換熱站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

吉林化工學(xué)院信控學(xué)院專業(yè)綜合設(shè)計(jì)說明書 換熱站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生學(xué)號(hào)： 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 起止日期：2016.08.292016.09.18吉林化工學(xué)院Jilin Institute of Chemical Technology專業(yè)綜合設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目 換熱站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、適用專業(yè) 測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)三、設(shè)計(jì)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(hào)測(cè)量及傳輸方法； 3. 掌握PLC各種典型信號(hào)（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. 熟悉自控工程實(shí)踐設(shè)計(jì)及應(yīng)用的一般步驟和實(shí)現(xiàn)方法。四、設(shè)計(jì)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(duì)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(shí)開補(bǔ)水閥，大于高限時(shí)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(shí)啟動(dòng)補(bǔ)水泵，大于高限時(shí)停泵；5連鎖控制（選做）：水箱水位小于低低限時(shí)，補(bǔ)水泵禁止運(yùn)行；二次網(wǎng)回水壓力小于低低限時(shí)，循環(huán)泵禁止運(yùn)行；6流量/熱量累計(jì)（選做）：增加一次網(wǎng)流量和回水溫度儀表，實(shí)現(xiàn)流量和熱量累計(jì)。五、設(shè)計(jì)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(jì)控制系統(tǒng)IO信號(hào)接線圖紙； 3. 按上述控制要求編寫和設(shè)計(jì)PLC控制程序；4. 設(shè)計(jì)上位機(jī)操作畫面，包括工藝流程畫面、操作畫面、趨勢(shì)及報(bào)警等畫面；5. 撰寫設(shè)計(jì)說明書。六、設(shè)計(jì)時(shí)間及進(jìn)度安排設(shè)計(jì)時(shí)間共三周,具體安排如下表：周次設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容設(shè)計(jì)時(shí)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(jì)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(jì)（選做），儀表選型（選做），IO信號(hào)接線設(shè)計(jì)。基本PLC程序設(shè)計(jì)，掌握二、四線制及熱電阻接線方法，掌握信號(hào)傳輸與變換直線轉(zhuǎn)換計(jì)算。2016.8.29- 2016.9.4第二周PLC程序設(shè)計(jì)；操作畫面設(shè)計(jì)；趨勢(shì)圖和報(bào)警畫面設(shè)計(jì)（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。 2016.9.4- 2016.9.11第三周完善程序和畫面，撰寫專業(yè)綜合設(shè)計(jì)說明書2016.9.11- 2016.9.18七、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及學(xué)生成績(jī)指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：2016年 月 日成績(jī)指導(dǎo)教師(簽字)：目 錄第1章 摘要1第2章 換熱站系統(tǒng)的工藝22.1換熱站系統(tǒng)的構(gòu)成22.2 系統(tǒng)的工藝流程22.3 系統(tǒng)的功能及控制要求2第3章 系統(tǒng)硬件選型43.1 PLC的選型43.2 I/O點(diǎn)表43.3 電源選型43.4 CPU選型53.5 數(shù)字量輸入輸出模塊選型53.6 硬件選型表5第4章 換熱站的接線設(shè)計(jì)64.1 主回路和二次回路64.2 數(shù)字量輸入/輸出回路64.3模擬量輸入/輸出回路7第5章 