鍋爐過(guò)熱控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

摘要 鍋爐是一種應(yīng)用最廣的熱能裝置，人們通常將燃料比喻做工業(yè)的“糧食”，那么鍋爐就相當(dāng)于工業(yè)的“腸胃”。目前，工業(yè)鍋爐是能源轉(zhuǎn)換和能源消耗的重要設(shè)備。為了保證鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,鍋爐的水位、溫度、壓力、流量都要嚴(yán)格的控制，不應(yīng)該有較大的波動(dòng)，應(yīng)該嚴(yán)格控制在一個(gè)精確的范圍內(nèi)，只有這樣才能安全生產(chǎn)。過(guò)熱蒸汽溫度是各種工業(yè)鍋爐設(shè)備的重要參數(shù)。鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度的控制溫度，就是為了維持過(guò)熱器出口蒸汽溫度在允許的范圍內(nèi)，并保護(hù)過(guò)熱器管壁溫度不超過(guò)允許的工作溫度。 本次設(shè)計(jì)以組態(tài)王組態(tài)軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)為背景，主要是用西門子S7-200 PLC和組態(tài)軟件Kingview 6.55 設(shè)計(jì)鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度監(jiān)控系統(tǒng)。在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析中，分別對(duì)串級(jí)控制系統(tǒng)和單回路控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析與闡述，通過(guò)分析比較發(fā)現(xiàn)，采用串級(jí)控制系統(tǒng)控制效果更好。本文說(shuō)明了鍋爐和過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)的工作原理，利用MATLAB,SIMULINK 軟件進(jìn)行了參數(shù)整定和PLC 梯形圖設(shè)計(jì)，最后還將組態(tài)王和S7200PLC連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了鍋爐溫度實(shí)時(shí)檢測(cè)的功能。 關(guān)鍵詞：S7200PLC 組態(tài)軟件設(shè)計(jì) 過(guò)熱蒸汽溫度控制 PLC 梯形圖 目錄 1.緒論 1 1.1鍋爐簡(jiǎn)介 1 1.2過(guò)熱蒸汽溫度簡(jiǎn)介 1 2.設(shè)計(jì)要求及分析 2 2.1 設(shè)計(jì)要求 2 2.2 設(shè)計(jì)思路及分析 2 3.鍋爐系統(tǒng)生產(chǎn)工藝 3 3.1鍋爐設(shè)備 3 3.2鍋爐控制工藝要求 3 4.蒸汽過(guò)熱系統(tǒng) 5 4.1蒸汽過(guò)熱系統(tǒng)控制任務(wù) 5 4.2蒸汽過(guò)熱系統(tǒng)控制原理 5 4.2.1 單回路控制方案 5 4.2.2串級(jí)控制方案 5 5.調(diào)節(jié)器參數(shù)整定 7 5.1 動(dòng)態(tài)特性參數(shù)法 7 5.2二階工程設(shè)計(jì)法 8 6.系統(tǒng)硬件選型 11 6.1硬件選型 11 7.PLC程序設(shè)計(jì) 13 7.1 PID 算法 13 7.2控制回路表 13 7.3梯形圖程序設(shè)計(jì) 13 8.組態(tài)設(shè)計(jì) 20 8.1組態(tài)王對(duì)PLC 的組態(tài) 20 8.2定義數(shù)據(jù)變量 20 8.3組態(tài)王界面設(shè)計(jì) 21 9總 結(jié) 23 參考文獻(xiàn) 24 致謝 25 1緒論 1.1鍋爐簡(jiǎn)介 鍋爐是石油化工、發(fā)電等工業(yè)過(guò)程必不可少的重要?jiǎng)恿υO(shè)備，它所產(chǎn)生的高壓蒸汽既可作為驅(qū)動(dòng)透平的動(dòng)力源，又可作為精餾、干燥、反應(yīng)、加熱等過(guò)程的熱源。隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，作為動(dòng)力和熱源的過(guò)濾，也向著大容量、高參數(shù)、高效率的方向發(fā)展。 鍋爐設(shè)備根據(jù)用途、燃料性質(zhì)、壓力高低等有多種類型和名稱，工藝流程多種多樣，常用的鍋爐設(shè)備的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)是由給水泵、給水控制閥、省煤器、汽包及循環(huán)管等組成。 