1、吉林化工學(xué)院信控學(xué)院專業(yè)綜合設(shè)計說明書基于PLC的換熱站控制學(xué)生學(xué)號： 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 起止日期：2016.8.292016.9.18 吉林化工學(xué)院Jilin Institute of Chemical Technology專業(yè)綜合設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計題目 換熱站控制系統(tǒng)設(shè)計二、適用專業(yè) 測控技術(shù)與儀器專業(yè)三、設(shè)計目的 1. 了解換熱機(jī)組工藝流程； 2. 了解溫度、壓力、液位及流量等工藝參數(shù)的信號測量及傳輸方法； 3. 掌握PLC各種典型信號（二線制、四線制變送器及熱電阻、熱電偶）接線方法； 4. 掌握PID控制算法及其在PLC中的編程和離線仿真及調(diào)試方法； 5.

2、熟悉自控工程實踐設(shè)計及應(yīng)用的一般步驟和實現(xiàn)方法。四、設(shè)計任務(wù)及要求某換熱站工藝流程如下圖所示，一次網(wǎng)進(jìn)水由熱水鍋爐加熱，經(jīng)板式換熱器與二次網(wǎng)進(jìn)行換熱后再返回鍋爐。二次網(wǎng)循環(huán)水由循環(huán)泵P201加壓后進(jìn)行換熱器，加熱后進(jìn)入管網(wǎng)對居民住戶進(jìn)行循環(huán)供熱?？刂埔螅?二次網(wǎng)供水溫度PID控制：通過一次網(wǎng)調(diào)節(jié)閥V101進(jìn)行供水溫度定值控制；2二次網(wǎng)供水壓力PID控制：通過循環(huán)泵調(diào)頻進(jìn)行供水壓力定值控制；3補(bǔ)水箱水位限值控制：水箱水位小于低限時開補(bǔ)水閥，大于高限時關(guān)補(bǔ)水閥；4二次網(wǎng)回水壓力限值控制：回水壓力小于低限時啟動補(bǔ)水泵，大于高限時停泵；5連鎖控制（選做）：水箱水位小于低低限時，補(bǔ)水泵禁止運(yùn)行；二次網(wǎng)

3、回水壓力小于低低限時，循環(huán)泵禁止運(yùn)行；6流量/熱量累計（選做）：增加一次網(wǎng)流量和回水溫度儀表，實現(xiàn)流量和熱量累計。五、設(shè)計內(nèi)容1. 總結(jié)IO點(diǎn)表，并進(jìn)行PLC系統(tǒng)選型； 2. 設(shè)計控制系統(tǒng)IO信號接線圖紙； 3. 按上述控制要求編寫和設(shè)計PLC控制程序；4. 設(shè)計上位機(jī)操作畫面，包括工藝流程畫面、操作畫面、趨勢及報警等畫面；5. 撰寫設(shè)計說明書。六、設(shè)計時間及進(jìn)度安排設(shè)計時間共三周,具體安排如下表：周次設(shè) 計 內(nèi) 容設(shè)計時間第一周熟悉工藝流程和控制要求，總結(jié)IO點(diǎn)表，查找相關(guān)設(shè)計資料，進(jìn)行PLC系統(tǒng)選型，循環(huán)泵和補(bǔ)水泵電氣控制原理設(shè)計（選做），儀表選型（選做），IO信號接線設(shè)計?；綪LC程序

4、設(shè)計，掌握二、四線制及熱電阻接線方法，掌握信號傳輸與變換直線轉(zhuǎn)換計算。2016.8.29 2016.9.4第二周PLC程序設(shè)計；操作畫面設(shè)計；趨勢圖和報警畫面設(shè)計（選做）；仿真調(diào)試。學(xué)習(xí)PID控制器基本工作原理，掌握控制系統(tǒng)離線仿真調(diào)試方法。 2016.9.42016.9.11第三周完善程序和畫面，撰寫專業(yè)綜合設(shè)計說明書2016.9.11 2016.9.18七、指導(dǎo)教師評語及學(xué)生成績指導(dǎo)教師評語：2016年 月 日成績指導(dǎo)教師(簽字)：目 錄專業(yè)綜合設(shè)計任務(wù)書I第一章 緒論1第二章 換熱站的介紹及設(shè)計簡介22.1 換熱站的簡介22.2 換熱站控制系統(tǒng)的構(gòu)成與工藝流程圖22.3 換熱站控制系統(tǒng)的