下位機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)85.1 分析控制要求85.2硬件組態(tài)85.3 編輯符號(hào)表85.4編輯下位機(jī)梯形圖程序9第6章 上位機(jī)監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)136.1 Wincc組態(tài)軟件簡(jiǎn)介136.2 Wincc組態(tài)軟件使用136.3 變量的鏈接146.4 畫面的建立156.5 液位報(bào)警畫面的建立176.6 變量記錄與溫度歷史趨勢(shì)176.7 壓力實(shí)時(shí)趨勢(shì)186.8 PID仿真調(diào)節(jié)畫面19結(jié) 論20參考文獻(xiàn)21第1章 摘要隨著大規(guī)模集成電路和微處理器在PLC中的應(yīng)用，使PLC的功能不斷得到增強(qiáng)，產(chǎn)品得到飛速發(fā)展。由于PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。因此PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來，是無(wú)法取代的，備受國(guó)內(nèi)外工程技術(shù)人員和工業(yè)界廠商的極大關(guān)注。通過PLC和上位機(jī)對(duì)二次網(wǎng)供水管道的壓力和二次網(wǎng)回水管道的壓力進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控，同時(shí)在PLC中采用PID算法，從而可以通過控制循環(huán)泵和補(bǔ)水泵的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)恒壓控制，同時(shí)也通過對(duì)二次網(wǎng)供水溫度的自動(dòng)監(jiān)控，從而通過控制一次網(wǎng)進(jìn)水處的調(diào)節(jié)閥開度來實(shí)現(xiàn)恒溫控制，實(shí)現(xiàn)了換熱站系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行與人機(jī)交互。文中介紹了一種基于PLC和WINCC的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)方案，針對(duì)過程控制裝置中的換熱站供水溫度控制系統(tǒng)，通過介紹系統(tǒng)軟硬件構(gòu)成及其特點(diǎn)。論述了PLC和WINCC如何實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)控。實(shí)踐證明，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)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)換熱系統(tǒng)工藝流程的控制。系統(tǒng)上位機(jī)采用西門子WINCC工程組態(tài)軟件，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)啟動(dòng)和停止的控制、參數(shù)設(shè)定、報(bào)警組態(tài)、歷史數(shù)據(jù)查詢、報(bào)表打印等功能。第2章 換熱站系統(tǒng)的工藝2.1換熱站系統(tǒng)的構(gòu)成（1）換熱站就地監(jiān)控系統(tǒng)：以S7_300控制器為核心，現(xiàn)場(chǎng)的溫度、壓力、流量、熱量、液位、閥門開度、變頻器頻率、泵的起停狀態(tài)等傳到控制器，由其進(jìn)行判斷和處理，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的就地控制。（2）現(xiàn)場(chǎng)儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)：包括壓力、溫度、液位、流量、熱量等傳感器和變送器、閥門執(zhí)行器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。（3）通訊系統(tǒng)：以遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)中心控制室和換熱站就地監(jiān)控系統(tǒng)的通訊；以雙絞線（以太網(wǎng)）為傳輸介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)中控室內(nèi)部工作站與廠區(qū)辦公管理系統(tǒng)通訊。2.2 系統(tǒng)的工藝流程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(duì)居民住戶進(jìn)行循環(huán)供熱。 圖2-1 換熱站工藝流程圖 2.3 系統(tǒng)的功能及控制要求本系統(tǒng)的功能可分為監(jiān)視功能和控制功能：(1)監(jiān)視功能主要包括：數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)顯示兩部分。