當(dāng)前位置:首頁(yè) > 工業(yè)控制 > PLC/PAC
[導(dǎo)讀] 本文介紹了基于S7-200系列PLC的智能溫度控制器系統(tǒng)。闡述了溫度控制的實(shí)現(xiàn)方法。介紹了VB環(huán)境下實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和PLC溫度監(jiān)控系統(tǒng)的串行通信的技術(shù)。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試表明,本系統(tǒng)具有可靠性高,監(jiān)控方便

本文介紹了基于S7-200系列PLC的智能溫度控制器系統(tǒng)。闡述了溫度控制的實(shí)現(xiàn)方法。介紹了VB環(huán)境下實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和PLC溫度監(jiān)控系統(tǒng)的串行通信的技術(shù)。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試表明,本系統(tǒng)具有可靠性高,監(jiān)控方便等優(yōu)點(diǎn)。由于PLC在工業(yè)領(lǐng)域使用的普遍性,該系統(tǒng)有很大的使用范圍。

因?yàn)镻LC具有控制能力強(qiáng)、可靠性高、配置靈活、編程簡(jiǎn)單、使用方便、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn),成為了當(dāng)今及今后工業(yè)控制領(lǐng)域的主要手段和自動(dòng)化控制設(shè)備。在許多行業(yè)的工業(yè)控制系統(tǒng)中,溫度控制都是要解決的問(wèn)題之一。在一些熱處理行業(yè),由于使用簡(jiǎn)單的溫控儀表和溫控電路進(jìn)行控制,存在控制精度低、超調(diào)量大等缺點(diǎn),這樣就造成了產(chǎn)品質(zhì)量不高,能源浪費(fèi)等問(wèn)題。

基于PLC在工業(yè)控制領(lǐng)域的普及性和溫度控制的重要性,設(shè)計(jì)了一個(gè)基于PLC的智能溫度控制系統(tǒng),具有很廣的應(yīng)用空間。同時(shí),由于PLC具有自身的一些缺點(diǎn),即數(shù)據(jù)的計(jì)算處理和管理能力較弱,不能提供良好的用戶界面,因此妨礙了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)溫度變化的跟蹤與監(jiān)控,而計(jì)算機(jī)可以很好的彌補(bǔ)的這一缺點(diǎn)。用計(jì)算機(jī)與PLC 組成的主從式實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng),能夠充分發(fā)揮各自在工業(yè)控制中的優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)分散控制、集中監(jiān)控等全新功能。本系統(tǒng)采用西門(mén)子公司S7-200系列PLC,通過(guò)PLC串口通訊與計(jì)算機(jī)連接,監(jiān)控界面友好,運(yùn)行穩(wěn)定。

1 PLC溫度控制系統(tǒng)

在鍋爐溫度控制系統(tǒng)中,電加熱鍋爐是過(guò)程控制工業(yè)中常用的設(shè)備,其溫度控制也是過(guò)程控制的一個(gè)重點(diǎn)。PLC溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示,PLC 通過(guò)加熱棒及風(fēng)扇分別控制爐子的加熱及降溫。計(jì)算機(jī)則實(shí)現(xiàn)目標(biāo)溫度的設(shè)定、動(dòng)態(tài)顯示、參數(shù)的設(shè)定等功能,從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)溫度監(jiān)控。

2 系統(tǒng)構(gòu)成

信號(hào)處理、溫度調(diào)節(jié)等功能。在,溫一個(gè)溫度控制系統(tǒng)一般具有溫度信號(hào)采集、PLC的溫度控制系統(tǒng)中度信號(hào)的采集可以使用常用的溫度傳感器(熱電偶、熱電阻)。由溫度傳感器檢測(cè)來(lái)的信號(hào)不是標(biāo)準(zhǔn)的電壓(電流)信號(hào),不能直接送給A/D轉(zhuǎn)換模塊。因此溫度傳感器采集到的溫度信號(hào)要經(jīng)過(guò)變送器的處理后才能被A/D轉(zhuǎn)換器識(shí)別并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。根據(jù)所使用的溫度傳感器選用對(duì)應(yīng)的溫度變送器。S7-200系列PLC常用的模擬量輸入輸出混合模塊為EM235,EM235為4路模擬量輸入,1路模擬量輸出。PLC對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行處理后,通過(guò)模擬量模塊輸出電流信號(hào),電流信號(hào)可以通過(guò)調(diào)壓器來(lái)控制電源的開(kāi)度(即一周期內(nèi)的導(dǎo)通比率),從而控制電源的輸出功率。加熱器根據(jù)電源輸出功率調(diào)節(jié)加熱強(qiáng)度,從而達(dá)到溫度調(diào)節(jié)的效果。其系統(tǒng)如圖2所示。

3 溫度PID控制的實(shí)現(xiàn)

對(duì)于模擬量信號(hào)的控制PID(比例+積分+微分)算法控制。S7-200 系列PLC有專門(mén)的PID回路指令,對(duì)模擬量進(jìn)行PID控制十分方便。PID指令使用的算法:( n SP 為第n個(gè)采樣時(shí)刻的給定值,n為過(guò)程變量值,MX 為積分項(xiàng)值)PID 指令根據(jù)表格(TBL)中的輸入和配置信息對(duì)引用LOOP執(zhí)行PID 循環(huán)計(jì)算。在執(zhí)行PID 指令前,要建立一個(gè)參數(shù)表,一般要對(duì)表1 中的參數(shù)進(jìn)行初始化處理。

