計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)基于IPC和PLC的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、重慶科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 院（系）:_電氣與信息工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí): 測(cè)控普2008-1 學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào): 設(shè)計(jì)地點(diǎn)（單位）_i502_ _ _ _ 設(shè)計(jì)題目:_ 基于ipc和plc的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)_ 完成日期：2011年 12 月 29 日 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ): _ _ _ 成績(jī)（五級(jí)記分制）:_ _ 指導(dǎo)教師（簽字）:_ _ 重慶科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目：基于ipc和plc的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名課程名稱計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)專業(yè)班級(jí)測(cè)控普2008地 點(diǎn)i504、i502起止時(shí)間11.12.1911.12.30設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1. 使用ipc、s7-200 plc以及plc實(shí)驗(yàn)臺(tái)的加熱器實(shí)現(xiàn)

2、一個(gè)溫度控制系統(tǒng)的所有接線圖設(shè)計(jì)。2. 程序設(shè)計(jì)(1)界面設(shè)計(jì)：主界面設(shè)計(jì)、細(xì)目畫(huà)面設(shè)計(jì)、溫度實(shí)時(shí)變化趨勢(shì)曲線和棒圖的設(shè)計(jì)。(2)ipc和s7-200的數(shù)據(jù)通信程序設(shè)計(jì)：從plc接收實(shí)測(cè)溫度；將溫度設(shè)定值、pid控制參數(shù)等發(fā)送到plc。(3)s7-200 溫度采集與pid控制程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)任意設(shè)定溫度的實(shí)時(shí)控制。3. 單回路溫度控制的pid參數(shù)整定和分析。要求：根據(jù)自己的學(xué)號(hào)與模10之余確定自己的溫度設(shè)定值（40余數(shù)）及其相應(yīng)的報(bào)警參數(shù)，據(jù)此設(shè)計(jì)相應(yīng)的接線圖；編寫(xiě)、調(diào)試和運(yùn)行控制程序；整定pid參數(shù)滿足相應(yīng)的控制要求；撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。設(shè)計(jì)參數(shù)1. 加熱器參數(shù)：見(jiàn)實(shí)驗(yàn)室plc實(shí)驗(yàn)設(shè)備溫度控制掛件標(biāo)

3、示或說(shuō)明2. 數(shù)據(jù)采集誤差：0.5%3. 穩(wěn)態(tài)誤差：2%4. 動(dòng)態(tài)誤差：5%進(jìn)度要求第1天：選題、講解任務(wù)、cb編程培訓(xùn)；第2天：ipc、s7-200 plc和加熱器的接線圖設(shè)計(jì)、plc控制加熱器的基本應(yīng)用；第3和4天：在ipc/pc上完成界面程序設(shè)計(jì)、曲線顯示、參數(shù)設(shè)定界面等；第5和6天：ipc和plc的通信程序設(shè)計(jì)；第7-8天： plc溫度控制程序設(shè)計(jì)和調(diào)試；第9天：ipc和plc聯(lián)調(diào)、pid參數(shù)整定、分析；第10天：撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告和檢查設(shè)計(jì)結(jié)果參考資料胡文金等.計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng).重慶:重慶大學(xué)出版社,2003.6陳建明.電器控制與plc應(yīng)用.北京:電子工業(yè)出版社,2006 李世平.pc計(jì)算機(jī)

4、測(cè)控技術(shù)及應(yīng)用.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2003.9其它說(shuō)明.本表應(yīng)在每次實(shí)施前一周由負(fù)責(zé)教師填寫(xiě)二份，院系審批后交院系辦備案，一份由負(fù)責(zé)教師留用。.若填寫(xiě)內(nèi)容較多可另紙附后。3.一題多名學(xué)生共用的，在設(shè)計(jì)內(nèi)容、參數(shù)、要求等方面應(yīng)有所區(qū)別。教研室主任： 指導(dǎo)教師：楊波、王雪2011 年 12月 16 日摘要溫度是各種工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中最普遍、也是最重要的熱工參數(shù)之一。溫度控制的精度對(duì)產(chǎn)品或?qū)嶒?yàn)結(jié)果會(huì)產(chǎn)生重大的影響。溫度控制的模式多樣，而plc可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，易學(xué)易用，采用plc控制是其中一種比較優(yōu)越的控制?；趇pc和plc的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件方面plc采用了cpu型號(hào)為22