1.2 過(guò)熱蒸汽溫度簡(jiǎn)介 在燃煤鍋爐運(yùn)行中，過(guò)熱蒸汽溫度是一個(gè)很重要的控制參數(shù)。過(guò)熱蒸汽溫度是鍋爐運(yùn)行質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，過(guò)熱蒸汽溫度較高，可能造成過(guò)熱器蒸汽管道損壞；過(guò)熱蒸汽溫度過(guò)低，會(huì)降低內(nèi)功率。所以在鍋爐運(yùn)行中，必須保持過(guò)熱蒸汽溫度穩(wěn)定在規(guī)定值附近。 過(guò)熱蒸汽溫度控制的主要任務(wù)是維持過(guò)熱器出口溫度在允許的范圍之內(nèi)，并保護(hù)過(guò)熱器，使其管壁溫度不超過(guò)允許的工作溫度。過(guò)熱蒸汽溫度是鍋爐汽水系統(tǒng)中的溫度最高點(diǎn)，蒸汽溫度過(guò)高會(huì)使過(guò)熱器管壁金屬?gòu)?qiáng)度下降，以至燒壞過(guò)熱器的高溫段，嚴(yán)重影響安全；過(guò)熱蒸汽溫度偏低，則會(huì)降低發(fā)電機(jī)組能量轉(zhuǎn)換效率。據(jù)分析，氣溫每降低5℃，熱經(jīng)濟(jì)性將下降1 ％；蒸汽溫度偏低會(huì)使汽輪機(jī)尾部蒸汽濕度增大,甚至使之帶水，嚴(yán)重影響汽輪機(jī)的安全。 2.設(shè)計(jì)要求及分析 2.1 設(shè)計(jì)要求 本次課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)，其主要內(nèi)容為： 利用西門子PLC設(shè)計(jì)鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)，編寫程序。完成以下工作： 1. 完成PLC的選型，進(jìn)行I/O分配。 2. 將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)傳送到PLC或計(jì)算機(jī)，利用PI或PID算法進(jìn)行運(yùn)算。 3. 利用計(jì)算結(jié)果調(diào)節(jié)減溫水電動(dòng)閥閥門開度，控制鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度（內(nèi) ）。 4. 利用組態(tài)王完成上位機(jī)組態(tài)設(shè)計(jì)。 5. 控制時(shí)調(diào)節(jié)時(shí)間小于10s，最大超調(diào)不大于5%。 2.2 設(shè)計(jì)思路及分析 本次設(shè)計(jì)以組態(tài)王組態(tài)軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)為背景，主要是用西門子S7-200 PLC和組態(tài)軟件Kingview 6.55 設(shè)計(jì)鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度監(jiān)控系統(tǒng)。首先我們了解了過(guò)熱蒸汽溫度控制的意義及鍋爐的工作原理，然后利用MATLAB軟件進(jìn)行了調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定，之后進(jìn)行系統(tǒng)硬件配置選型并給出用于溫度控制的PLC 梯形圖。最后將組態(tài)軟件和S7-200 PLC連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)鍋爐溫度檢測(cè)的功能，從而完成整個(gè)課程設(shè)計(jì)。 3.鍋爐系統(tǒng)生產(chǎn)工藝 3.1鍋爐設(shè)備 鍋爐是石油化工、發(fā)電等工業(yè)過(guò)程必不可少的重要?jiǎng)恿υO(shè)備，它所產(chǎn)生的高壓蒸汽既可作為驅(qū)動(dòng)透平的動(dòng)力源，又可作為精餾、干燥、反應(yīng)、加熱等過(guò)程的熱源。隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，作為動(dòng)力和熱源的過(guò)濾，也向著大容量、高參數(shù)、高效率的方向發(fā)展。 鍋爐設(shè)備根據(jù)用途、燃料性質(zhì)、壓力高低等有多種類型和稱呼，工藝流程多種多樣，常用的鍋爐設(shè)備的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)是由給水泵、給水控制閥、省煤器、汽包及循環(huán)管等組成。 燃料與空氣按照一定比例送入鍋爐燃燒室燃燒，生成的熱量傳遞給蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，產(chǎn)生飽和蒸汽，形成一點(diǎn)觀其文的過(guò)熱蒸汽，在匯集到蒸汽母管。