(2) 控制功能主要包括：對(duì)循環(huán)泵及補(bǔ)水泵的控制，以及一次網(wǎng)調(diào)節(jié)閥開度和二次網(wǎng)補(bǔ)水閥啟停的控制?？刂埔螅海?） 二次網(wǎng)供水溫度PID控制：對(duì)二次網(wǎng)供水溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過對(duì)二次網(wǎng)供水溫度的PID運(yùn)算，調(diào)節(jié)一次網(wǎng)調(diào)節(jié)閥V101的開度，從而進(jìn)行供水溫度定值控制；（2） 二次網(wǎng)供水壓力PID控制：對(duì)二次網(wǎng)供水壓力實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過對(duì)二次網(wǎng)供水壓力的PID運(yùn)算，控制變頻器輸出頻率，間接地控制水泵的轉(zhuǎn)速，從而進(jìn)行供水壓力的定值控制；（3） 補(bǔ)水箱水位限值控制：通過液位變送器對(duì)水位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，水當(dāng)箱水位小于低限時(shí)開補(bǔ)水閥，大于高限時(shí)關(guān)補(bǔ)水閥；（4） 二次網(wǎng)回水壓力限值控制：通過壓力變送器對(duì)二次網(wǎng)回水壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)回水壓力小于低限時(shí)啟動(dòng)補(bǔ)水泵，大于高限時(shí)停泵；（5） 連鎖控制：水箱水位小于低低限時(shí)，補(bǔ)水泵禁止運(yùn)行；二次網(wǎng)回水壓力小于低低限時(shí)，循環(huán)泵禁止運(yùn)行；（6） 流量/熱量累計(jì)：增加一次網(wǎng)流量和回水溫度儀表，實(shí)現(xiàn)流量和熱量累計(jì)。第3章 系統(tǒng)硬件選型3.1 PLC的選型在本控制系統(tǒng)中，所需的開關(guān)量輸入為6點(diǎn)，分別為補(bǔ)水泵的啟動(dòng)、停止、運(yùn)行、故障和循環(huán)泵的運(yùn)行、故障。所需的開關(guān)量輸出為2點(diǎn)，分別為補(bǔ)水泵啟動(dòng)、補(bǔ)水閥啟動(dòng)?？紤]到系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和維修方便性，選擇模塊式PLC。S7_300 PLC一般包括CPU（中央處理單元）、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口、電源等。3.2 I/O點(diǎn)表表3-1 IO點(diǎn)表序號(hào)IO標(biāo)識(shí)中文說明IO類型PLC地址量程1V101調(diào)節(jié)閥開度控制AOPQW2880-100%2V101調(diào)節(jié)閥開度反饋AIPIW2560-100%3V102補(bǔ)水閥啟動(dòng)DOQ0.04P201循環(huán)泵頻率控制AOPQW2900-50HZ5P201循環(huán)泵頻率反饋AIPIW2580-50HZ8P201循環(huán)泵故障DII0.29P201循環(huán)泵運(yùn)行DII0.310P201循環(huán)泵啟動(dòng)DOQ0.111P202補(bǔ)水泵啟動(dòng)DII0.412P202補(bǔ)水泵停止DII0.513P202補(bǔ)水泵故障DII0.614P202補(bǔ)水泵運(yùn)行DII0.715P202補(bǔ)水泵啟動(dòng)DOQ0.216PT101一次網(wǎng)進(jìn)水壓力AIPIW2600-1.0Mpa17TT101一次網(wǎng)進(jìn)水溫度AIPIW26218PT201二次網(wǎng)回水壓力AIPIW2640-1.0Mpa19TT201二次網(wǎng)回水溫度AIPIW26620PT202二次網(wǎng)供水壓力AIPIW2680-1.0Mpa21PT202二次網(wǎng)供水溫度AIPIW27022LT補(bǔ)水箱水位AIPIW2720-5m 3.3 電源選型 24V直流傳感器電源可以作為CPU本機(jī)和數(shù)字量擴(kuò)展模塊的輸入、擴(kuò)展模塊（如模擬量模塊）的供電電源以及外部傳感器電源使用。如果容量不能滿足所有需求，則必須增加外部24V直流電源。此系統(tǒng)選用PS307 5A，型號(hào)為6ES7 307-1EAO1-0AA0。3.4 CPU選型300PLC中CPU作為整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，主要有運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線構(gòu)成，此外還有外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。