5、4的s7-200、tkplc2型溫度控制器。人機(jī)界面采用c+ builder 繪制的主界面包含有溫度實(shí)時(shí)變化趨勢(shì)曲線和棒圖。在以plc控制為核心，加熱爐為基礎(chǔ)的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)中，plc將加熱爐溫度設(shè)定值與溫度傳感器的測(cè)量值之間的偏差經(jīng)pid運(yùn)算后得到的信號(hào)控制輸出電壓的大小，從而調(diào)節(jié)加熱器加熱，實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)控制的目的。文章介紹了基于s7-200溫度控制系統(tǒng)的pid調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞：plc 溫度控制 pid 調(diào)節(jié)器 s7-200 溫度傳感器1 引言1.1 溫度控制系統(tǒng)的意義溫度及濕度的測(cè)量和控制對(duì)人類日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、氣象預(yù)報(bào)、物資倉(cāng)儲(chǔ)等都起著極其重要的作用。在許多場(chǎng)合，及時(shí)準(zhǔn)確獲得目標(biāo)

6、的溫度、濕度信息是十分重要的，近年來(lái)，溫濕度測(cè)控領(lǐng)域發(fā)展迅速，并且隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，溫濕度的測(cè)控芯片也相應(yīng)的登上歷史的舞臺(tái)，能夠在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各領(lǐng)域中廣泛使用。1.2 溫度控制系統(tǒng)背景近幾年來(lái)，由于工業(yè)過(guò)程控制的需要，特別是在微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展以及自動(dòng)控制理論和設(shè)計(jì)方法發(fā)展的推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)外溫度控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，并在職能化、自適應(yīng)、參數(shù)自整定等方面取得成果，在這方面，一日本、美國(guó)、德國(guó)、瑞典等國(guó)技術(shù)領(lǐng)先，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(yīng)用。溫度控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然十分廣泛，但從國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來(lái)講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日

7、本、美國(guó)、德國(guó)等先進(jìn)國(guó)家相比仍然有著較大的差距。目前，我國(guó)在這方面總體水平處于20實(shí)際80年代中后期水平，成熟產(chǎn)品主要以“點(diǎn)位”控制及常規(guī)的pid控制器為主，它只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，難于控制滯后、復(fù)雜、時(shí)變溫度系統(tǒng)控制。而適應(yīng)于較高控制場(chǎng)合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國(guó)內(nèi)技術(shù)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(méi)開(kāi)發(fā)性能可靠的自整定軟件。參數(shù)大多靠人工經(jīng)驗(yàn)及我國(guó)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)溫度控制系統(tǒng)的要求越來(lái)越高，因此，高精度、智能化、人性化的溫度控制系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)外必然發(fā)展趨勢(shì)。1.3 功能特點(diǎn)與技術(shù)參數(shù) 實(shí)踐證明溫度對(duì)象的特點(diǎn)是:時(shí)間常數(shù)大，滯后現(xiàn)

8、象嚴(yán)重，反應(yīng)在控制系統(tǒng)上，就是被控溫度的變化滯后于調(diào)節(jié)器的輸出。我們知道熱量的傳遞是需要一定時(shí)間的，溫度上升的快慢與其熱容量的大小有關(guān)，通常溫度的上升與下降和時(shí)間的關(guān)系是一個(gè)指數(shù)曲線關(guān)系。而產(chǎn)生滯后則與熱量的傳遞過(guò)程有關(guān)，再者測(cè)溫元件也有一定的慣性，這些都會(huì)產(chǎn)生滯后現(xiàn)象。本次設(shè)計(jì)選用的是tkplc2型溫度控制器，該溫度控制器同樣的具有滯后大和慣性大的特點(diǎn)。該加熱器用的是0v到5v的電壓加熱。1.4 控制手段可編程控制器的英文名稱是programmable logic controller，即可編程邏輯控制器，簡(jiǎn)稱plc?，F(xiàn)代制造業(yè)必須對(duì)市場(chǎng)需求做出快速反應(yīng)，生產(chǎn)小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和

9、高質(zhì)量的產(chǎn)品，這便要求生產(chǎn)設(shè)備和自動(dòng)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?yīng)這一潮流而出現(xiàn)的，以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。plc技術(shù)發(fā)展至今已十分成熟，生產(chǎn)plc產(chǎn)品的廠家多達(dá)200多個(gè)，其中較著名有德國(guó)的西門子（siemens）公司、美國(guó)的rockwell自動(dòng)化公司所屬的a-b（allen & bradly）公司、ge-fanuc公司、法國(guó)的施耐德（schneider）公司、日本的三菱公司和歐姆龍（omron）公司。本次設(shè)計(jì)主要采用的是pid算法，系統(tǒng)的總的滯后時(shí)間比較大，升溫的滯后時(shí)間相對(duì)降溫來(lái)說(shuō)是比較小的。因此，在pid調(diào)節(jié)中，要使系統(tǒng)的品質(zhì)變好，除了加