5、組成22.3.1 換熱器22.3.2循環(huán)水泵32.3.3 閥門32.3.4 溫度計、壓力表32.3.5 PLC S7-30032.4 系統(tǒng)總體設(shè)計方案思路42.5 該方案要實現(xiàn)的控制功能4第三章 換熱站控制系統(tǒng)硬件設(shè)計53.1 IO點(diǎn)表與PLC的選型53.1.1 I/O點(diǎn)表的確定53.1.2 PLC的選型63.2 PLC的接線圖63.2.1 開關(guān)量輸入63.2.2 開關(guān)量輸出73.2.3 模擬量輸入73.2.4 模擬量輸出83.2.5主回路8第四章 換熱站控制系統(tǒng)下位機(jī)設(shè)計104.1 壓力信號數(shù)值轉(zhuǎn)換104.2 溫度信號數(shù)值轉(zhuǎn)換104.3 PID控制104.4 實型-整型的轉(zhuǎn)換114.5 循環(huán)

6、泵控制程序124.6 補(bǔ)水泵控制程序134.7 補(bǔ)水箱水位控制程序134.8二次回水補(bǔ)水控制程序14第五章 換熱站控制系統(tǒng)上位機(jī)設(shè)計155.1 WinCC軟件的簡介155.2 WinCC 組態(tài)軟件的使用155.2.1 創(chuàng)建新項目155.2.2 與下位機(jī)仿真連接165.2.3 創(chuàng)建連接變量165.2.4 畫面的建立17第六章 系統(tǒng)的調(diào)試196.1 運(yùn)行下位機(jī)系統(tǒng)196.1.1 打開仿真器196.1.2 下載程序196.1.3 運(yùn)行結(jié)果206.2 運(yùn)行上位機(jī)系統(tǒng)206.2.1 打開上位機(jī)206.2.2 運(yùn)行結(jié)果21實習(xí)總結(jié)22參考文獻(xiàn)23第一章 緒論可編程控制器（PLC）在國內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用極其廣

7、泛，隨著科技的發(fā)展，plc的開發(fā)與應(yīng)用把各國的工業(yè)推向自動化、智能化。強(qiáng)大的抗干擾能力使它在工業(yè)方面取代了微型計算機(jī)，方便的軟件編程使他代替了繼電器的繁雜連線，PLC的靈活、方便，效率高使它走進(jìn)人們的各個生活領(lǐng)域。隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對供暖質(zhì)量的需求也在逐步提高。在傳統(tǒng)的供熱模式下，為滿足供熱需求，換熱站內(nèi)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)多為人工調(diào)節(jié)，隨著室外溫度及熱負(fù)荷的不斷改變，不斷的人工調(diào)節(jié)二次供水溫度以保證用戶室內(nèi)能夠維持恒定的溫度。在這種情況下，人工調(diào)節(jié)必然存在較大偏差，只能夠根據(jù)經(jīng)驗達(dá)到粗調(diào)節(jié)，不能夠使居民室內(nèi)溫度恒定。為了改變這一情況，多年以來供熱行業(yè)一直在探討開發(fā)能充分適應(yīng)熱負(fù)荷不斷變化的

8、細(xì)調(diào)節(jié)運(yùn)行方式，以適應(yīng)熱負(fù)荷變化較大、調(diào)節(jié)頻率較高對系統(tǒng)平衡能力的需求，滿足熱用戶的合理需求，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行目的。換熱站是十九世紀(jì)末期，伴隨經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在集中供暖的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它利用熱水或蒸汽作為熱媒，由集中的熱源向一個城市或較大區(qū)域供應(yīng)熱能。集中供暖不僅為城市提供穩(wěn)定。、可靠的熱源，改善人民生活，而且與傳統(tǒng)的分散供熱相比，能節(jié)約能源和減少污染，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。通常換熱站內(nèi)部設(shè)備可分為兩個部分，即采暖系統(tǒng)和民用生活系統(tǒng)，目前我國換熱站大部分沒有民用熱水設(shè)施。今后隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高在換熱站內(nèi)應(yīng)該普及生活熱水系統(tǒng)，來提高集中供暖的效益。換熱站的