由于本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中用到了變頻器，考慮到變頻器與PLC的PROFIBUS通訊，所以選擇CPU 6ES7 315-2EH14-0AB0。3.5 數(shù)字量輸入輸出模塊選型輸入模塊和輸出模塊通常稱為 I/O 模塊或 I/O 單元。PLC 的對(duì)外功能主要是通過各種 I/O 接口模塊與外界聯(lián)系而實(shí)現(xiàn)的。輸入模塊和輸出模塊是 PLC 與現(xiàn)場(chǎng) I/O 裝置或設(shè)備之間的連接部件。起著 PLC 與外部設(shè)備之間傳遞信息的作用。通常 I/O 模塊上還有狀態(tài)顯示和 I/O 接線端子排，以便于連接和監(jiān)視。 由于所需的開關(guān)量輸入為6點(diǎn)，所需的開關(guān)量輸出為2點(diǎn)，所以選擇16點(diǎn)輸入的DI模塊和16點(diǎn)輸出的DO模塊即可，多余的I/O點(diǎn)用來備用和擴(kuò)展。因此選擇數(shù)字量輸入型號(hào)為6ES7 321_1BH00_0AA0，數(shù)字量輸出型號(hào)為6ES7 322_1BH00_0AA0。由于所需的模擬量輸入為9路，所需的開關(guān)量輸出為2路，所以選擇兩個(gè)8路輸入的DI模塊和一個(gè)8路輸出的DO模塊即可，多余的用來備用和擴(kuò)展。因此選擇模擬量輸入型號(hào)為6ES7 331-1KF02-0AB0，數(shù)字量輸出型號(hào)為 6ES7 332-5HF00-0AB0。3.6 硬件選型表為使系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行，在進(jìn)行硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分了解各硬件設(shè)備的工作原理，以便選擇合適的型號(hào)，如表3-2所示。表3-2 硬件選型表序列符號(hào)名稱型號(hào)/規(guī)格個(gè)數(shù)1CPUCPU6ES7 315-2EH14-0AB012PS電源模塊(5A)6ES7 307-1EA01-0AA013DI數(shù)字量輸入模塊16位6ES7 321-1BH00-0AA014DO數(shù)字量輸出模塊16位6ES7 322-1BH00-0AA015AI模擬量輸入模塊8路6ES7 331-1KF02-0AB026AO模擬量輸出模塊8路6ES7 332-5HF00-0AB017QS三相空氣開關(guān)18FU熔斷器19KM交流接觸器CJX2-09210KH熱繼電器AC380V211KA繼電器MY4N-J413SB按鈕LA58614SA轉(zhuǎn)換開關(guān)LA391第4章 換熱站的接線設(shè)計(jì)4.1 主回路和二次回路補(bǔ)水泵和循環(huán)泵都是由三項(xiàng)380V電壓供電，經(jīng)總空開QS1供電，通過交流接觸器KM1控制補(bǔ)水泵的啟停，通過KM2控制變頻器的啟停，通過控制變頻器的頻率來控制循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速。二次回路中包括：本地的手動(dòng)操作和遠(yuǎn)程PLC控制，手動(dòng)控制時(shí)，即按下SB1，交流接觸器吸合，使補(bǔ)水泵啟動(dòng)，按下按鈕SB2交流接觸器斷開，補(bǔ)水泵停止工作，循環(huán)泵的控制同理。遠(yuǎn)程控制時(shí)由PLC程序進(jìn)行處理，通過Q點(diǎn)輸出給中間繼電器，從而控制泵的啟停。 圖4-1 主控制回路圖 4-2 二次回路4.2 數(shù)字量輸入/輸出回路數(shù)字量輸入信號(hào)主要包括：補(bǔ)水泵啟動(dòng)信號(hào)I0.0，停止信號(hào)I0.1，以及補(bǔ)水泵反饋信號(hào)運(yùn)行及故障，循環(huán)泵運(yùn)行和故障。數(shù)字量輸出信號(hào)主要包括：變頻器的啟動(dòng)命令Q0.1，補(bǔ)水泵的啟動(dòng)命令Q0.2，以及補(bǔ)水閥的啟動(dòng)命令Q0.0。 圖4-3 數(shù)字量輸入輸出回路4.3模擬量輸入/輸出回路模擬量輸入主要包括擴(kuò)：一次網(wǎng)進(jìn)水壓力及溫度，二次網(wǎng)供水壓力及溫度，二次網(wǎng)回水壓力及溫度，變頻器頻率反饋，以及調(diào)節(jié)閥開度反饋。模擬量輸出主要包括：調(diào)節(jié)閥來讀的控制，以及比拼其頻率的控制。 圖4-4 模擬量輸入輸出回路第5章 下位機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1 分析控制要求通過分析控制任務(wù)要求，本系統(tǒng)要對(duì)溫度、壓力、變頻器和調(diào)節(jié)閥的反饋量進(jìn)行采集，對(duì)變頻器和調(diào)節(jié)閥的PID調(diào)節(jié)，以及簡(jiǎn)單的離散邏輯控制。所以為了使程序更清晰，編程時(shí)調(diào)用了多個(gè)功能塊，其中溫度采集FC1，邏輯控制FC2，壓力采集FC3，變頻器和調(diào)劑發(fā)反饋FC4，液位采集FC5，以及模擬量輸出FC6。