10、入適當(dāng)?shù)姆e分以消除靜態(tài)誤差外，還應(yīng)該加強(qiáng)比例作用使調(diào)節(jié)更加靈敏，減小調(diào)節(jié)時(shí)間，同時(shí)還應(yīng)該加入適當(dāng)?shù)奈⒎肿饔?，使系統(tǒng)的超調(diào)量減小。1.5 上位機(jī)即便遠(yuǎn)離生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，操作人員仍可以通過(guò)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)即上位機(jī)直接向生產(chǎn)設(shè)備發(fā)出控制指令的。上位機(jī)屏幕上可以動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示各種信號(hào)變化（液壓，水位，溫度等），便是人機(jī)界面（human machine interface）。而下位機(jī)是獲取設(shè)備狀況及直接控制設(shè)備的計(jì)算機(jī)，一般是plc或單片機(jī)。2 硬件設(shè)計(jì)2.1 硬件配置2.1.1 西門子s7-200 cup224s7-200系列plc可提供4種不同的基本單元和6種型號(hào)的擴(kuò)展單元。其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴(kuò)展單元、編程

11、器、存儲(chǔ)卡、寫(xiě)入器等。s7-200系列的基本單元如表2.1所示。表2.1 s7-200系列plc中cpu22x的基本單元型號(hào)輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)可帶擴(kuò)展模塊數(shù)s7-200cpu221640s7-200cpu222862個(gè)擴(kuò)展模塊s7-200cpu22424107個(gè)擴(kuò)展模塊s7-200cpu224xp24167個(gè)擴(kuò)展模塊s7-200cpu22624167個(gè)擴(kuò)展模塊本論文采用的是cup224。它具有24輸入/16輸出共40個(gè)數(shù)字量i/o點(diǎn)?？蛇B接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量i/o點(diǎn)或35 路模擬量i/o點(diǎn)。26k字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30khz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20khz高速脈沖

12、輸出，具有pid控制器。2個(gè)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(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能?？赏耆m應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。2.1.2 加熱爐的選型本次實(shí)驗(yàn)選用的加熱爐為tkplc-2型。這種加熱爐集成有驅(qū)動(dòng)模塊和溫度變送器使用簡(jiǎn)單，只需將輸入端和輸出端分別接到plc的輸出模塊和輸入模塊就可以了。免去了硬件設(shè)計(jì)的麻煩。tkplc-2型加熱爐，也具有慣性大，滯后大的特點(diǎn)，在實(shí)際控制過(guò)程的過(guò)程中會(huì)比較麻煩，而且該加熱爐是靠周邊環(huán)境自然降

13、溫，所以降溫過(guò)程比較長(zhǎng)。不過(guò)通過(guò)改良pid調(diào)節(jié)的參數(shù)，能勉強(qiáng)控制好加熱爐的溫度，使得穩(wěn)態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差都能達(dá)到任務(wù)的要求。2.2 s7-200溫度控制系統(tǒng)的硬件組成溫度控制系統(tǒng)的主要硬件組成：帶有c+ builder軟件的計(jì)算機(jī)、plc、ppi數(shù)據(jù)線、tkplc-2型加熱爐。下面是本次系統(tǒng)的硬件組成圖，如圖2.2.1所示。上位機(jī)plcs7-200tkplc-2型加熱爐圖 2.2.1 系統(tǒng)硬件圖 tkplc-2型加熱爐，集成了加熱爐驅(qū)動(dòng)模塊和加熱爐變送器。這樣使硬件系統(tǒng)的組成更簡(jiǎn)單、更容易。該系統(tǒng)是通過(guò)簡(jiǎn)單的閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。由plc控制的加熱爐溫度控制系統(tǒng)構(gòu)成如圖2.2.2所示，系統(tǒng)工作過(guò)程

