間歇式化學(xué)反應(yīng)器分程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 學(xué)號(hào)： 常 州 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 間歇式化學(xué)反應(yīng)器分程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 生 學(xué) 院 信息科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 校內(nèi)指導(dǎo)教師 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 校外指導(dǎo)老師 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 二一二年六月 間歇式化學(xué)反應(yīng)器分程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要：在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，安全性與化學(xué)反應(yīng)器密切相關(guān)。為保證化學(xué)反應(yīng)器能正常工作，對(duì)其進(jìn)行有效的控制顯得十分必要，分程控制在的特點(diǎn)，它是一種間歇的按批量進(jìn)行反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)器，液體物料在反應(yīng)器內(nèi)完全混合而無(wú)流量進(jìn)出。首先，介紹了可編程控制器PLC及MCGS組態(tài)軟件；然后介紹了間歇式分程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)PLC程序設(shè)計(jì)及監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。監(jiān)控系統(tǒng)

2、設(shè)計(jì)包括上位機(jī)與下位機(jī)通訊，模擬動(dòng)態(tài)運(yùn)行，并對(duì)整個(gè)分程控制過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，顯示動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)曲線，保存歷史數(shù)據(jù)。本控制系統(tǒng)的監(jiān)控界面操作方便，簡(jiǎn)潔，有利于提高生產(chǎn)效率。關(guān)鍵詞:間歇式化學(xué)反應(yīng)器，分程控制，PLC，組態(tài)軟件 目 錄1 引言在間歇式生產(chǎn)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，當(dāng)反應(yīng)物投入設(shè)備后，為了使其達(dá)到化學(xué)反應(yīng)溫度，往往在反應(yīng)開(kāi)始前需要給它提供一定的熱量。一旦達(dá)到反應(yīng)溫度后，就會(huì)隨著化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行不斷釋放出熱量 ，這些熱量如不及時(shí)移走反應(yīng)就會(huì)越來(lái)越劇烈，以至?xí)斜ǖ奈ｋU(xiǎn)。因此對(duì)于這種間歇式化學(xué)反應(yīng)器既要考慮反應(yīng)前的預(yù)熱問(wèn)題，又要考慮反應(yīng)過(guò)程中及時(shí)移走反應(yīng)熱的問(wèn)題。為此我們采用本文介紹的分程控制的辦法來(lái)實(shí)

3、現(xiàn)反應(yīng)的恒溫控制。利用一個(gè)控制器的輸出，通過(guò)與閥門定位器的配合，分段地控制兩個(gè)或兩個(gè)以上的調(diào)節(jié)閥的控制系統(tǒng)，稱為分程控制系統(tǒng)。由于分程控制系統(tǒng)能在被控變量的變化范圍的不同取值范圍時(shí)采取不同的控制手段，滿足某些特殊工況的需要，因此在復(fù)雜過(guò)程的控制中得到了較多的應(yīng)用，如應(yīng)用在某些精餾塔的壓力控制中。在分程控制中，由于用一個(gè)控制器的輸出信號(hào)，同時(shí)控制兩個(gè)或兩個(gè)以上的調(diào)節(jié)閥，使它們?cè)谛盘?hào)的全范圍內(nèi)分別動(dòng)作，因此對(duì)每一個(gè)調(diào)節(jié)閥來(lái)說(shuō)就存在一個(gè)分程特性的問(wèn)題，即存在當(dāng)控制器的輸出信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，每一個(gè)調(diào)節(jié)閥是如何動(dòng)作的問(wèn)題。分程特性的確定在分析、設(shè)計(jì)和應(yīng)用分程控制系統(tǒng)時(shí)是一個(gè)重要的問(wèn)題。我們對(duì)分程控制系統(tǒng)中