所以設(shè)計(jì)程序時(shí)OB1中只對(duì)子程序進(jìn)行調(diào)用，其中的PID要在OB35中進(jìn)行調(diào)節(jié)。5.2硬件組態(tài)根據(jù)選型在SIMATIC300站點(diǎn)進(jìn)行硬件組態(tài)。如圖5-1所示。 圖5-1 硬件組態(tài)5.3 編輯符號(hào)表定義符號(hào)地址，為相應(yīng)的I/O點(diǎn)編輯符號(hào)。如圖5-2所示。圖5-2 符號(hào)表5.4編輯下位機(jī)梯形圖程序根據(jù)工作過程編輯梯形圖。（1） 利用FC105，將由模擬量采集模塊采集并轉(zhuǎn)換為027648的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為實(shí)際的壓力值，程序如下。圖5-3 壓力采集（2） 將模擬量采集的溫度值，進(jìn)行由整形到長(zhǎng)整形的變換，再有長(zhǎng)整形轉(zhuǎn)變?yōu)楦↑c(diǎn)數(shù)，最后進(jìn)行浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算，即將采集值除以10，得到實(shí)際的溫度值。圖5-4 溫度采集（3）將PID運(yùn)算之后的值送到FC106中，經(jīng)過FC106的轉(zhuǎn)換將實(shí)際的頻率轉(zhuǎn)換為027648的數(shù)字量，再由模擬量輸出模塊將這個(gè)數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)輸出。圖5-5 模擬量輸出（4） 對(duì)進(jìn)水閥的控制分為：通過上微機(jī)操作畫面手動(dòng)控制，和自動(dòng)控制。圖5-6 進(jìn)水閥啟動(dòng)停止控制通過對(duì)補(bǔ)水箱水位的實(shí)時(shí)監(jiān)控，將采集的液位值與設(shè)定的液位值上限進(jìn)行較，如果采集值大于設(shè)定值則關(guān)閉進(jìn)水閥，同理將采集的液位值與設(shè)定的液位下限比較，如果采集值小于設(shè)定值則打開進(jìn)水閥。圖5-7 液位控制（5）對(duì)進(jìn)水泵的控制分為：通過上位機(jī)畫面手動(dòng)控制，和通過按鈕啟停，和自動(dòng)控制。圖5-8 補(bǔ)水泵啟動(dòng)停止控制通過對(duì)二次網(wǎng)回水壓力的實(shí)時(shí)監(jiān)控，將采集的壓力值與設(shè)定的壓力值上限進(jìn)行較，如果采集值大于設(shè)定值則關(guān)閉補(bǔ)水泵，同理將采集的壓力值與設(shè)定的壓力下限比較，如果采集值小于設(shè)定值則打開補(bǔ)水泵。圖5-9壓力控制（6）二次網(wǎng)供水壓力和溫度的PID調(diào)節(jié)：PID調(diào)節(jié)要用到PID調(diào)節(jié)塊FB41，將由FC105轉(zhuǎn)換后的壓力、溫度值直接送給FB41的過程值PV，然后將FB41的輸出值送給FC106，F(xiàn)C106轉(zhuǎn)換后經(jīng)模擬量輸出模塊作用到變頻器和調(diào)節(jié)閥上。調(diào)節(jié)過程只需給定一個(gè)設(shè)定值SP，通過調(diào)解比例和積分，可將輸出值調(diào)節(jié)到SP。如圖為一個(gè)PID仿真程序。圖5-10 PID控制第6章 上位機(jī)監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)6.1 Wincc組態(tài)軟件簡(jiǎn)介 西門子視窗控制中心SIMATIC WinCC（Windows Control Center）是HMI/SCADA軟件中的后起之秀，1996年進(jìn)入世界工控組態(tài)軟件市場(chǎng)，當(dāng)年就被美國(guó)Control Engineering 雜志評(píng)為最佳HMI軟件，以最短的時(shí)間發(fā)展成第三個(gè)在世界范圍內(nèi)成功的SCADA系統(tǒng)；而在歐洲，它無(wú)可爭(zhēng)議的成為第一。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(dòng)程序。2圖形編輯器圖形編輯器（graphics designer）用于設(shè)計(jì)各種圖形畫面。3報(bào)警記錄報(bào)警記錄（alarm logging）負(fù)責(zé)采集和歸檔報(bào)警消息。4變量歸檔變量歸檔（tag logging）負(fù)責(zé)處理測(cè)量值，并長(zhǎng)期存儲(chǔ)所記錄的過程值。5報(bào)表編輯器報(bào)表編輯器（report designer）提供許多標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)表，也可以設(shè)計(jì)各種格式的報(bào)表，并可按照預(yù)定的時(shí)間進(jìn)行打印。