14、：一是給定值（0100）通過(guò)鍵盤輸入plc主機(jī)，再由plc主機(jī)傳遞給數(shù)字量輸出模塊，控制固態(tài)繼電器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，從而控制電阻爐的加熱情況；二是通過(guò)溫度檢測(cè)裝置熱電偶檢測(cè)到的變換為電流信號(hào)的爐溫值通過(guò)模擬量輸入模塊讀入plc主機(jī)，由plc主機(jī)內(nèi)部pid的程序與溫度給定值相比較，對(duì)數(shù)字量輸出模塊進(jìn)行下一度的控制。其中plc是整個(gè)系統(tǒng)的主控核心。plc主機(jī)計(jì)算機(jī)pid調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)溫度檢測(cè)裝置圖2.2.2 電阻爐溫度控制系統(tǒng)圖實(shí)際溫度電阻爐3 軟件設(shè)計(jì)3.1 pid控制程序設(shè)計(jì)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(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)有60多年，現(xiàn)在依然廣泛地被應(yīng)用。人們?cè)趹?yīng)用的過(guò)程中積累了許

15、多的經(jīng)驗(yàn)，pid的研究已經(jīng)到達(dá)一個(gè)比較高的程度。比例控制(p)是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。其特點(diǎn)是具有快速反應(yīng)，控制及時(shí)，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(hào)的積分成正比關(guān)系。積分控制可以消除余差，但具有滯后特點(diǎn)，不能快速對(duì)誤差進(jìn)行有效的控制。在微分控制(d)中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。微分控制具有超前作用，它能猜測(cè)誤差變化的趨勢(shì)。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(zhǎng)處和缺點(diǎn)，它們一起使用的時(shí)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(zhì)

16、量。3.1.1 pid控制算法圖3.1 閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖3.1所示，pid控制器可調(diào)節(jié)回路輸出，使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。偏差e和輸入量r、輸出量c的關(guān)系: （3-1）控制器的輸出為： （3-2）-pid回路輸出-比例系數(shù)p-積分系數(shù)i-微分系數(shù)dpid調(diào)節(jié)的傳輸函數(shù)為 （3-3）數(shù)字計(jì)算機(jī)處理這個(gè)函數(shù)關(guān)系式，必須將連續(xù)函數(shù)離散化，對(duì)偏差周期采樣后，計(jì)算機(jī)輸出值。其離散化的規(guī)律如表3.1所示：表3.1 模擬與離散形式模擬形式離散化形式所以pid輸出經(jīng)過(guò)離散化后，它的輸出方程為: （3-4）式中， 稱為比例項(xiàng) 稱為積分項(xiàng) 稱為微分項(xiàng)上式中，積分項(xiàng)是包括第一個(gè)采樣周期到當(dāng)前采樣周期的所有誤差的累積值。計(jì)

17、算中，沒(méi)有必要保留所有的采樣周期的誤差項(xiàng)，只需要保留積分項(xiàng)前值，計(jì)算機(jī)的處理就是按照這種思想。故可利用plc中的pid指令實(shí)現(xiàn)位置式pid控制算法量。3.2 s7-200 plc控制程序的設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)完成過(guò)后，就需要進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，通過(guò)軟件設(shè)計(jì)使得系統(tǒng)能滿足設(shè)計(jì)的要求，因此軟件設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中也是相當(dāng)?shù)闹匾?。有了好的合適的程序才能使系統(tǒng)發(fā)揮其最大的優(yōu)勢(shì)，來(lái)調(diào)節(jié)加熱爐的溫度。3.2.1 控制程序的組成控制程序主要由溫度采集程序、數(shù)據(jù)接收和發(fā)送程序，溫度輸出程序。溫度采集程序的作用是將溫度值轉(zhuǎn)換成plc能夠識(shí)別的數(shù)值。數(shù)據(jù)接收程序是為了接受上位機(jī)發(fā)來(lái)的指令，數(shù)據(jù)發(fā)送程序是將采集到的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為上

18、位機(jī)可以識(shí)別的溫度信號(hào)傳送給上位機(jī)。溫度輸出程序是通過(guò)aqw口將plc接收的上位機(jī)指令轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)tkplc-2型加熱爐，從而達(dá)到設(shè)定的溫度。3.2.2 溫度采集程序設(shè)計(jì)圖3.1溫度采集程序溫度采集程序，由于溫度變送器送出的是4-20ma的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，信號(hào)采集模塊通過(guò)aiw0口將采集到的電流轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)過(guò)后，再通過(guò)一系列的數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換，使得采集到的數(shù)據(jù)變成標(biāo)準(zhǔn)的溫度數(shù)據(jù)信號(hào)，方便識(shí)別。同時(shí)采集到的數(shù)值也需要轉(zhuǎn)化成plc可識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型。爐溫實(shí)際溫度的檢測(cè)是要將溫度量轉(zhuǎn)化為plc可識(shí)別的量，所以，將溫度變送器輸出的值先由16位的整型轉(zhuǎn)化為32位的雙整型，再由雙整型轉(zhuǎn)化為實(shí)型，實(shí)