9、主要設(shè)備有：離心水泵、汽-水換熱器、熱水儲水箱、過濾器、補(bǔ)水泵調(diào)節(jié)閥熱媒參數(shù)調(diào)節(jié)和檢測儀表、防止用戶熱水供應(yīng)裝置生銹和結(jié)垢的設(shè)備等。換熱站內(nèi)還安裝有熱量表以及調(diào)節(jié)供熱量的自動調(diào)節(jié)裝置。但是目前來說大部分換熱站還不能實現(xiàn)全自動化無人值守，大部分缺乏控制手段，耗能嚴(yán)重造成資源的許多不必要的浪費(fèi)。第二章 換熱站的介紹及設(shè)計簡介2.1 換熱站的簡介換熱站按供熱形式分直供站和間供站，前者是電廠直接供用戶，溫度高，控制難，浪費(fèi)熱能。是最初電廠余熱福利供熱的產(chǎn)物。后來開始收費(fèi)，才有熱力公司。隨著商品經(jīng)濟(jì)發(fā)展，熱商品化，熱力公司開始提高供熱質(zhì)量，才有間供站，這屬于集中供熱。還有鍋爐供熱，省掉電廠環(huán)節(jié)，但是效率

10、低，污染大已近淘汰。集中供熱是發(fā)展方向，間供站為主。2.2 換熱站控制系統(tǒng)的構(gòu)成與工藝流程圖換熱站控制系統(tǒng)由以下3部分組成：1.測量儀表及變送器。用于對換熱站的運(yùn)行參數(shù)及室內(nèi)外溫度進(jìn)行測量，主要包括一二次供水溫度、室內(nèi)外溫度、二次側(cè)供水流量、一二次壓力等測量傳感器。2.執(zhí)行機(jī)構(gòu)。對于換熱站運(yùn)行的個調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行電動調(diào)節(jié)，主要由變頻器和泵電機(jī)組成。3.PLC和工控機(jī)。用對于換熱站運(yùn)行的自動控制和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測控制、記錄、統(tǒng)計、報警、報表打印等。換熱站與熱用戶的連接方式為間接連接方式，即一次供水與二次供水分開，如圖所示：圖2-1 地?zé)岬蛥^(qū)控制系統(tǒng)工藝流程圖2.3 換熱站控制系統(tǒng)的組成換熱站由換熱器

11、、循環(huán)泵、補(bǔ)水泵、變頻器、流量計、水泵、進(jìn)氣閥、減壓閥、自動排氣閥、止回閥、溫度表、壓力表等組成，下面就來逐一介紹它們在換熱站中所起的作用。2.3.1 換熱器 換熱器是換熱站結(jié)構(gòu)中一個最為重要的部分，它是連接一次管網(wǎng)和二次管網(wǎng)的中間環(huán)節(jié)，它的主要功能是將一次管網(wǎng)的蒸汽和循環(huán)水混合，加熱循環(huán)水送至用戶。換熱站種類很多，換熱器按照傳遞原理可以分為一下幾種形式：1.直接接觸式換熱器：利用冷熱流體直接接觸，彼此混合進(jìn)行換熱的換熱器。這類換熱器具有傳熱效率高、單位體積的傳熱面積大、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是僅適用于工藝上允許兩種流體混合的場合。2.蓄熱式換熱器：借助于由固體構(gòu)成的蓄熱體與熱流體

12、和冷流體交換接觸，把熱量從熱流體傳遞給冷流體的換熱器。這類換熱器具有結(jié)構(gòu)緊湊價格便宜、單位體積面積大的優(yōu)點(diǎn)。適合于汽汽熱交換的場所。3.間壁式換熱器：利用間壁將進(jìn)行熱交換的冷熱兩種流體隔開，互不接觸，熱量由熱流體通過間壁傳遞給冷流體的換熱器。間壁式換熱器是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的換熱器。4.中間載熱體式換熱器：把兩個間壁式換熱器由在其中循環(huán)的載熱體連接起來的換熱器。工業(yè)中，最為常見的是管殼式換熱器、板式換熱器以及其他的各種緊湊高效的新型換熱器。2.3.2循環(huán)水泵換熱站的水利循環(huán)以及補(bǔ)水定壓都需要水泵，水泵的種類很多，按工作原理分為：1.葉片式水泵：它對流體的壓送是靠裝有葉片的葉輪的高速旋轉(zhuǎn)完成