6全局腳本全局腳本（global script）是系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員用ANSI-C及Visual Basic 編寫的代碼，以滿足項(xiàng)目的需要。7文本庫(kù)文本庫(kù)（text library）編輯不同語(yǔ)言版本下的文本消息。8用戶管理器用戶管理器（user administrator）用來分配，管理和監(jiān)控用戶對(duì)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(duì)象和ActiveX控件。6.2 Wincc組態(tài)軟件使用第一步，新建單用戶項(xiàng)目，如圖6-1所示。第二步，選擇存儲(chǔ)位置，項(xiàng)目命名后完成創(chuàng)建。圖6-1 新建單用戶項(xiàng)目 在變量管理處右鍵添加新的驅(qū)動(dòng)，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(shí)現(xiàn)仿真連接，如圖6-2。圖6-2 添加驅(qū)動(dòng)6.3 變量的鏈接右鍵MPI添加新的驅(qū)動(dòng)鏈接，為了能與下位機(jī)建立連接，如圖6-3、6-4點(diǎn)擊屬性設(shè)置插槽號(hào)為2，然后建立與下位機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊仿真的變量，根據(jù)下位機(jī)的符號(hào)表，一次建立變量，如果變量較多，為了方便實(shí)用也可以建立變量組，如DI(代表數(shù)字量輸入變量組)，DO（代表數(shù)字量輸出組），M(代表中間標(biāo)志位或者中間變量)等，然后針對(duì)不同類型的變量按照符號(hào)表就行變量的建立。建立結(jié)果如下圖6-5。圖6-3 圖6-4設(shè)置插槽號(hào) 圖6-5 變量建立6.4 畫面的建立在圖形編輯器下，分別建立所需的畫面，此系統(tǒng)需要一個(gè)主界面，一個(gè)工藝流程畫面，一個(gè)報(bào)警畫面，一個(gè)溫度歷史趨勢(shì)畫面，一個(gè)壓力實(shí)時(shí)趨勢(shì)畫面，兩個(gè)PID調(diào)節(jié)畫，面畫面顯示如下圖6-6。圖6-6 工藝畫面現(xiàn)場(chǎng)采集的信號(hào)經(jīng)過轉(zhuǎn)換后進(jìn)行PID運(yùn)算，過程值和設(shè)定值進(jìn)行比較、調(diào)節(jié)，使PID的輸出值接近或等于設(shè)定值。PID分自動(dòng)和手動(dòng)兩種模式，在手動(dòng)模式下，使用手動(dòng)選擇的值更正操作變量；自動(dòng)模式下依據(jù)相關(guān)設(shè)置進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。以PID溫度調(diào)節(jié)畫面為例，如圖6-7所示。圖6-7 PID壓力調(diào)節(jié) 手動(dòng)點(diǎn)擊泵或閥，會(huì)彈出手動(dòng)操作對(duì)話框，點(diǎn)擊手自動(dòng)切換開關(guān)，切換到手動(dòng)，通過啟停按鈕可以控制泵或閥的啟停。圖6-8 補(bǔ)水泵和進(jìn)水閥手動(dòng)操作畫面6.5 液位報(bào)警畫面的建立首先雙擊打開<報(bào)警記錄>，在<工具>欄中選中<附加項(xiàng)>，在<附加項(xiàng)>中勾選<模擬量報(bào)警>添加<模擬量報(bào)警>，然后在<模擬量報(bào)警>下新建，選擇要監(jiān)視的變量，此工程為補(bǔ)水箱液位、二次網(wǎng)供水溫度溫度、二次網(wǎng)供水溫度壓力，最后在液位、溫度、壓力下建立上、下限報(bào)警，當(dāng)高于上限或低于下限時(shí)都會(huì)產(chǎn)生報(bào)警。圖6-9 報(bào)警畫面6.6 變量記錄與溫度歷史趨勢(shì)雙擊<變量記錄>，右鍵單擊歸檔向?qū)В凑諝w檔向?qū)б来谓M態(tài)一次網(wǎng)進(jìn)水溫度、二次網(wǎng)供水溫度、二次網(wǎng)回水溫度這三個(gè)變量，建立好變量記錄后，組態(tài)歷史趨勢(shì)如圖。圖6-10 溫度趨勢(shì)6.7 壓力實(shí)時(shí)趨勢(shì)組態(tài)實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線時(shí)，只要將在線變量連接組態(tài)趨勢(shì)中即可，其中主要對(duì)一次網(wǎng)進(jìn)水壓力的、二次網(wǎng)供水壓力、二次網(wǎng)回水壓力的組態(tài)。圖6-11 壓力趨勢(shì)6.8 PID仿真調(diào)節(jié)畫面 如下圖以二次網(wǎng)供水溫度為例，手動(dòng)設(shè)定一個(gè)溫度值SP，過程值PV會(huì)向設(shè)定值設(shè)定值SP調(diào)節(jié)，通過設(shè)定比例和積分，調(diào)出合理曲線。