過(guò)熱蒸汽經(jīng)負(fù)荷設(shè)備控制，供給負(fù)荷設(shè)備用，于此同時(shí)，燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣，除將飽和蒸汽變成過(guò)熱蒸汽外，還經(jīng)省煤器預(yù)熱鍋爐給水和空氣預(yù)熱器預(yù)熱空氣，最后經(jīng)引風(fēng)送往煙囪，排入大氣完成一個(gè)循環(huán)。 3.2鍋爐控制工藝要求 鍋爐設(shè)備的控制任務(wù)是根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷的需要，供應(yīng)一定壓力或溫度的蒸汽，同時(shí)要使鍋爐在安全、經(jīng)濟(jì)的條件下運(yùn)行。按照這些控制要求，鍋爐設(shè)備將有如下主要的控制系統(tǒng)：① 鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)：主要是保持汽包內(nèi)部的無(wú)聊平衡，使機(jī)水量適應(yīng)鍋爐的蒸汽量，維持汽包中水位在工藝允許的范圍內(nèi)；② 鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制：其控制方案要滿足燃燒所產(chǎn)生的熱量，適應(yīng)蒸汽負(fù)荷的需要，使燃料與空氣量保持一定的比值，保證燃燒的經(jīng)濟(jì)型和鍋爐的安全運(yùn)行，使引風(fēng)量與送風(fēng)量相適應(yīng)，保持爐膛負(fù)壓在一定范圍內(nèi)。③ 過(guò)熱蒸汽系統(tǒng)控制：主要使過(guò)熱器出口溫度保持在允許范圍內(nèi)，并保證管壁溫度不超過(guò)工藝允許范圍；④ 鍋爐水處理過(guò)程：主要使鍋爐給水的水性能指標(biāo)達(dá)到工藝要求。 圖3-1 鍋爐設(shè)備主要工藝流程圖 4.蒸汽過(guò)熱系統(tǒng) 4.1蒸汽過(guò)熱系統(tǒng)控制任務(wù) 蒸汽過(guò)熱系統(tǒng)則是鍋爐系統(tǒng)安全正常運(yùn)行，確保蒸汽品質(zhì)的重要部分。過(guò)熱蒸汽溫度的控制任務(wù)是維持過(guò)熱器出口汽溫在允許范圍內(nèi)，并且保護(hù)過(guò)熱器使管壁溫度不超過(guò)允許的工作溫度．過(guò)熱蒸汽溫度是鍋爐給水通道中溫度最高的地方，過(guò)熱器正常運(yùn)行時(shí)的溫度一般接近于材料所允許的最高溫度。 過(guò)熱蒸汽溫度控制的主要任務(wù)就是： 1) 克服各種干擾因素，將過(guò)熱器出口蒸汽溫度維持在規(guī)定允許的范圍內(nèi)，從而保持蒸氣品質(zhì)合格。 2) 保護(hù)過(guò)熱器管壁溫度不超過(guò)允許的工作溫度。 4.2蒸汽過(guò)熱系統(tǒng)控制原理 蒸汽溫度控制系統(tǒng)可直接選擇過(guò)熱蒸汽溫度作為被控參數(shù)。影響過(guò)熱蒸汽出口溫度的擾動(dòng)因素主要有蒸汽流量D、煙氣熱量、減溫水流量。 蒸汽流量D是不可控的，不能選作蒸汽溫度控制變量；選擇煙氣熱量（調(diào)節(jié)煙氣流量或煙氣溫度）作為控制變量，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較復(fù)雜，并會(huì)造成與燃燒控制系統(tǒng)的相互干擾，也不可取。只有選擇減溫水流量作為蒸汽溫度控制系統(tǒng)的控制變量。 4.2.1 單回路控制方案 單回路控制方案:在運(yùn)行過(guò)程中，改變減溫水流量，實(shí)際上是改變過(guò)熱器出口蒸汽的熱晗，亦改變進(jìn)口蒸汽溫度，其原理圖如圖4-1所示。從動(dòng)態(tài)特性上看，這種調(diào)節(jié)方法是最不理想的，但由于設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少，因此，實(shí)際過(guò)程中應(yīng)用得最多。 4.2.2串級(jí)控制方案 串級(jí)控制方案:采用兩級(jí)調(diào)節(jié)器，這兩級(jí)調(diào)節(jié)器串在一起，各有其特殊任務(wù)，調(diào)節(jié)閥直接受調(diào)節(jié)器1的控制，而調(diào)節(jié)器1的給定值受到調(diào)節(jié)器2的控制，形成了特有的雙閉環(huán)系統(tǒng)。由副調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器和減溫器出口溫度形成的閉環(huán)稱為副環(huán)，由主調(diào)節(jié)器和主信號(hào)出口蒸汽溫度形成的閉環(huán)稱為主環(huán)，可見副環(huán)是串在主環(huán)之中的。其原理圖如圖4-2所示。 