19、型小數(shù)點(diǎn)后可有6位，故比較精確。此時(shí)得到測(cè)得溫度值在plc中計(jì)算所對(duì)應(yīng)的數(shù)，將該數(shù)送入變量寄存器vw20。3.2.3數(shù)據(jù)接收和發(fā)送程序設(shè)計(jì)圖3.2數(shù)據(jù)接受程序數(shù)據(jù)接收程序，接收上位機(jī)發(fā)來(lái)的指令存放在vb200寄存器內(nèi)。圖3.3數(shù)據(jù)發(fā)送程序數(shù)據(jù)發(fā)送程序，把即將發(fā)送給上位機(jī)的數(shù)據(jù)保存到vb300寄存器內(nèi)。3.3上位機(jī)控制界面 c+ builder是windows95/nt環(huán)境下的新一代面向?qū)ο?、可視化的快速?yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具（rai），它是rad開(kāi)發(fā)模式和可重用結(jié)構(gòu)件的一個(gè)完美結(jié)合，代表著未來(lái)c+語(yǔ)言演化和發(fā)展的方向；同時(shí)c+語(yǔ)言程序代碼僅次于匯編語(yǔ)言的編譯和執(zhí)行速度，能滿足對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)

20、用場(chǎng)合以及強(qiáng)大的圖形繪制功能。因此，在上位機(jī)軟件上，c+ builder語(yǔ)言是個(gè)不錯(cuò)的選擇。3.3.1 上位機(jī)與plc之間的通信上位機(jī)與plc之間利用mscomm控件實(shí)現(xiàn)串行通信，只需要設(shè)置和響應(yīng)mscomm控件有關(guān)的屬性和事件即可，大大簡(jiǎn)化了變成難度。所有傳送的數(shù)據(jù)都以字節(jié)為單位，每個(gè)字節(jié)分為高四位和低四位，每四位轉(zhuǎn)化為一個(gè)ascii字符然后進(jìn)行十六進(jìn)制數(shù)據(jù)傳送。圖3.4 上位機(jī)工作流程圖3.3.2上位機(jī)主控制界面功能圖3.4上位機(jī)主控制界面趨勢(shì)圖中綠色的線為設(shè)定值的變化趨勢(shì)線，藍(lán)色的線為測(cè)量值的變化趨勢(shì)，紅的的線為pid調(diào)節(jié)的輸出變化趨勢(shì)線。右邊棒圖中紅色顯示為設(shè)定值，藍(lán)色顯示為測(cè)量值。4

21、 4 程序調(diào)試程序調(diào)試是非常重要的階段，我們編寫(xiě)的程序只有經(jīng)過(guò)不斷的調(diào)試和修改才能使得程序正確，達(dá)到預(yù)期的功能，從而達(dá)到更高的要求，提高控制的質(zhì)量。4.1 plc調(diào)試方法與結(jié)果plc程序的調(diào)試分為數(shù)據(jù)接收調(diào)試和發(fā)送調(diào)試兩個(gè)調(diào)試過(guò)程，在此之前首先對(duì)plc外部接線作仔細(xì)檢查，plc與溫度控制箱之間的接線。也可以用事先編寫(xiě)好的試驗(yàn)程序?qū)ν獠拷泳€做掃描通電檢查來(lái)查找接線故障。為了安全考慮，最好將主電路斷開(kāi)。數(shù)據(jù)接收調(diào)試，由于加熱爐溫度控制輸出端的模擬信號(hào)不便于測(cè)量，而且溫度變化比較緩慢，調(diào)試的效果不夠明顯，所以將plc的模擬輸入端接可變的電壓源，改變電壓源的電壓值，明顯的看到上位機(jī)的變化趨勢(shì)圖和棒圖中