4、調(diào)節(jié)閥分程特性的確定方法進(jìn)行了進(jìn)一步的計(jì)算，提出了一種更為簡(jiǎn)便、快速、精確和方便的控制方法。1.1 課題研究的意義、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 首先，我們要正確認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)器在現(xiàn)代工業(yè)中的重要性?；瘜W(xué)反應(yīng)器是整個(gè)石化行業(yè)的龍頭，提高生產(chǎn)率、減少后處理的負(fù)荷，從而降低生產(chǎn)成本，這一切化學(xué)反應(yīng)器起著關(guān)鍵作用；其次化學(xué)反應(yīng)器經(jīng)常處在高溫、高壓、易燃、易爆條件下進(jìn)行反應(yīng)。 化學(xué)反應(yīng)器按反應(yīng)器的進(jìn)出物料狀況可以分為連續(xù)式和間歇式。其中，間歇式化學(xué)反應(yīng)器具有極大的靈活性和多功能性的特點(diǎn)，它是一種間歇的按批量進(jìn)行反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)器，液體物料在反應(yīng)器內(nèi)完全混合而無(wú)流量進(jìn)出。采用間歇操作的反應(yīng)器叫做間歇反應(yīng)器，其特

5、點(diǎn)是進(jìn)行反應(yīng)所需的原料一次裝入反應(yīng)器，然后在其中進(jìn)行反應(yīng)，經(jīng)一定的時(shí)間后，達(dá)到所要求的反應(yīng)程度便卸除全部反應(yīng)物料，其中主要是反應(yīng)產(chǎn)物以及少量未被轉(zhuǎn)化的原料。另外，整個(gè)石化生產(chǎn)的安全與化學(xué)反應(yīng)器密切相關(guān)。為保證化學(xué)反應(yīng)器能正常工作，對(duì)其進(jìn)行有效的控制顯得十分必要。為了滿足工藝操作的特殊要求，間歇式反應(yīng)器的內(nèi)溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用了分程控制系統(tǒng)方案。工業(yè)自動(dòng)控制裝置的種類有很多，本課題采用的PLC是以微處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一種工業(yè)自動(dòng)控制裝置，具有體積小、功能強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、靈活通用、維護(hù)方便等特點(diǎn)，使得PLC迅速普及，廣泛應(yīng)用。使用情況大致可歸納為如下幾類：開(kāi)關(guān)量的邏

6、輯控制、模擬量控制、運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制、數(shù)據(jù)處理、通信及聯(lián)網(wǎng)。未來(lái)，PLC會(huì)有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需求；從市場(chǎng)上看，各國(guó)各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會(huì)隨著國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的加劇而打破，會(huì)出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國(guó)際市場(chǎng)的局面，會(huì)出現(xiàn)國(guó)際通用的編程語(yǔ)言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來(lái)看,可編程控制器和其它工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制統(tǒng)是可編程控制

7、器技術(shù)的發(fā)展方向。PLC通過(guò)PPI電纜與計(jì)算機(jī)相連，在計(jì)算機(jī)上采用MCGS組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的監(jiān)控管理。組態(tài)軟件MCGS為試驗(yàn)者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗(yàn)者實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控5。MCGS組態(tài)軟件是北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司開(kāi)發(fā)的一套用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它具有簡(jiǎn)單靈活的可視化操作界面、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、良好的并行處理性能、廣泛的數(shù)據(jù)獲取和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能、完善的安全機(jī)制、強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能和多樣化的報(bào)警功能、支持多種硬件設(shè)備等特點(diǎn)，使得MCGS組態(tài)軟件在自動(dòng)化領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 先進(jìn)控制技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和良好的性能在間歇化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的應(yīng)用越來(lái)越多，控制