圖4-1 改變減溫水量控制蒸汽溫度系統(tǒng)原理圖 圖4-2 過(guò)熱蒸汽溫度串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理圖 5調(diào)節(jié)器參數(shù)整定 在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中，PID調(diào)節(jié)器是構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心儀表，它的基本功能是將來(lái)自變送器的測(cè)量信號(hào)與給定信號(hào)相比較，并對(duì)由此所產(chǎn)生的偏差信號(hào)進(jìn)行比例，積分或微分處理后，輸出調(diào)節(jié)信號(hào)控制執(zhí)行器的動(dòng)作以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同被測(cè)或被控參數(shù)如溫度、壓力、流量或液位等的自動(dòng)控制。 5.1 動(dòng)態(tài)特性參數(shù)法 已知鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型為： 被控對(duì)象中參數(shù)，利用開環(huán)整定法—反應(yīng)曲線法（動(dòng)態(tài)特性參數(shù)法）求取PID調(diào)節(jié)器控制參數(shù)的算式如下： 得到PID調(diào)節(jié)器控制參數(shù)， 即PID調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為： 將PID調(diào)節(jié)器與被控對(duì)象串聯(lián)，構(gòu)成圖5-1所示的閉環(huán)系統(tǒng)，利用MATLAB求得其階躍響應(yīng)曲線如圖5-2所示。 圖5-1 鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)方塊圖(1) 圖5-2說(shuō)明動(dòng)態(tài)特性參數(shù)法整定的PID參數(shù)不滿足控制要求。 圖5-2 動(dòng)態(tài)特性參數(shù)整定得到的階躍響應(yīng)曲線 5.2二階工程設(shè)計(jì)法 由泰勒一階近似式可得到 故系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型可寫成 控制系統(tǒng)的方框圖如圖5-3所示： 圖5-3 鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)方塊圖(2) 圖5-4為利用MATLAB進(jìn)行仿真得到的的階躍響應(yīng)曲線。由圖可知，用一階慣性環(huán)節(jié)來(lái)代替純滯后環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線基本一致。 圖5-4 階躍響應(yīng)曲線圖 在爐溫控制系統(tǒng)中，滿足,根據(jù)二階工程設(shè)計(jì)法，可用比例積分調(diào)節(jié)器來(lái)校正系統(tǒng)。最后得到調(diào)節(jié)器的形式： 式中 其階躍響應(yīng)曲線如圖5-5所示。 圖5-5 采用PI控制器的階躍響應(yīng)曲線圖 故最終設(shè)計(jì)的PI調(diào)節(jié)器為：. 6系統(tǒng)硬件選型 6.1硬件選型 基于PLC的鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)硬件主要包括電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、溫度變送器、西門子S7-200PLC、EM235模擬量模塊。S7-200PLC控制系統(tǒng)硬件由四部分組成：CPU模塊、擴(kuò)展模塊及PC/PPI電纜，還有上位機(jī)。 1、CPU224 DC/DC/DC模塊 本次設(shè)計(jì)采用的西門子PLC的CPU是CPU224 DC/DC/DC，CPU內(nèi)部集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，最多可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)；具有PID控制器；1個(gè)RS-485通信/編程口，具有PPI通信協(xié)議、MPI通信協(xié)議、和自由方式通信協(xié)議；I/O端子排可以很容易地整體拆卸。 2、EM235模塊 因?yàn)镾7-200的CPU224本身不能處理模擬信號(hào)，所以處理模擬信號(hào)時(shí)需要外加模擬量擴(kuò)展模塊。 模擬量擴(kuò)展模塊EM235 有4路模擬量輸入和1路模擬量輸出，輸入輸出都可以為適用于復(fù)雜的控制場(chǎng)合。其內(nèi)部集成有12位的A/D轉(zhuǎn)換器，不用加放大器即可直接與執(zhí)行器和傳感器相連。