，右邊的列表顯示了實(shí)際要在該控件中顯示的內(nèi)容，通過(guò)Up、Down按鈕可對(duì)這些選項(xiàng)進(jìn)行排序。在“服務(wù)器選擇”和“查看當(dāng)前打印作業(yè)”選擇服務(wù)器和打印作業(yè)。如圖5-15、5-16所示。圖5-16打印作業(yè)選擇窗口2.變量記錄與PID仿真組態(tài)變量記錄也稱為變量歸檔或者過(guò)程值歸檔，主要是用于獲取、處理和記錄工業(yè)設(shè)備的過(guò)程數(shù)據(jù)。在“變量記錄”編輯器中，可以使用歸檔向?qū)?lái)創(chuàng)建歸檔。本系統(tǒng)中共歸檔的變量有羅茨風(fēng)機(jī)1電流、煤磨電機(jī)電流設(shè)定值、煤磨電機(jī)電流過(guò)程值以及MD272所顯示的PID輸出值?，F(xiàn)以羅茨風(fēng)機(jī)1電流歸檔舉例，創(chuàng)建過(guò)程如圖所示。圖5-17創(chuàng)建歸檔向?qū)D5-18輸入歸檔名稱圖5-19選擇歸檔變量圖5-18組態(tài)好的歸檔新建“變量記錄”畫(huà)面，在“對(duì)象選項(xiàng)板—控件”選項(xiàng)卡選擇“WinCCOnlineTrendControl”控件,將其移動(dòng)到編輯區(qū)至滿意尺寸后釋放，如圖5-19所示。圖5-19創(chuàng)建趨勢(shì)圖雙擊雙擊“WinCCOnlineTrendControl”控件彈出“WinCC在線趨勢(shì)控件的屬性”對(duì)話框，更改其屬性。如圖5-20。在這添加趨勢(shì)曲線，選擇歸檔變量，還可以進(jìn)行其他必要的操作，在這里就不詳述了。圖5-20WinCC在線趨勢(shì)控件的屬性同變量記錄組態(tài)類似，仿真畫(huà)面組態(tài)在此不再詳述。如圖5-21、5-22所示。圖5-21創(chuàng)建趨勢(shì)圖圖5-21WinCC在線趨勢(shì)控件的屬性6系統(tǒng)調(diào)試及分析6.1上下位的連接與調(diào)試WinCC提供了一個(gè)稱為SIMATICProtocolSuite的通訊驅(qū)動(dòng)程序，此通訊驅(qū)動(dòng)程序支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和類型，通過(guò)它的通道單元提供與各種SIMATIC-300和SIMATIC-400的通訊，SIMATICProtocolSuite提供了幾種不同的通道單元，這里選擇MPI通道單元來(lái)通訊，MPI用于通過(guò)編程設(shè)備上的外部MPI端口PC機(jī)上通訊處理器在MPI網(wǎng)絡(luò)上與PLC進(jìn)行通訊。在組態(tài)畫(huà)面中，右擊輸入輸出域，選擇組態(tài)對(duì)話框，彈出I/O域組態(tài)，如圖6-1所示。點(diǎn)擊變量后的圖標(biāo)，從彈出的對(duì)話框中選擇相應(yīng)的變量，點(diǎn)確定，如圖6-2所示。圖6-1I/O域組態(tài)窗口圖6-2變量選擇窗口變量鏈接后，在下位程序中某個(gè)變化后的值放在了一個(gè)中間變量中，例如這個(gè)變量的地址是MD20，上位機(jī)中建立過(guò)同地址的變量，此時(shí)WinCC會(huì)到下位機(jī)中該地址的中間變量去讀取這個(gè)值，并且在上位機(jī)組態(tài)畫(huà)面中顯示出來(lái)，這樣，就實(shí)現(xiàn)了上下位間的通訊。在WinCC監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行前，首先在主窗口設(shè)定計(jì)算機(jī)屬性，設(shè)定起始運(yùn)行畫(huà)面為登錄畫(huà)面，如圖6-3所示。然后在用戶管理窗口添加新用戶，設(shè)定登錄名與密碼，如圖6-4所示。圖6-3設(shè)定登陸畫(huà)面圖6-4添加新用戶在SIMATICWinCCExplorer窗口上中點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕，彈出運(yùn)行畫(huà)面，用戶不登錄，直接操作ENTER，顯示沒(méi)有許可權(quán)，如圖6-5所示。正規(guī)操作如圖6-6所示。圖6-5錯(cuò)誤操作圖6-6正規(guī)操作當(dāng)畫(huà)面中輸入輸出域呈陰影狀，表示上下位沒(méi)有連接上，如圖6-7與6-8所示。圖6-7變量未連接的運(yùn)行畫(huà)面圖6-8變量未連接的監(jiān)控畫(huà)面將仿真器中的CPU置于RUN-P狀態(tài)，輸入輸出域呈光亮狀態(tài)，上下位已連接上，但其值為0。