13、的。包括離心泵、軸流泵、混流泵的等。2.容積式水泵：它對液體的壓送是靠泵體工作室的容積的改變完成的。如活塞式往復(fù)泵、轉(zhuǎn)子泵等。3.其他類型：上述的兩種泵。如螺旋泵、射流泵、水錘泵、水輪泵以及氣升泵等。他們都是利用高速液流的動能來輸送液體的。2.3.3 閥門換熱站中用到進(jìn)氣閥、減壓閥、自動排氣閥、止回閥等。自動排氣閥是用來排出管道中蒸汽冷凝水，進(jìn)氣閥用來調(diào)節(jié)蒸汽量，減壓閥是用來調(diào)節(jié)減少蒸汽的壓力，止回閥是為了防止系統(tǒng)中的水倒流。2.3.4 溫度計、壓力表換熱站中采用溫度計、壓力計來測量進(jìn)氣、出氣、供水、出水溫度和壓力，給其運(yùn)行調(diào)節(jié)提供依據(jù)。2.3.5 PLC S7-300可編程邏輯控制器實質(zhì)是一

14、種專用于工業(yè)控制的計算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機(jī)相同，基本構(gòu)成為：電源可編程邏輯控制器的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此，可編程邏輯控制器的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去中央處理單元(CPU)中央處理單元（CPU）是可編程邏輯控制器的控制中樞。它按照可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)行時，首

15、先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。為了進(jìn)一步提高可編程邏輯控制器的可靠性，對大型可編程邏輯控制器還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。存儲器存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。輸入輸出接口電路1現(xiàn)

16、場輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是可編程邏輯控制器與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。2現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用可編程邏輯控制器通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號。功能模塊如計數(shù)、定位等功能模塊。2.4 系統(tǒng)總體設(shè)計方案思路換熱站控制系統(tǒng)的控制是一個多層次的復(fù)雜控制系統(tǒng)。由換熱站控制柜和檢測控制系統(tǒng)構(gòu)成，控制柜完成循環(huán)水泵系統(tǒng)和補(bǔ)水系統(tǒng)的控制功能。PLC可以根據(jù)室外溫度傳感器測量的室外溫度對一次供氣量進(jìn)行控制，以達(dá)到對二次供水溫度進(jìn)行控制，提高供熱質(zhì)量的目的。PLC通過壓力傳感器和變頻器來實現(xiàn)對二次供水壓力的控制。換

17、熱站的運(yùn)行程序獨(dú)立存在于其控制系統(tǒng)PLC內(nèi)，能夠脫離上位機(jī)監(jiān)控管理軟件而獨(dú)立運(yùn)行，其運(yùn)行可以通過中央控制室上位機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)來觀察并實施調(diào)整。2.5 該方案要實現(xiàn)的控制功能1二次網(wǎng)供水溫度PID控制：通過一次網(wǎng)調(diào)節(jié)閥V101進(jìn)行供水溫度定值控制；2二次網(wǎng)供水壓力PID控制：通過循環(huán)泵調(diào)頻進(jìn)行供水壓力定值控制；3補(bǔ)水箱水位限值控制：水箱水位小于低限時開補(bǔ)水閥，大于高限時關(guān)補(bǔ)水閥；4二次網(wǎng)回水壓力限值控制：回水壓力小于低限時啟動補(bǔ)水泵，大于高限時停泵；5連鎖控制：水箱水位小于低低限時，補(bǔ)水泵禁止運(yùn)行；二次網(wǎng)回水壓力小于低低限時，循環(huán)泵禁止運(yùn)行。第三章 換熱站控制系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 IO點(diǎn)表與PLC

18、的選型3.1.1 I/O點(diǎn)表的確定I/O點(diǎn)表的意思是現(xiàn)場需要采集的點(diǎn)數(shù)，分開關(guān)量輸入、輸出，模擬量輸入、輸出。以此來配置PLC需要多少I/O模塊。事先把點(diǎn)表定義好也是給后面寫程序提供方便的。表3-1 I/O點(diǎn)表序號IO標(biāo)識中文說明IO類型PLC地址備注量程1V102補(bǔ)水閥啟動DOQ0.02P201循環(huán)泵啟動DII0.03P201循環(huán)泵停止DII0.14P201循環(huán)泵故障DII0.25P201循環(huán)泵運(yùn)行DII0.36P201循環(huán)泵啟動DOQ0.17P202補(bǔ)水泵啟動DII0.48P202補(bǔ)水泵停止DII0,59P202補(bǔ)水泵故障DII0.610P202補(bǔ)水泵運(yùn)行DII0.711P202補(bǔ)水泵啟動