EM235模塊能直接和PT100熱電阻相連，供電電源為24V。 本設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)配置中，能尋址的物理I/O點(diǎn)數(shù)字量輸入為 數(shù)字量輸出為 模擬量輸入為 模擬量輸出為。 3、PLC與上位機(jī)通信 本次設(shè)計(jì)PLC與上位機(jī)通信采用PC/PPI電纜。將PC/PPI電纜連接RS-232(PC)的一端連接到計(jì)算機(jī)上，另外一端連接到PLC的編程口上。它將提供PLC與計(jì)算機(jī)之間的通信，線長(zhǎng)5m, 帶內(nèi)置RS-232C/RS285連接器，用于CPU 22X與PC直接連接。 連接好之后，在STEP7編程軟件的操作欄中，單擊“通信”圖標(biāo)，打開通信對(duì)話框，如圖6-1所示，點(diǎn)擊左下角的“設(shè)置PG/PC接口” (或單擊操作欄中的“設(shè)置PG/PC接口”圖標(biāo))進(jìn)行通信參數(shù)設(shè)置 (PC/PPI編程電纜的通信地址設(shè)為“2”，接口設(shè)為“COM1”，傳輸波特率為“9.6kbps”)。在通信對(duì)話框右側(cè)雙擊刷新圖標(biāo)，即可建立與S7-200的通信。 圖6-1 上位機(jī)與PLC通信 7.PLC程序設(shè)計(jì) 7.1 PID 算法 PLC使用的PLC算式表示為： 其中，是第n次采樣時(shí)刻PID指令輸出值，分別是第n次采樣時(shí)刻的比例項(xiàng)、積分項(xiàng)和微分項(xiàng)的值。 7.2控制回路表 在PID指令中，操作數(shù)TABLE用于設(shè)定PID運(yùn)算所需的各個(gè)參數(shù)，稱為控制回路表。每個(gè)回路包含80字節(jié)，其內(nèi)容見表7-1。 PID回路控制指令用于完成PID運(yùn)算。為了使PID運(yùn)算以設(shè)定的采樣頻率工作，PID應(yīng)放在定時(shí)中斷程序中，或者在主程序中被定時(shí)器指令控制，按照一定的頻率執(zhí)行。 表7-1 PID指令控制回路表的內(nèi)容 序號(hào) 表內(nèi)偏移地址 參數(shù)名 數(shù)據(jù)類型 I/O 過(guò)程變量描述 1 0 實(shí)數(shù) I 過(guò)程變量值 2 4 I 給定值 3 8 I/O PID回路輸出值 4 12 I 比例項(xiàng)增益，可正可負(fù) 5 16 I 采樣周期，單位：s 6 20 I 積分時(shí)間常數(shù)，單位：min 7 24 I 微分時(shí)間常數(shù)，單位：min 8 28 I/O 前一時(shí)刻積分項(xiàng)累計(jì)值 9 32 I/O 前一時(shí)刻的過(guò)程變量值 10 36-79 保留，用于自整定變量 7.3梯形圖程序設(shè)計(jì) 設(shè)給定量為鍋爐過(guò)熱蒸汽額定溫度，被控量為減溫水電動(dòng)閥閥門開度。水位調(diào)節(jié)量為單極性信號(hào)，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后送入PLC?？刂茰p溫水電動(dòng)閥閥門的開度信號(hào)由PLC執(zhí)行PID指令后經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后送出。 主程序調(diào)用3個(gè)子程序，如圖7-2所示。 圖7-2 PLC主程序 網(wǎng)絡(luò)一：調(diào)用輸入子程序SBR0，采集測(cè)量值PV信號(hào)，同時(shí)設(shè)定設(shè)定值SP，轉(zhuǎn)換相應(yīng)的工程量。 網(wǎng)絡(luò)二：調(diào)用子程序SBR1，初始化PID參數(shù)，同時(shí)使能定時(shí)中斷0，調(diào)用定時(shí)中斷程序0，進(jìn)行PID計(jì)算。 網(wǎng)絡(luò)三：調(diào)用子程序SBR2，判斷手自動(dòng)，工程量轉(zhuǎn)換后將結(jié)果輸出到ACW0。 1、子程序0如圖7-3所示： 圖7-3 SBR0子程序 其功能是采集PV值，轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)工程量（實(shí)際的工程量，其大小、范圍和測(cè)量單位都可能不同，在進(jìn)行PID計(jì)算前，需要將這些實(shí)際的工程值轉(zhuǎn)換為無(wú)量綱的標(biāo)準(zhǔn)的浮點(diǎn)數(shù)格式）。同時(shí)將PV值轉(zhuǎn)到之間送至VD300存儲(chǔ)，以便組態(tài)軟件觀察；在SBR0的網(wǎng)絡(luò)2中，將組態(tài)軟件的設(shè)定值SP轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)之間的數(shù)，方便PID計(jì)算。