在實(shí)際控制過(guò)程中,無(wú)論是給定量還是過(guò)程量都是工程實(shí)際值,它們的取值范圍都是不相同的。因此在進(jìn)行PID運(yùn)算前,必須將工程實(shí)際值標(biāo)準(zhǔn)化。PLC 在對(duì)模擬量進(jìn)行PID運(yùn)算后,對(duì)輸出產(chǎn)生的控制作用是在[0.0,1]范圍的標(biāo)準(zhǔn)值,不能驅(qū)動(dòng)實(shí)際的驅(qū)動(dòng)裝置,必須將其轉(zhuǎn)換成工程實(shí)際值。

由于電加熱爐具有較大的延時(shí)性,所以采輸出值,0.0~1.012 Kc數(shù)正數(shù)雙字,實(shí)數(shù)I 回路增益,正、負(fù)常數(shù)16 Ts I 采樣時(shí)間,單位為s,正20 TI I 積分時(shí)間常數(shù),單位為min,24 Td I 微分時(shí)間常數(shù),單位為min,正數(shù)式控制。大致采用三段控制: 第一段,開(kāi)始階段置電源為滿開(kāi)度,以最大的功率輸出克服熱慣性; 第二段,等到溫度達(dá)到一定值轉(zhuǎn)為PID控制; 第三段,接近設(shè)定點(diǎn)時(shí)置電源開(kāi)度為0,提供一個(gè)保溫階段,以適應(yīng)溫度的滯后溫升。程序流程圖如圖3 所示,圖中X,Y根據(jù)實(shí)際設(shè)定。

PID參數(shù)的調(diào)節(jié)是很重要的,調(diào)節(jié)方法有很多,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)算確定控制器參數(shù)。二是工程整定方法,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,控制系統(tǒng)難以建立起精確的數(shù)學(xué)模型,所以一般采用工程整定法。PID參數(shù)的工程整定法主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法。在這里選用臨界比例度法,整定步驟如下: (1)首先預(yù)選擇一個(gè)足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作; (2)僅加入比例控制環(huán)節(jié),直到系統(tǒng)對(duì)輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩,記下這時(shí)的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期; (3)在一定的控制度下通過(guò)公式計(jì)算得到PID控制器的參數(shù)。

4 PLC 與計(jì)算機(jī)通訊的設(shè)計(jì)

由于VB具有強(qiáng)大的圖形處理功能,界面可視化性強(qiáng),而且操作簡(jiǎn)單,容易實(shí)現(xiàn),故采用VB來(lái)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)的通信。其下位急是S7-200系列PLC,上位機(jī)是通過(guò)RS-232 串行口與PLC 相連的計(jì)算機(jī)。

4.1 PLC程序部分

S7-200 支持多種通訊模式,其中在自由口通訊方式下,用戶可以利用梯形圖程序中的接收完成中斷、發(fā)送完成中斷、發(fā)送指令和接收指令完成S7-200 系列PLC 與上位機(jī)的通訊。

PLC 的CPU 處于STOP 模式時(shí),自由口通訊被禁止,只有當(dāng)CPU 處于RUN 模式時(shí),才可使用自由口通訊。SMB30(這里選擇端口0)是自由口模式控制字節(jié),用來(lái)設(shè)定校驗(yàn)方式、通訊協(xié)議、波特率等通訊參數(shù)。發(fā)送指令XMT 啟動(dòng)自由端口模式下數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)發(fā)送,它可以方便地發(fā)送1~255 個(gè)字符,如果有中斷程序連接到發(fā)送結(jié)束事件上,在發(fā)送完成后,端口0 會(huì)產(chǎn)生中斷事件9,也可以監(jiān)視發(fā)送完成狀態(tài)位SM45 的變化。接收指令RCV 可以初始化接收信息服務(wù),通過(guò)指定的通訊端口接收信息并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)內(nèi)。在接收完最后一個(gè)字符時(shí),端口0 產(chǎn)生中斷事件23. PLC 初始化程序如下:

4.2上位機(jī)程序部分

VB 帶有專門(mén)管理串行通訊的MSComm 控件,利用它只需設(shè)置幾個(gè)主要參數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)PLC與計(jì)算機(jī)串行通訊。計(jì)算機(jī)采用VB編程,主要有監(jiān)控界面、當(dāng)前溫度顯示、動(dòng)態(tài)溫度曲線顯示、參數(shù)設(shè)置以及與PLC通信等方面的設(shè)計(jì)。通信參數(shù)設(shè)置程序如下:

MSComm1.CommPort = 1// 設(shè)置通訊口為COM1

MSComm1.SetTIngs = “9600,n,8,1”//波特率9600bps,無(wú)奇偶校驗(yàn),8位數(shù)據(jù),1 位停止

MSComm1.InputLen = 8//一次讀取8 個(gè)字節(jié)

MSComm1.PortOpen= True//打開(kāi)通信端口。計(jì)算機(jī)端的VB程序利用MSComm 控件與S7-200交換數(shù)據(jù),通過(guò)自由口通訊程序從現(xiàn)場(chǎng)采集溫度信號(hào)。并且上位機(jī)程序可以設(shè)定初始溫度和PID參數(shù)、顯示動(dòng)態(tài)溫度曲線。程序運(yùn)行界面如圖4所示。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了由西門(mén)子公司S7-200系列PLC構(gòu)成的溫度控制器,并闡述了VB環(huán)境下計(jì)算機(jī)與PLC溫控系統(tǒng)的串行通信技術(shù),給出了部分程序,通過(guò)實(shí)例表明,該系統(tǒng)可靠性高,監(jiān)控方便。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國(guó)汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開(kāi)發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來(lái)越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來(lái)越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對(duì)日本游戲市場(chǎng)的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開(kāi)幕式在貴陽(yáng)舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語(yǔ)權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對(duì)環(huán)境變化,經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤(rùn)率延續(xù)升勢(shì) 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長(zhǎng) 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營(yíng)商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國(guó)電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng) NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長(zhǎng)三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱"軟通動(dòng)力")與長(zhǎng)三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