19、DOQ0.212V101調(diào)節(jié)閥開度反饋AIPIW2562線制，4-20mA13P201循環(huán)泵頻率反饋AIPIW2582線制，4-20mA14PT101一次網(wǎng)進(jìn)水壓力AIPIW2602線制，4-20mA0-1.6MPa15PT201二次網(wǎng)回水壓力AIPIW2622線制，4-20mA0-1.6MPa16PT202二次網(wǎng)供水壓力AIPIW2642線制，4-20mA0-1.6MPa17LT補(bǔ)水箱液位AIPIW2660-5m18TT101一次網(wǎng)進(jìn)水溫度AIPIW268熱電阻3線制接法19TT201二次網(wǎng)回水溫度AIPIW270熱電阻3線制接法20TT202二次網(wǎng)供水溫度AIPIW272熱電阻3線制接法2

20、1V101調(diào)節(jié)閥開度控制AOPQW28822P201循環(huán)泵頻率控制AOPQW2903.1.2 PLC的選型不同型號的PLC的結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、質(zhì)量系統(tǒng)、編程方式和價格等各有不同，適用的場合也各有側(cè)重。因此，合理的選用PLC，對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。表3-2 PLC的選型序號型號名稱數(shù)量備注16ES7 331-1KF02-0AB0模擬量輸入模塊(8路)126ES7 332-5HF00-0AB0模擬輸出模塊(8路)136ES7 307-1EA01-0AA0電源模塊(5A)146ES7 315-2EH14-0AB0CPU315-PN/DP, 128K內(nèi)存156ES7 9

21、53-8LG11-0AA0SIMATIC Micro內(nèi)存卡64KByte(MMC)166ES7 392-1AJ00-0AA020針前連接器276ES7 392-1AM00-0AA040針前連接器286ES7 390-1AE80-0AA0導(dǎo)軌(480mm)19控制柜8006002200110繼電器1611開關(guān)電源24V/150W112柜內(nèi)附材（信號線、端子排、線槽等）若干3.2 PLC的接線圖3.2.1 開關(guān)量輸入信號從+24V流出，從各輸入端口流入，控制循環(huán)泵和補(bǔ)水泵的運(yùn)行。圖3-1 開關(guān)量輸入cad圖3.2.2 開關(guān)量輸出信號從外接電源+24V的“+”端流入開關(guān)量輸出模塊的“L+”端，從各輸

22、出端口流出，最后流入“com”端口，控制補(bǔ)水閥、循環(huán)泵、補(bǔ)水泵的啟動線圈。圖3-2 開關(guān)量輸出CAD圖3.2.3 模擬量輸入將各傳感器采集來的模擬量信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字量信號，以供PLC進(jìn)行存儲和運(yùn)算等操作。圖3-3 模擬量輸入CAD圖3.2.4 模擬量輸出將PLC運(yùn)算后的數(shù)字信號轉(zhuǎn)變成模擬信號，輸出到各控制器件，完成軟件對硬件的控制操作。圖3-4 模擬量輸出CAD圖3.2.5 電器控制原理當(dāng)總開關(guān)閉合，控制系統(tǒng)開始供電，電源指示燈L0亮，指示電源正常供電。當(dāng)按下SB1按鈕時，循環(huán)泵控制線圈吸合，循環(huán)泵開始工作，并完成自鎖，持續(xù)運(yùn)行，循環(huán)泵運(yùn)行指示燈L1亮，指示循環(huán)泵正常運(yùn)行。當(dāng)熱繼電器斷電保護(hù)時，