22、顯示的數(shù)值與電壓源的電壓值一致。說(shuō)明通信功能可以實(shí)現(xiàn)正確的通信。發(fā)送數(shù)據(jù)的調(diào)試，將上位機(jī)的設(shè)定值發(fā)送給plc。用萬(wàn)用表測(cè)試plc模擬量輸出端aqw，可以看到有電壓信號(hào)輸出，雖然與設(shè)定值之間有一定的偏差但是可以說(shuō)明數(shù)據(jù)發(fā)送功能可以工作。4.2 pid參數(shù)的整定 當(dāng)加熱爐剛啟動(dòng)加熱時(shí)，設(shè)定的溫度值為sp，當(dāng)測(cè)到的爐溫為pv，sp-pvu為正值且大于5，u為pid調(diào)節(jié)器的輸入，此時(shí)pid調(diào)節(jié)器中p起主要作用，使plc為最大電壓10v給加熱爐加熱。當(dāng)加熱爐溫度達(dá)到u小于5時(shí)，減小plc的輸出電壓。sp-pvu為負(fù)值且大于5，經(jīng)pid調(diào)節(jié)，使plc輸出電壓為0v，加熱爐溫度降低。從而使系統(tǒng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。

23、5 總結(jié)運(yùn)用c+builder來(lái)開(kāi)發(fā)上位機(jī)軟件，既能滿足實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合，又大大簡(jiǎn)化了編程難度、縮短了開(kāi)發(fā)周期，同時(shí)還能方便地開(kāi)發(fā)出豐富的圖形界面，對(duì)于初學(xué)者是一種很好的選擇。加熱爐溫度控制系統(tǒng)采用成熟的plc技術(shù)，采用軟硬件結(jié)合，較好的解決了傳統(tǒng)加熱爐溫控系統(tǒng)中出現(xiàn)的問(wèn)題。本實(shí)驗(yàn)采用了s7-200可編程控制器，很好的實(shí)現(xiàn)了電阻爐溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，涉及到的方法簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)便捷有效，精度高，工作可靠易于拓展。 利用c+ builder和plc配合可以很方便地實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制的實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)外加一個(gè)擾動(dòng)后能夠很快實(shí)現(xiàn)平衡從而符合我們系統(tǒng)所要求達(dá)到的目標(biāo)。該系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面，能方便地在線修改參數(shù)，可

24、以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)加熱系統(tǒng)工藝流程的控制。參考文獻(xiàn)1 程玉華西門子s7-200工程應(yīng)用實(shí)例分析m北京：電子工業(yè)出版社2008：120-1662 劉華波.西門子s7-200plc編程及應(yīng)用案例精選m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.53 向曉漢等.西門子plc高級(jí)應(yīng)用實(shí)例精講m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.1416.4 胡文金.計(jì)算機(jī)測(cè)控應(yīng)用技術(shù)m.重慶：重慶大學(xué)出版社，2003.6:147-149附錄/-#include #pragma hdrstop#include unit1.h/-#pragma package(smart_init)#pragma link mscommlib_ocx#p

25、ragma link mscommlib_ocx#pragma resource *.dfmtform1 *form1;float a=0,b=0,t=0;float ddd=30;float e500;float f500; ansistring tmp; float pwm_sum=40,kp=10,ki=5,kd=0.0; ansistring pid;double vsp=0,pv=0,hl;/-_fastcall tform1:tform1(tcomponent* owner) : tform(owner)/-void _fastcall tform1:button2click(to

26、bject *sender) mscomm2-portopen=false; close(); /-void _fastcall tform1:button3click(tobject *sender) edit1-clear();/-void _fastcall tform1:timer1timer(tobject *sender) static float sumerror = 0, lasterror = 0;float derror = 0,error = 0;double sum = 0.0; image2-picture-loadfromfile(bangtu.bmp); imag

27、e2- canvas-pen-color = clblue; image2- canvas-pen-width = 5; image2-canvas-moveto(65,294); image2-canvas-lineto(65,294-b*288/100); image2- canvas-pen-color = clred; image2-canvas-moveto(35,294); image2-canvas-lineto(35,294-a*288/100); for(int i=0;i479;i+)ei=ei+1; e479=b; for(int i=0;ipicture-loadfromfile(qushi.bmp); /重調(diào)趨勢(shì)背景，清除當(dāng)前趨勢(shì)曲線 image1- canvas-pen-width = 2; /曲線粗細(xì)程度 image1- canvas-pen-color = clblue; /測(cè)量值曲線為紅色 image1-canvas-moveto(0,297); /曲線起點(diǎn) for(int i=0;icanvas-lineto(i,299-ei*298/100); /兩點(diǎn)之間連一直線 image1