如圖6-9與6-10所示。圖6-9變量連接的運(yùn)行畫(huà)面圖6-10變量連接的監(jiān)控畫(huà)面下面以羅茨風(fēng)機(jī)1為監(jiān)控對(duì)象，監(jiān)測(cè)它的運(yùn)行狀態(tài)、電流、故障與電流過(guò)載報(bào)警。1.在仿真器中將自動(dòng)模式點(diǎn)I20.0置1，程序中M0.1為通，畫(huà)面中的設(shè)備在自動(dòng)模式下順序啟動(dòng)。在仿真器中為PIW326賦值，羅茨風(fēng)機(jī)1的電流便有了輸入，下位機(jī)中的程序有了輸出，上位機(jī)的運(yùn)行畫(huà)面中也顯示出相同的值，如圖6-11、6-12、6-13所示。圖6-11仿真器賦值窗口圖6-12程序運(yùn)行窗口圖6-13上位機(jī)畫(huà)面顯示結(jié)果2.在仿真器中將羅茨風(fēng)機(jī)1啟動(dòng)故障I22.3置1，則故障報(bào)警線圈M6.3導(dǎo)通，上位機(jī)運(yùn)行畫(huà)面顯示報(bào)警，如圖6-14、6-15、6-16所示。圖6-14仿真器窗口圖6-15程序運(yùn)行結(jié)果圖6-16上位運(yùn)行畫(huà)面顯示3.在仿真器中為PIW326賦值，如果賦值過(guò)大，則會(huì)顯示電流過(guò)載報(bào)警，如圖6-17、6-18、6-19所示。圖6-17仿真器賦值圖6-18程序運(yùn)行結(jié)果圖6-18上位畫(huà)面顯示電流過(guò)載報(bào)警通過(guò)以上表述，類比羅茨風(fēng)機(jī)，控制系統(tǒng)也可實(shí)現(xiàn)對(duì)其他系統(tǒng)設(shè)備的故障與運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視，參數(shù)檢測(cè)、顯示、報(bào)警等功能。6.2控制回路的運(yùn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，可實(shí)現(xiàn)對(duì)球磨機(jī)負(fù)荷的自動(dòng)控制，設(shè)定煤磨電機(jī)的電流值，采集的煤磨電機(jī)的電流值與設(shè)定值比較并經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算后得到一個(gè)操作值，來(lái)控制圓盤(pán)喂料機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制球磨機(jī)的負(fù)荷。在人機(jī)監(jiān)控畫(huà)面上把煤磨電機(jī)電流設(shè)定為3A，如圖6-19，在仿真器中把煤磨電機(jī)電流給為1A，下位機(jī)的程序被執(zhí)行，主程序如圖6-20所示，PID模塊如圖6-21所示。PID仿真畫(huà)面如圖6-22所示，PID輸出操作值MD272結(jié)果，如圖6-23所示。如果需要手動(dòng)給定，則接通m7.2PID手動(dòng)設(shè)定開(kāi)關(guān)，如圖6-24所示。監(jiān)控畫(huà)面手動(dòng)輸入5A，如圖6-25所示.PID模塊運(yùn)行結(jié)果如圖6-26，輸出如圖6-27所示。圖6-19畫(huà)面電流設(shè)定圖6-20主程序運(yùn)行結(jié)果圖6-21PID模塊運(yùn)行結(jié)果圖6-22PID仿真畫(huà)面結(jié)果圖6-23PID輸出操作值圖6-24手動(dòng)PID啟動(dòng)圖6-25監(jiān)控畫(huà)面輸入圖6-26PID模塊運(yùn)行結(jié)果如圖6-27PID輸出6.3運(yùn)行結(jié)果分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，可以實(shí)現(xiàn)的功能有：控制中心數(shù)據(jù)采集功能上位機(jī)將現(xiàn)場(chǎng)可編程控制器中傳出的數(shù)據(jù)信息直接采集,在人機(jī)監(jiān)控畫(huà)面中顯示，操作人員通過(guò)人機(jī)界面進(jìn)行監(jiān)控操作?？刂浦行男盘?hào)發(fā)送功能在人機(jī)畫(huà)面中，可以輸入煤磨電機(jī)電流設(shè)定值，該值會(huì)被傳到下位，來(lái)改變程序中的對(duì)應(yīng)設(shè)定值，操作方便。