23、常閉觸點(diǎn)斷開，循環(huán)泵停止運(yùn)行，L1滅，常開觸點(diǎn)閉合，循環(huán)泵故障指示燈L2亮，指示循環(huán)泵故障，；當(dāng)按下SB2按鈕時，補(bǔ)水泵控制線圈吸合，補(bǔ)水泵開始工作，并完成自鎖，持續(xù)運(yùn)行，補(bǔ)水泵運(yùn)行指示燈L3亮，指示補(bǔ)水泵正常運(yùn)行。當(dāng)熱繼電器斷電保護(hù)時，常閉觸點(diǎn)斷開，補(bǔ)水泵停止運(yùn)行，L3滅，常開觸點(diǎn)閉合，補(bǔ)水泵故障指示燈L4亮，指示補(bǔ)水泵故障。圖3-5 主回路CAD圖圖3-6 控制回路CAD圖第四章 換熱站控制系統(tǒng)下位機(jī)設(shè)計4.1 壓力信號數(shù)值轉(zhuǎn)換將采集來的壓力和液位信號利用FC105進(jìn)行整型值-實型值的轉(zhuǎn)換公式：OUT = (FLOAT (IN) - K1)/(K2 - K1) * (HI_LIM - O_

24、LIM) + LO_LIM常數(shù)K1和K2根據(jù)輸入值是BIPOLAR還是UNIPOLAR設(shè)置BIPOLAR：假定輸入整型值介于-27648與27648之間，因此K1 = -27648.0，K2 = +27648.0UNIPOLAR：假定輸入整型值介于0和27648之間，因此K1 = 0.0，K2 = +27648.圖4-1 壓力信號數(shù)值轉(zhuǎn)換4.2 溫度信號數(shù)值轉(zhuǎn)換對采集來的溫度信號進(jìn)行整型-長整型-浮點(diǎn)數(shù)的轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算。將采集來的參數(shù)除以10，就是實際溫度。圖4-2 溫度信號數(shù)值轉(zhuǎn)換4.3 PID控制利用PID通過持續(xù)的輸入和輸出變量來控制工藝過程。可以使用連續(xù)控制器作為PID固定設(shè)

25、定值控制器或在多循環(huán)控制中作為層疊、混料或比率控制器。該控制器的功能基于使用模擬信號的采樣控制器的PID控制算法，必要時可以通過加入脈沖發(fā)生器階段進(jìn)行擴(kuò)展，為使用成比例執(zhí)行機(jī)構(gòu)的兩個或三個步驟控制器生成脈沖持續(xù)時間調(diào)制輸出信號。圖4-3 PID控制器4.4 實型-整型的轉(zhuǎn)換將實型值利用FC106進(jìn)行實型-整型的轉(zhuǎn)換公式：OUT = (IN - O_LIM)/(HI_LIM - O_LIM) * (K2 - K1) + K1，并根據(jù)輸入值是BIPOLAR還是UNIPOLAR設(shè)置常數(shù)K1和K2。BIPOLAR：假定輸出整型值介于-27648和27648之間，因此，K1 = -27648.0，K2

26、= +27648.0UNIPOLAR：假定輸出整型值介于0和27648之間，因此，K1 = 0.0，K2 = +27648.0圖4-4 實型-整型轉(zhuǎn)換4.5 循環(huán)泵控制程序利用“啟-保-?！背绦蚩刂蒲h(huán)泵的啟停，并用指示燈指示循環(huán)泵運(yùn)行狀態(tài)。圖4-5 循環(huán)泵控制4.6 補(bǔ)水泵控制程序利用“啟-保-?！背绦蚩刂蒲a(bǔ)水泵的啟停，并用指示燈指示補(bǔ)水泵運(yùn)行狀態(tài)。圖4-6 補(bǔ)水泵控制4.7 補(bǔ)水箱水位控制程序當(dāng)補(bǔ)水箱液位小于0.5m時開啟補(bǔ)水閥，當(dāng)液位大于4.5m時關(guān)閉補(bǔ)水閥。圖4-7 補(bǔ)水箱水位控制4.8二次回水補(bǔ)水控制程序當(dāng)二次回水壓力不足0.3MPa時開啟補(bǔ)水泵，當(dāng)壓力高于1.0MPa時關(guān)閉補(bǔ)水閥。

