探索控制系统算法设计的优质研究成果.docx

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1、课程设计任务书201年月日201年月日201年月日学院专业学生姓名班级学号课程设计题目基于P1C200控制系统研究-算法设计实践教学规定与任务：1)构成P1C200闭环温度控制系统2)算法设计3)试验调试4)THFCS-I现场总线控制系统试验5)撰写试验汇报工作计划与进度安排：D第12天，查阅文献，构成闭环温度控制系统2) 第34天，算法设计3) 第56,试验调试4) 第79天，THFCST现场总线控制系统试验5) 第10天，撰写试验汇报指导教师:专业负责人:学院教学副院长:在许多现代工业生产中，温度控制都是要处理的问题之一，对于无需人力控制B领域，我们需要自动控制。伴随电子技术的发展，可编程

2、序控制器(P1C)已经由本来简朴的逻辑量控制，逐渐具有了计算机控制系统的功能。P1C具有通用性强、使用以便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简朴等特点。P1C在工业自动化控制尤其是次序控制中的地位，在可预见的未来，是无法取代的。本文提出了采用可编程控制器和可控硅构成一种比较简朴、通用0温度控制系统。P1C是温度控制的主控关键，采用PID算法，运用P1C梯形图编程语言进行编程，实现温度B自动控制。可编程控制器的一种优势就是可以很以便的改写其中的程序以满足不一样的控制系统，尤其在控制系统需要改善时优势愈加明显。文章分别就控制系统的基本工作原理，特殊模块的选型、P1C配置、等几方面进行论述。通

3、过提高温度控制系统具有响应快、稳定性好、可靠性高、控制精度好等特点，对工业控制有现实意义。关键词：温度控制P1CPID可控硅闭环系统目录1概述错误!未定义书签。2系统构成错误!未定义书签。1.1 控制系统构成错误!未定义书签。1.2 控制规定错误!未定义书签。1.3 实训设备错误!未定义书签。1.4 控制面板错误!未定义书签。1.5 功能指令使用及程序流程图错误!未定义书签。1.6 端口分派及接线图错误!未定义书签。3 STEP7程序设计错误!未定义书签。3.1 硬件组态及参数设置错误!未定义书签。3.2 梯形图设计错误!未定义书签。3.3 程序调试错误!未定义书签。3.4 WinCC组态画面

4、设计错误!未定义书签。4 P1C200与Wincc通信错误!未定义书签。5 S7-200PID编程总结错误!未定义书签。6结束语.错误!未定义书签。1概述本实训设计了一种基于Wincc和S7-200实现PID控制0措施，运用P1C200固有的P1D功能实现PID控制，通过WinCC进行实时监控，具有图形显示直观，参数设置以便等长处。PID控制器是应用最广泛的闭环控制器由于其构造简朴轻易实现不需要被控对象0数学模型有较强0灵活性和适应性因此目前有90%以上0闭环控制都采用P1D控制器STEP7提供丰富BP）控制功能模块可以很以便的创立PID控制器和处理设定值过程反馈值及对控制器的输出值进行后处理

5、组态软件Wincc是数据采集监控系统SCADAB软件平台工具运用Wincc不仅可以实现对闭环控制过程B监视并且还可以通过Wincc0组态界面实时设置和修改PID参数防止了在STEP7中每次调试PID控制都得修改参数并下载程序。关键字：实时监控；WinCC组态；PID；P1Co2系统构成我们通过控制面板上的加热器来实现温度控制模拟系统，详细通过P1C200中0PID控制的编程实现加热器温度保持恒定，并使用WINCC组态画面实现监控与P1D设定功能。2.1 控制系统构成图2.1控制系统构成实现控制规定的系统构成如上图所示，该系统是由执行器、加热器、温度变送器、A/D转换器、P1D调整器和D/A转换

6、器等构成一种单回路温度控制系统。PID调整器、D/A和A/D转换器用西门子企业BS7-200,CPU224型P1C来实现，上位机PC安装了STEP7和WINCC组态软件。考虑温度控制属于大滞后系统，调整器采用PI类型。2.2 控制规定1、总体控制规定：如面板图所示，模拟量模块输入端从温度变送器端采集物体温度信号，通过程序运算后由模拟量输出端输出控制信号至驱动端控制加热器。2、程序运行后，模拟量输出端输出加热信号，对受热体进行加热。3、模拟量模块输入端将温度变送端采集的物体温度信号作为过程变量，经程序PID运算后，由模拟量输出端输出控制信号至驱动端控制加热器。本系统B给定值（目的值）可以预先设定

7、后直接输入到回路中；过程变量由在受热体中的PtIoO测量并经温度变送器给出，为单极性电压模拟量；输出值是送至加热器的电压，其容许变化范围为最大值的0%至100%。序号名称型号与规格数量备注1实训装置THPFSM-212实训挂箱B1113导线3号若干4通讯编程电缆PC/PPT1西门子5实训指导书THPFSM-1/216计算机（带编程软件）STEP7MicroWINSP31自备7计算机（带组态软件）Wincc6.01自备8计算机（带虚拟主站软件）STEP7Manag1自备2.3控制面板此面板中日勺Pt1OO为热电偶,用来监测受热体0温度，并将采集到0温度信号送入变送器，再由变送器输出单极性模拟电压