8、算法研究也在不斷推陳出新，使得間歇化學(xué)反應(yīng)先進(jìn)控制技術(shù)研究成為一個(gè)活躍的領(lǐng)域。先進(jìn)控制技術(shù)將為穩(wěn)定生產(chǎn)過(guò)程、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)能耗、增強(qiáng)企業(yè)能力發(fā)揮重要作用6。1.2. 課題的研究目標(biāo)、內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題 本設(shè)計(jì)的控制對(duì)象為間歇式化學(xué)反應(yīng)器，根據(jù)其工藝流程和控制要求，選用分程控制系統(tǒng)。本課題要求該控制系統(tǒng)采用在工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用的西門子S7200作為控制器，完成對(duì)間歇式化學(xué)反應(yīng)器的控制。PLC通過(guò)PPI電纜與計(jì)算機(jī)相連，在計(jì)算機(jī)上采用MCGS組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的監(jiān)控管理，同時(shí)要求該監(jiān)控軟件具有顯示動(dòng)態(tài)畫面，趨勢(shì)曲線、報(bào)警、數(shù)據(jù)顯示、實(shí)時(shí)修改控制參數(shù)、數(shù)據(jù)報(bào)表、使用權(quán)限

9、等功能。通過(guò)編寫PID溫度控制程序，再將程序中的地址和需要測(cè)控的參數(shù)關(guān)聯(lián)起來(lái)，并以此設(shè)計(jì)MCGS組態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)用MCGS組態(tài)監(jiān)控的方法直觀、方便地操控反應(yīng)的進(jìn)行。本課題的關(guān)鍵問(wèn)題：a.實(shí)現(xiàn)PLC控制裝置與PC機(jī)的通訊。b.編寫PLC程序完成對(duì)間歇式化學(xué)反應(yīng)器的控制。c.用MCGS組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。 2 可編程控制器（PLC）2.1 PLC介紹 可編程控制器是60年代末在美國(guó)首先出現(xiàn)的，當(dāng)時(shí)叫可編程邏輯控制器PLC（Programmable Logic Controller），目的是用來(lái)取代繼電器。以執(zhí)行邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能。提出PLC概念的是美國(guó)通用汽車公司。PLC的基

10、本設(shè)計(jì)思想是把計(jì)算機(jī)功能完善、靈活、通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，控制器的硬件是標(biāo)準(zhǔn)的、通用的。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用對(duì)象，將控制內(nèi)容編成軟件寫入控制器的用戶程序存儲(chǔ)器內(nèi),使控制器和被控對(duì)象連接方便。 70年代中期以后，PLC已廣泛地使用微處理器作為中央處理器，輸入輸出模塊和外圍電路也都采用了中、大規(guī)模甚至超大規(guī)模的集成電路，這時(shí)的PLC已不再是僅有邏輯(Logic)判斷功能，還同時(shí)具有數(shù)據(jù)處理、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)頒布的可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)可編程控制器作了如下的定義：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)

11、用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的設(shè)計(jì)。 可編程控制器對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，是一種無(wú)觸點(diǎn)設(shè)備，改變程序即可改變生產(chǎn)工藝。目前，可編程控制器已成為工廠自動(dòng)化的強(qiáng)有力工具，得到了廣泛的普及推廣應(yīng)用。 2.2 PLC系統(tǒng)的硬件組成及其工作原理 （1）PLC的硬件. （2）PLC的工作原理 . 2.3 S7200系列PLC （1）S7200特點(diǎn)l （2）S7200的擴(kuò)展模塊 S7-200系列PLC

12、是模塊式結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)配接各種擴(kuò)展模塊來(lái)達(dá)到擴(kuò)展功能、擴(kuò)大控制能力的目的。目前S7-200主要有三大類擴(kuò)展模塊。a.輸入/輸出擴(kuò)展模塊S7-200 CPU上已經(jīng)集成了一定數(shù)量的數(shù)字量I/O點(diǎn)，但如用戶需要多于CPU單元I/O點(diǎn)時(shí)，必須對(duì)系統(tǒng)做必要的擴(kuò)展。CPU221無(wú)I/O擴(kuò)展能力，CPU 222最多可連接2個(gè)擴(kuò)展模塊（數(shù)字量或模擬量），而CPU224和CPU226最多可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊。CPU226適用于復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)，可擴(kuò)展到248點(diǎn)數(shù)字量和35路模擬量，有兩個(gè)RS-485通信接口。 S7-200 PLC系列目前總共提供共5大類擴(kuò)展模塊：數(shù)字量輸入擴(kuò)展板EM221（8路擴(kuò)展輸入）；數(shù)