VD304作為一個(gè)中間變量設(shè)定值，范圍是，是為了在組態(tài)界面中方便設(shè)置而增加的一個(gè)量，在子程序0的網(wǎng)絡(luò)2中被轉(zhuǎn)換到之間的標(biāo)準(zhǔn)值。 2、子程序1如圖7-4所示： 圖7-4 SBR1子程序 其主要是參數(shù)設(shè)置初始化。然后，使能中斷程序0，SMB324是定時(shí)中斷的參數(shù)，表示延時(shí)100ms, 即定時(shí)0.1s，中斷事件10就就發(fā)生一次，ATCH是將中斷事件10與中斷程序0關(guān)聯(lián)起來(lái)，每發(fā)生一次中斷事件就執(zhí)行一次中斷處理程序。 3、子程序2如圖7-5所示，為輸出程序，主要由2個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。 網(wǎng)絡(luò)1：如果是自動(dòng)模式(I0.0=1),則PID計(jì)算的結(jié)果送到AQW0以執(zhí)行輸出，輸出前要進(jìn)行相應(yīng)的工程量轉(zhuǎn)換（PID控制回路的輸出值都是標(biāo)準(zhǔn)化了的值，對(duì)于被控對(duì)象來(lái)說(shuō)相當(dāng)于控制量。在輸出至模擬量輸出模塊之前，應(yīng)將其轉(zhuǎn)換為一個(gè)16位的整數(shù)值），將之間的數(shù)轉(zhuǎn)換為，對(duì)應(yīng)的EM235模塊會(huì)輸出的電流。 網(wǎng)絡(luò)2：如果是手動(dòng)模式，則將手動(dòng)設(shè)定的MV值轉(zhuǎn)換為之間后送到AQW0，以執(zhí)行輸出。 在進(jìn)行手動(dòng)到自動(dòng)或自動(dòng)到手動(dòng)的切換時(shí)，應(yīng)達(dá)到無(wú)擾動(dòng)切換，即指切換之前，無(wú)需由人工進(jìn)行手動(dòng)輸出控制信號(hào)與自動(dòng)輸出控制信號(hào)之間的對(duì)位平衡操作，就可以保證切換時(shí)不會(huì)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的現(xiàn)有位置產(chǎn)生擾動(dòng)。當(dāng)從自動(dòng)方式切向手動(dòng)方式時(shí)，只要PLC正常工作，就能自動(dòng)保證無(wú)擾動(dòng)切換；而為了實(shí)現(xiàn) 圖7-5 SBR2子程序 圖7-5 SBR2子程序(續(xù)) 從手動(dòng)方式無(wú)擾動(dòng)地切換到自動(dòng)方式，在轉(zhuǎn)變到自動(dòng)方式之前，必須將手動(dòng)方式下的輸出值作為一個(gè)輸入提供給PID指令，即： 1. 設(shè)定給定值() = 過(guò)程變量值()； 2. 設(shè)定前一時(shí)刻過(guò)程變量值() = 過(guò)程變量值()； 3. 前一時(shí)刻積分項(xiàng)累計(jì)值() = 回路輸出值()。 網(wǎng)絡(luò)2的后兩條MOV_R指令便是為了實(shí)現(xiàn)手自動(dòng)的無(wú)擾動(dòng)切換而設(shè)置的。 中斷程序INT_0中采用定時(shí)中斷0（中斷事件10）調(diào)用PID程序，如圖7-6所示。 圖7-6 INT_0中斷程序 中斷程序INT_0完成PID運(yùn)算，并將計(jì)算結(jié)果M轉(zhuǎn)到之間送至VD308存儲(chǔ)，以便組態(tài)軟件觀察。 8組態(tài)設(shè)計(jì) 8.1組態(tài)王對(duì)PLC 的組態(tài) 西門子S7-200使用串口通信，在組態(tài)王中，新建一個(gè)工程并打開，選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)中的“設(shè)備”COM1選項(xiàng)，在工程瀏覽器右側(cè)雙擊“新建”圖標(biāo)，運(yùn)行“設(shè)備配置向?qū)А保x擇“PLC”中的“西門子”、“S7-200系列”、“PPI”選項(xiàng)，當(dāng)設(shè)備定義完成后，可以在工程瀏覽器的右側(cè)看到新建的外部設(shè)備“S7200”，如圖8-1所示。在定義數(shù)據(jù)庫(kù)變量時(shí)，只要把I/O變量連接到這臺(tái)設(shè)備上，它就可以和組態(tài)王交換數(shù)據(jù)了。 