8、信号，到模拟量模块，经内部运算处理后，输出模拟量电流信号到调压模块输入端，调压模块根据输入电流的1PID指令使用PIDENENOTB11OoP1.端口分派及功能表序号P1C地址（模拟量端子）电气符号（面板端子）功能阐明1A+温度变送+变送器输出正信号2A-温度变送-变送器输出负信号3VO驱动信号+驱动正信号4MO驱动信号-驱动负信号5温度模块OUT接温度/转速表S1温度显示信号2.P1C外部接线图24VO+动块O-y驱模OS7-200P1CRAVA+A-MtI度送号温变信3STEP7程序设计3.1 硬件组态及参数设置在STEP7中创立一种温度控制系统B项目，在项目下生成一种S7-200时站点，

9、进入HWeonfig界面按硬件安装次序和订货号依次插入机架电源CPUI/O模块等进入CPU属性窗口，设置站点BCP5611地址假设为2,则EM277站点地址设为3,对应的EM277硬件上调拨码开关为3o这里所设置时地址3必须与WinCC通信驱动地址相匹配，如：P1C200中地址也为3,CP板卡号为1。当STEP7中的硬件组态下载到虚拟主站时，需将再一次设置。本次设置目B是让虚拟主站与WinCC通信。设置：打开控制面板一选择打开PG/PC-选择CP_I2_1:-CP5611(PROFIBUS)o详细设置可参照第四章节P1C200与Wincc通信。Wincc中地址：以S7-200中VWI200后来

10、16字输入16字输出作为S7-200侧的I数据互换区，VB1200-1231作为S7-200输入区，VB1232J263作为S7-200B输出区。3.2 梯形图设计主程序：子程序:中断程序:3.3 程序调试本程序分为三部分：主程序，子程序，中断程序。子程序重要是将各个PID运算所需B参数变量输入寄存器中。中断程序重要是将模拟量输入到寄存器中，并将运算完毕的整数值写到模拟输出寄存器中。输入的数据时，装入设定值0.193,回路增溢0.15,采样时间35秒，积分时间30分钟，关闭微分作用。设定定期中断0的J时间间隔是100ms设定定期中断，以定期执行P1D指令。检查程序有无错误，检查无误后接通电源，

11、将程序下载到运行模拟平台上并运行该程序，并检查运行状况看看与否运行正常。运行正常停止运行，关闭计算机关闭电源。结束！3.4 WinCC组态画面设计图3.1WICC组态画面4P1C200与Wincc通信WinCC组态软件与S7-200系列P1C的通信:SIMATICWinCC采用了最新B32位技术0过程监控软件，具有良好0开放性和灵活性。无论是单顾客系统，还是冗余多服务器/多顾客系统，WinCC均是很好选择。通过ActiveX,OPC,SQ1等原则接口，WinCC可以以便地与其他软件进行通信。WinCC与S7-200系列P1C的通信，可以采用PP1和Profibus两种通信协议之一进行。1、Wi

12、nCC与S7-200系列P1C通过PrOfibUS协议进行通信的!实现（1）软硬件规定：* PC机，WindoWS98操作系统；* S7-200系列P1C；* CP5611板卡或者其他同类板卡，例如：CP5412,CP5613；* EM277ProfibusDP模块；* Profibus电缆及接头；* 安装CP5611板卡的驱动；* 安装WinCC4.0或以上版本；* 安装COMProfibus软件。硬件连接如图所示。监控计算机：DP主站，地址为1图5.1WinCC与S7200系列P1C通信实现硬件连接(2)组态打开SIMATICNETCOMProfibus,新加一种组态，主站为SOFTNET

13、-DP,从站是EM277Profibus-DPo主站的地址选择从1到126。从站的地址选择从3到99,与EM277的地址一致。然后用该软件对从站进行配置：打开从站属性，在COnfigUre选项中，选择2bytesin2bytesout(可根据实际需要选定)。在Parameterize中可以选择偏移地址，地址对应于S7-200系列P1C0数据区(即V区)，默认为1200,即从VB1200开始。组态完毕后，导出(EXPOmNCM文献,生成*.txt和*.1db文献。(3)设置PG/PCinterfaceo在AccessPointoftheApp1ication中选择CP_12_1,在Interfa

14、ceParameterAssignment选择CP5611A1(Profibus)o在属性里B激活DP协议，并在DP-Database参数中输入*.1db文献0完全途径。设置完毕后可以诊断硬件配置与否对的、通信与否成功。(4)WinCC0设置。在WinCC变量管理器中添加一种新的驱动程序，新的驱动程序选择PROFIBUSDRCHN,选择CP5611(AI)Board1,在SystemParameters设定参数。CP5611(A1)board参数为1,表达板卡的编号；Config参数为组态时生成0*.txt文献0完全途径；Watchdogtime参数为0。新建一种连接，从站地址与EM2770地

15、址一致。(5)建立变量。WinCC中的变量类型有In和Out。In和OUt是相对于主站来说B,即In表达WineC从S7-200系列P1C读入数据，OUt表达WinCC向S7-200系列P1C写出数据。In和OUt与数据存储区V区对应。在该例中，Out与P1C中数据存储区、JVB1200-VB1231对应,In与P1C中的存储区的VB1232VB1263对应。(6)优缺陷。长处：该措施数据传播速度快，易扩展，实时性好。缺陷：传送数据区域有限(最大64字节)，在P1C中也必须进行对应的处理，且硬件成本高，需要的CP5611CP5412)EM277Profibus-DPProf1bUS总线等硬件，还需要Co