13、字量輸出擴(kuò)展板EM222（8路擴(kuò)展輸出）；數(shù)字量輸入和輸出混合擴(kuò)展板EM223（8I/O，16I/O，32I/O）；模擬量輸入擴(kuò)展板EM231，每個(gè)EM231可擴(kuò)展3路模擬量輸入通道，A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間為25s，12位；模擬量輸入和輸出混合擴(kuò)展模板EM235，每個(gè)EM235可同時(shí)擴(kuò)展3路模擬輸入和1路模擬量輸出通道，其中A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間為25s，D/A轉(zhuǎn)換時(shí)間100s，位數(shù)均為12位。b.熱電偶/熱電阻擴(kuò)展模塊 熱電偶、熱電阻模塊（EM231）是為CPU222，CPU224，CPU226設(shè)計(jì)的，S7-200與多種熱電偶、熱電阻的連接備有隔離接口。用戶通過(guò)模塊上的DIP開(kāi)關(guān)來(lái)選擇熱電偶或熱電阻的類型，

14、接線方式，測(cè)量單位和開(kāi)路故障的方向。 c.通訊擴(kuò)展模塊 除了CPU集成通訊口外，S7-200還可以通過(guò)通訊擴(kuò)展模塊連接成更大的網(wǎng)絡(luò)。S7-200系列目前有兩種通訊擴(kuò)展模塊：PROFIBUS-DP擴(kuò)展從站模塊（EM277）和AS-i接口擴(kuò)展模塊（CP243-2）。2.4 PLC編程軟件STEP 7-Micro/WIN V4.0 .3 組態(tài)軟件3.1 組態(tài)軟件介紹（1）.（2）.3.2 MCGS的特點(diǎn)與功能相對(duì)于其他的組態(tài)軟件來(lái)說(shuō)，MCGS(Monitor and Control Generated System，通用監(jiān)控系統(tǒng))是一套用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于Micr

15、osoft的各種32位Windows平臺(tái)上運(yùn)行，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理，以動(dòng)畫顯示、報(bào)警處理、流程控制、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線和報(bào)表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問(wèn)題的方案，在自動(dòng)化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。工控組態(tài)軟件MCGS以其操作簡(jiǎn)便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)、高性能、高可靠性等突出優(yōu)點(diǎn)，已成功應(yīng)用于包括上海東方明珠電視塔消防控制系統(tǒng)、北京的西客站燈光電源控制系統(tǒng)、中央電視臺(tái)消防供水系統(tǒng)等著名工程在內(nèi)的多種工程應(yīng)用領(lǐng)域。 在MCGS嵌入版中，在設(shè)備窗口內(nèi)配置不同類型的設(shè)備構(gòu)件，根據(jù)外部設(shè)備的類型和特征，設(shè)置相關(guān)的屬性，將設(shè)備的操作方法如硬件參數(shù)配置、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、設(shè)備調(diào)試等都封裝在構(gòu)件之中，以對(duì)象

16、的形式與外部設(shè)備建立數(shù)據(jù)的傳輸通道連接。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，設(shè)備構(gòu)件由設(shè)備窗口同意調(diào)度管理。通過(guò)通道連接，它既可以向?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)提供從外部設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)，供系統(tǒng)其它部分進(jìn)行控制運(yùn)算和流程調(diào)度，又能從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和過(guò)程的自動(dòng)控制。4 間歇式分程控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)4.1 間歇式分程控制系統(tǒng)原理 在間歇式生產(chǎn)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，當(dāng)反應(yīng)物投入設(shè)備后，需加熱升溫，以達(dá)到化學(xué)反應(yīng)溫度，這個(gè)過(guò)程稱為加熱升溫過(guò)程；而反應(yīng)開(kāi)始后則是一個(gè)放熱過(guò)程，一旦達(dá)到反應(yīng)溫度后，就會(huì)隨著化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行不斷釋放出熱量，需及時(shí)移走反應(yīng)熱以保證合成產(chǎn)品質(zhì)量，否則由于連鎖反應(yīng)以致引起爆炸事故。所以要進(jìn)行