圖8-1 組態(tài)王設(shè)備定義 8.2定義數(shù)據(jù)變量 在組態(tài)王中，鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)的變量見表5-1 表8-1 數(shù)據(jù)詞典變量表 變量名 變量類型 寄存器 數(shù)據(jù)類型 讀寫屬性 數(shù)據(jù)范圍 描述 PV I/O實(shí)數(shù) V300 FLOAT 只讀 測(cè)量值 SP I/O實(shí)數(shù) V304 FLOAT 讀寫 設(shè)定值 MV I/O實(shí)數(shù) V308 FLOAT 讀寫 輸出值 MVS I/O實(shí)數(shù) V312 FLOAT 讀寫 手動(dòng)設(shè)定值 手自動(dòng) I/O離散 I0.0 Bit 讀寫 0:手動(dòng)，1:自動(dòng) 把數(shù)據(jù)詞典中定義的變量與組態(tài)畫面的圖素進(jìn)行動(dòng)畫連接，運(yùn)行控制系統(tǒng)，即可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制鍋爐過(guò)熱蒸汽的溫度。 圖8-2 變量定義圖 8.3組態(tài)王界面設(shè)計(jì) 最終設(shè)計(jì)完成的組態(tài)界面如圖8-3所示。 圖8-3 基于PLC的溫度控制界面 9.總 結(jié) 本次課程設(shè)計(jì)基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。但由于時(shí)間和技術(shù)限制，仍存在許多不足：不能再組態(tài)軟件中修改PI 調(diào)節(jié)器的值，降低了系統(tǒng)靈活性并且在本次設(shè)計(jì)中并未考慮積分飽和的問題。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我了解了鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)的工作原理，熟悉了MATLAB 軟件SIMULINK 軟件和組態(tài)王的使用，掌握了西門子S7-200的性能，熟悉了編程環(huán)境，同時(shí)還提高了我們的合作能力。 在課程設(shè)計(jì)中，通過(guò)跟大家分工合作，我們將平時(shí)所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中，順利完成了鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)。同時(shí)我也發(fā)現(xiàn)了自己專業(yè)知識(shí)還有很多漏洞，理論聯(lián)系實(shí)際的能力急需提高?？傊?這次設(shè)計(jì)是一個(gè)在實(shí)踐中學(xué)習(xí)、在合作中創(chuàng)新的過(guò)程。因此，在今后的學(xué)習(xí)、生活和工作中，我們要不斷加強(qiáng)自身的專業(yè)素質(zhì)，不斷地將知識(shí)融入到實(shí)際工作當(dāng)中，以面對(duì)未來(lái)建筑發(fā)展新形勢(shì)。 參考文獻(xiàn) [1] 潘新民，王燕芳. 微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2014 [2] 王再英. 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007 [3] 何堅(jiān)強(qiáng). 工控組態(tài)軟件及應(yīng)用[M]. 北京:北京大學(xué)出版社,2014 [4] 何波. 電氣控制及PLC應(yīng)用[M]. 北京：中國(guó)電力出版社,2008. [5] 黃一夫. 微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1997.4 [6] 錢敏. 汽包鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)[J]. 化工管理,2014.6 [7] 宋曉燕.鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)[J]. 自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用,2000.2 [8] 趙煒. 一種在線模糊控制的鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)方法[J]. 計(jì)算技術(shù)與自動(dòng)化,2007.2 [9] 白云飛. 關(guān)于鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)研究[J]. 民營(yíng)科技,2013(8) [10] 萬(wàn)方數(shù)據(jù)知識(shí)服務(wù)平臺(tái) 致謝 在本次課程設(shè)計(jì)中，我要衷心的感謝我的隊(duì)友的幫助和協(xié)作，過(guò)程中遇到了很多的問題與困難，但是我們一起分工合作，最后終于解決了問題，同時(shí)，我也要感謝我的指導(dǎo)老師對(duì)我們的悉心指導(dǎo)！ 第 24 頁(yè)