27、圖4-8 二次回水補(bǔ)水控制第五章 換熱站控制系統(tǒng)上位機(jī)設(shè)計5.1 WinCC軟件的簡介SIMATIC WinCC(Windows Control Center)-視窗控制中心，它是第一個使用最新的32位技術(shù)的過程監(jiān)視系統(tǒng)，具有良好的開放性和靈活性。一方面，是其高水平的創(chuàng)新，它使用戶在早期就認(rèn)識到即將到來的發(fā)展趨勢并予以實現(xiàn)；另一方面，是其基于標(biāo)準(zhǔn)的長期產(chǎn)品策略，可確保用戶的投資利益。WinCC基本系統(tǒng)是很多應(yīng)用程序的核心。它包含以下九大部件：1.變量管理器:變量管理器（tag management）管理WinCC中所使用的外部變量，內(nèi)部變量和通訊驅(qū)動程序。2圖形編輯器:圖形編輯器（graphi

28、cs designer）用于設(shè)計各種圖形畫面。3報警記錄:報警記錄（alarm logging）負(fù)責(zé)采集和歸檔報警消息。4變量歸檔:變量歸檔（tag logging）負(fù)責(zé)處理測量值，并長期存儲所記錄的過程值。5報表編輯器:報表編輯器（report designer）提供許多標(biāo)準(zhǔn)的報表，也可以設(shè)計各種格式的報表，并可按照預(yù)定的時間進(jìn)行打印。6全局腳本:全局腳本（global script）是系統(tǒng)設(shè)計人員用ANSI-C及Visual Basic 編寫的代碼，以滿足項目的需要。7文本庫:文本庫（text library）編輯不同語言版本下的文本消息。8用戶管理器:用戶管理器（user adminis

29、trator）用來分配，管理和監(jiān)控用戶對組態(tài)和運(yùn)行系統(tǒng)的訪問權(quán)限。9交叉引用表:交叉引用表（cross-reference）負(fù)責(zé)搜索在畫面，函數(shù)，歸檔和消息中所使用的變量，函數(shù)，OLE對象和ActiveX控件。5.2 WinCC 組態(tài)軟件的使用5.2.1 創(chuàng)建新項目第一步，新建單用戶項目，如圖5-1所示。第二步，選擇存儲位置，項目命名后完成創(chuàng)建。圖5-1 新建單用戶項目5.2.2 與下位機(jī)仿真連接在變量管理處右鍵添加新的驅(qū)動，找到SIMATIC S7 Protocol Suite添加，在屬性里面選擇MPI的地址寫下，這樣就能與下位機(jī)實現(xiàn)仿真連接，如圖4-2。圖5-2 添加驅(qū)動程序5.2.3 創(chuàng)

30、建連接變量右鍵MPI添加新的驅(qū)動鏈接，建立與下位機(jī)實現(xiàn)通訊仿真的變量，根據(jù)下位機(jī)的符號表，依次建立變量，建立結(jié)果如下圖5-3。圖5-3 變量建立5.2.4 畫面的建立在圖形編輯器下，分別建立所需要的畫面，此系統(tǒng)需要一個用戶登陸畫面，一個工藝流程畫面。畫面顯示如下圖5-4、5-5。圖5-4 用戶登錄界面圖5-5 工藝流程界面第六章 系統(tǒng)的調(diào)試6.1 運(yùn)行下位機(jī)系統(tǒng)6.1.1 打開仿真器點(diǎn)擊打開仿真器，插入要觀察的變量如圖6-1所示圖6-1 仿真器6.1.2 下載程序?qū)⒊绦蛳螺d到仿真器中，如圖6-2所示圖6-2 下載程序6.1.3 運(yùn)行結(jié)果點(diǎn)擊RUN-P按鈕，運(yùn)行系統(tǒng)，輸入數(shù)據(jù)，觀察各數(shù)據(jù)情況，如圖6-3所示圖6-3 下位機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果6.2 運(yùn)行上位機(jī)系統(tǒng)6.2.1 打開上位機(jī)打開WinCC軟件，進(jìn)入圖形編輯窗口，點(diǎn)擊運(yùn)行系統(tǒng)，如圖6-4所示圖6-4 上位機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行6.2.2 運(yùn)行結(jié)果待畫面加載完畢后，觀察上位機(jī)數(shù)據(jù)顯示，如圖6-5所示圖6-5 上位機(jī)運(yùn)行結(jié)果實習(xí)總結(jié)本次設(shè)計是基于PLC的換熱站控制，首先非常感謝曹老師對我的指導(dǎo)與幫助。在