對(duì)參數(shù)和設(shè)備的監(jiān)視功能下位系統(tǒng)將現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)傳到上位機(jī)，在監(jiān)控畫(huà)面中可觀察到參數(shù)的變化和設(shè)備的運(yùn)行或故障狀態(tài)。自動(dòng)控制功能下位系統(tǒng)按設(shè)定的采樣頻率采集煤磨電機(jī)電流，將之與設(shè)定值相比較，比較結(jié)果經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算后，得出一個(gè)操作值，來(lái)控制圓盤(pán)喂料機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制球磨機(jī)負(fù)荷，提高生產(chǎn)效率,增加系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，降低能耗。報(bào)警功能當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)中的溫度或壓力不在設(shè)定的范圍內(nèi)之時(shí)，監(jiān)控畫(huà)面中會(huì)有報(bào)警信息，設(shè)備處于故障狀態(tài)時(shí)，出現(xiàn)報(bào)警信息，操作員可及時(shí)作出處理。系統(tǒng)運(yùn)行方式選擇功能系統(tǒng)運(yùn)行的方式可以是自動(dòng)或者手動(dòng)，設(shè)備啟動(dòng)與停機(jī)均嚴(yán)格依照設(shè)定順序運(yùn)行。手動(dòng)模式下，操作員可以對(duì)故障設(shè)備或故障信號(hào)進(jìn)行檢修或檢查。7總結(jié)煤粉制備系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中有重要作用，被廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、電力、水泥等行業(yè)。本文在分析了煤磨工藝特點(diǎn)和控制要求的前提下，查閱相關(guān)文獻(xiàn)文獻(xiàn)，針對(duì)球磨機(jī)負(fù)荷，設(shè)計(jì)了基于PLC的煤磨段自動(dòng)控制系統(tǒng)。7.1論文的主要工作本文針對(duì)水泥生產(chǎn)中煤粉應(yīng)用的背景及國(guó)內(nèi)水泥自動(dòng)化的發(fā)展?fàn)顩r，結(jié)合水泥生產(chǎn)中煤粉制備的工作過(guò)程，對(duì)煤磨段自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了了解。論述了基于PLC的煤磨段自動(dòng)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思想、軟硬件的組成等。主要工作總結(jié)如下：對(duì)我水泥工藝中煤粉制備的現(xiàn)狀和煤磨工藝做了分析，針對(duì)煤磨工藝的工作原理以及系統(tǒng)的要求，得出了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思想。經(jīng)過(guò)對(duì)水泥生產(chǎn)過(guò)程中煤磨工藝分析，明確了系統(tǒng)的控制要求和實(shí)現(xiàn)功能，確定了系統(tǒng)中的I/O點(diǎn)數(shù)及其類型，通過(guò)對(duì)Step7軟件的學(xué)習(xí)，完成了S7-300的硬件的選型與配置，并確定了各個(gè)變量的地址。根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，繪制了程序流程圖，結(jié)合Step7提供的程序功能塊完成了下位系統(tǒng)程序的編寫(xiě)，在仿真器中對(duì)程序進(jìn)行仿真。根據(jù)煤磨段的控制要求，對(duì)上位監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了組態(tài)畫(huà)面設(shè)計(jì)，主要組態(tài)畫(huà)面是：人機(jī)監(jiān)控畫(huà)面與運(yùn)行畫(huà)面的設(shè)計(jì)，各變量的建立及鏈接。上位系統(tǒng)完成后，進(jìn)行上下位系統(tǒng)的通訊連接，并調(diào)試，確定系統(tǒng)能夠運(yùn)行，分析系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的功能。7.2進(jìn)一步的研究工作（1）數(shù)學(xué)模型方面：水泥生產(chǎn)過(guò)程的粉