圖6-12 PID調(diào)節(jié)畫面結(jié) 論應(yīng)用PLC作為主控制器設(shè)計(jì)換熱站控制系統(tǒng)，完成二次網(wǎng)供水恒壓和恒溫的工藝。通過專業(yè)綜合設(shè)計(jì)，使我們的綜合素質(zhì)和動(dòng)手能力有所提高，能夠真正做到自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題。通過本課程設(shè)計(jì)的使我們掌握PLC的軟、硬件結(jié)構(gòu)、工作原理、指令系統(tǒng)和梯形圖編程的基本方法，以及開發(fā)PLC控制生產(chǎn)過程的基本方法。使我們能初步對(duì)生產(chǎn)過程或設(shè)備的PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)、設(shè)計(jì)并了解PLC與PC之間的網(wǎng)絡(luò)化通信控制，為畢業(yè)后從事工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化打下良好的基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)主要闡述換熱站系統(tǒng)的自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)供水溫度恒定，到供水壓力恒定與液位限制控制。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。使用了西門子 S7-300 型號(hào) PLC，設(shè)計(jì)了控制程序。完成了基于PLC液體混合裝置以及WinCC組態(tài)軟件的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過WinCC來組態(tài)人機(jī)界面，建立WinCC與PLC的通信連接，完成對(duì)控制系統(tǒng)的監(jiān)控。 PLC與計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)通信應(yīng)用越來越廣泛，它綜合了計(jì)算機(jī)和PLC的長(zhǎng)處，計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)提供良好的人機(jī)界面，進(jìn)行系統(tǒng)的監(jiān)控和管理，作為基礎(chǔ)級(jí)的PLC執(zhí)行可靠有效的分散控制。利用工控組態(tài)軟件WinCC實(shí)現(xiàn)PLC與計(jì)算機(jī)通信的方法簡(jiǎn)單易行，大大縮短了設(shè)計(jì)周期，且系統(tǒng)的兼容性較好，可靠性高，能適應(yīng)大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的要求，其在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。 這三個(gè)星期的實(shí)習(xí)已經(jīng)結(jié)束，在此感謝曹玉波老師的嚴(yán)格監(jiān)督與細(xì)心指導(dǎo)，通過這次專業(yè)綜合設(shè)計(jì)，使我認(rèn)識(shí)到了自己對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)的欠缺，確定了自己今后應(yīng)該努力的方向；同時(shí)也十分感謝同學(xué)的熱心幫忙。實(shí)習(xí)雖然結(jié)束了，但這種互幫互助的精神不會(huì)結(jié)束，這將是以后學(xué)習(xí)、生活和工作中的寶貴經(jīng)驗(yàn)很美好的回憶。參考文獻(xiàn)1 譚會(huì)生，張昌凡EDA技術(shù)及應(yīng)用M 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2001.92 趙曙光，郭萬(wàn)有，楊頌華可編程邏輯器件原理、開發(fā)與應(yīng)用M西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2000.83 潘松，黃繼業(yè)EDA技術(shù)實(shí)用教程M北京：科學(xué)出版社，2002.104 李洋，張曉燕，田曉平編EDA技術(shù)實(shí)用教程M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.75 李國(guó)洪，沈明山，胡輝可編程器件EDA技術(shù)與實(shí)踐M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.76 趙雅興FPGA原理、設(shè)計(jì)與應(yīng)用M天津：天津大學(xué)出版社，1999.47 翟玉文Altera可編程邏輯器件設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)M吉林化工學(xué)院校內(nèi)講義. 2001.12