價格
電議
型號
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品牌
德國
所在地
上海市 上海市
更新時間
2020-08-08 16:40:03
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北京西門子通訊模塊代理商內(nèi)容簡介
西門子S7-1200模塊由上海慶惜自動化設(shè)備有限公司本文介紹由基于S7-200系列PLC的智能溫度控制器詳細說明。闡述了溫度控制的實現(xiàn)。介紹了VB下實現(xiàn)機和PLC溫度監(jiān)控的串行通信的技術(shù)。經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試表明,本具有可靠性高,監(jiān)控方便等優(yōu)點。由于PLC在工業(yè)領(lǐng)域使用的普遍性,該有很大的使用范圍。
因為PLC具有控制能力強、可靠性高、配置靈活、編程簡單、使用方便、易于擴展等優(yōu)點,成為了當今及今后工業(yè)控制領(lǐng)域的主要手段和自動化控制設(shè)備。在許多行業(yè)的工業(yè)控制中,溫度控制都是要解決的問題。在一些熱處理行業(yè),由于使用簡單的溫控儀表和溫控電路進行控制,存在控制精度低、調(diào)量大等缺點,這樣就造成了產(chǎn)品不高,能源浪費等問題。
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)計了一個基于PLC的智能溫度控制,具有很廣的應(yīng)用空間。同時,由于PLC具有自身的一些缺點,即數(shù)據(jù)的計算處理和能力較弱,不能提供良好的用戶界面,因此妨礙了對現(xiàn)場溫度變化的跟蹤與監(jiān)控,而計算機可以很好的彌補的這一缺點。用計算機與PLC 組成的主從式實時監(jiān)控,能夠充分發(fā)揮各自在工業(yè)控制中的優(yōu)勢,實現(xiàn)分散控制、集中監(jiān)控等全新功能。本采用西門子公司S7-200系列PLC,通過PLC串口通訊與計算機連接,監(jiān)控界面友好,運行。
1 PLC溫度控制
在鍋爐溫度控制中,電加熱鍋爐是控制工業(yè)中常用的設(shè)備,其溫度控制也是控制的一個重點。PLC溫度控制的結(jié)構(gòu)如圖1所示,PLC 通過加熱棒及風扇分別控制爐子的加熱及降溫。計算機則實現(xiàn)目標溫度的設(shè)定、動態(tài)顯示、參數(shù)的設(shè)定等功能,從而實現(xiàn)實時溫度監(jiān)控。
2 模塊構(gòu)成
處理、溫度調(diào)節(jié)等功能。在,溫一個溫度控制一般具有溫度采集、PLC的溫度控制中度的采集可以使用常用的溫度傳感器(熱電偶、熱電阻)。由溫度傳感器檢測來的不是的電壓(電流),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要經(jīng)過變送器的處理后才能被A/D轉(zhuǎn)換器識別并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字。根據(jù)所使用的溫度傳感器選用對應(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對溫度進行處理后,通過模擬量模塊輸出電流,電流可以通過調(diào)壓器來控制電源的開度(即一周期內(nèi)的導通比率),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)加熱強度,從而達到溫度調(diào)節(jié)的效果。其如圖2所示。
3 溫度PID控制的實現(xiàn)
對于模擬量的控制PID(比例+積分+微分)算法控制。S7-200 系列PLC有專門的PID回路指令,對模擬量進行PID控制十分方便。PID指令使用的算法:( n SP 為第n個采樣時刻的給定值,n為變量值,MX 為積分項值)PID 指令根據(jù)表格(TBL)中的輸入和配置信息對引用LOOP執(zhí)行PID 循環(huán)計算。在執(zhí)行PID 指令前,要建立一個參數(shù)表,一般要對表1 中的參數(shù)進行初始化處理。
portant;">在實際控制中,無論是給定量還是量都是工程實際值,它們的取值范圍都是不相同的。因此在進行PID運算前,必須將工程實際值化。PLC 在對模擬量進行PID運算后,對輸出產(chǎn)生的控制作用是在[0.0,1]范圍的值,不能驅(qū)動實際的驅(qū)動裝置,必須將其轉(zhuǎn)換成工程實際值。
1200模塊參數(shù)描述說明
由于電加熱爐具有較大的延時性,所以采輸出值,0.0~1.012 Kc數(shù)正數(shù)雙字,實數(shù)I 回路增益,正、負常數(shù)16 Ts I 采樣時間,單位為s,正20 Ti I 積分時間常數(shù),單位為min,24 Td I 微分時間常數(shù),單位為min,正數(shù)式控制。大致采用三段控制: 段,開始階段置電源為滿開度,以大的功率輸出克服熱慣性; 第二段,等到溫度達到一定值轉(zhuǎn)為PID控制; 第三段,接近設(shè)定點時置電源開度為0,提供一個保溫階段,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)實際設(shè)定。
PID參數(shù)的調(diào)節(jié)是很重要的,調(diào)節(jié)有很多,概括起來有兩大類:一是理論計算整定法。它主要是依據(jù)的數(shù)學模型,經(jīng)過理論計算確定控制器參數(shù)。二是工程整定,它主要依賴工程,直接在控制的試驗中進行,且簡單、易于。在工程實際中,控制難以建立起的數(shù)學模型,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)首先預選擇一個足夠短的采樣周期讓工作; (2)僅加入比例控制環(huán)節(jié),直到對輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩,記下這時的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期; (3)在一定的控制度下通過公式計算PID控制器的參數(shù)。
4 PLC 模塊與計算機通訊的設(shè)計
由于VB具有強大的圖形處理功能,界面可視化性強,而且操作簡單,容易實現(xiàn),故采用VB來實現(xiàn)機和下位機的通信。其下位急是S7-200系列PLC,機是通過RS-232 串行口與PLC 相連的計算機。S7-200 支持多種通訊,其中在口通訊下,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 與機的通訊。PLC 的CPU 處于STOP 時,口通訊被禁止,只有當CPU 處于RUN 時,才可使用口通訊。B30(這里選擇端口0)是口控制字節(jié),用來設(shè)定校驗、通訊協(xié)議、波特率等通訊參數(shù)。發(fā)送指令XMT 啟動端口下數(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 會產(chǎn)生中斷事件9,也可以發(fā)送完成狀態(tài)位45 的變化。接收指令RCV 可以初始化接收信息服務(wù),通過的通訊端口接收信息并存儲在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)內(nèi)。在接收完后一個字符時,端口0 產(chǎn)生中斷事件23. PLC 初始化程序如下:
機程序模塊部分
VB 帶有專門串行通訊的MSComm 控件,利用它只需設(shè)置幾個主要參數(shù)就可以實現(xiàn)PLC與計算機串行通訊。計算機采用VB編程,主要有監(jiān)控界面、當前溫度顯示、動態(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。通信參數(shù)設(shè)置程序如下:
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