17、冷卻以保持恒定溫度，這個(gè)過(guò)程稱為恒溫階段。因此對(duì)于這種間歇式化學(xué)反應(yīng)器既要考慮反應(yīng)前的預(yù)熱問(wèn)題，又要考慮反應(yīng)過(guò)程中及時(shí)移走反應(yīng)熱的問(wèn)題。為此設(shè)計(jì)了分程控制系統(tǒng)，系統(tǒng)如圖4.1所示。該控制系統(tǒng)的方塊圖如圖4.2所示。TC蒸汽B閥冷水A閥TT圖4.1 間歇式化學(xué)反應(yīng)器分程控制系統(tǒng)被控對(duì)象控制器被控對(duì)象變送器B閥A閥給定輸出圖4.2 分程控制系統(tǒng)方塊圖工藝上通入蒸汽進(jìn)行加熱，通入冷水進(jìn)行降溫。為達(dá)到控制要求需要確定調(diào)節(jié)閥的分程特性。從生產(chǎn)安全出發(fā)，當(dāng)氣源供氣中斷，或控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障而無(wú)輸出時(shí)，為防止反應(yīng)器因過(guò)熱而發(fā)生爆炸，應(yīng)使冷水閥A打開(kāi)，而蒸汽閥B關(guān)閉，故冷水閥A選用氣關(guān)閥，蒸汽閥B選用氣開(kāi)閥。同

18、時(shí)，溫度調(diào)節(jié)器選擇反作用。這樣既能滿足生產(chǎn)上控制的要求，也能保證當(dāng)氣源供氣中斷時(shí)生產(chǎn)處于安全狀態(tài)的要求。在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)前的升溫階段，由于溫度測(cè)量值小于給定值，因此調(diào)節(jié)器輸出增大，蒸汽閥B開(kāi)大，冷水閥A關(guān)閉，使反應(yīng)器溫度升高，當(dāng)達(dá)到反應(yīng)溫度時(shí)，化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，于是就有熱量放出，反應(yīng)物的溫度逐漸升高。當(dāng)溫升使測(cè)量值大于給定值時(shí)，調(diào)節(jié)器輸出將減小，隨著調(diào)節(jié)器輸出的減小，蒸汽閥B將逐漸關(guān)小乃至完全關(guān)閉，而冷水閥A則逐漸打開(kāi)，這時(shí)反應(yīng)器夾套中流過(guò)的將不再是熱水而是冷水，這樣一來(lái)反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量就會(huì)被冷水給帶走，從而達(dá)到維持反應(yīng)溫度的目的。根據(jù)工藝要求，當(dāng)測(cè)量值與給定值相同時(shí)，反應(yīng)器既不用加熱也不用冷卻，因

19、此在分程點(diǎn)時(shí)要求A、B兩閥均為關(guān)閉11。分程控制系統(tǒng)中控制器輸出信號(hào)的分段，是由附設(shè)在控制閥上的閥門定位器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。閥門定位器相當(dāng)于一只可變放大倍數(shù)、且零點(diǎn)可以調(diào)整的放大器。如果在分程控制系統(tǒng)中采用了A、B兩只分程閥，并且要求A閥在0.020.06MPa信號(hào)范圍內(nèi)作全行程動(dòng)作，要求B閥在0.060.10MPa信號(hào)范圍內(nèi)作全行程動(dòng)作，那么，就可以對(duì)附設(shè)在控制閥A、B上的閥門定位器分別進(jìn)行調(diào)整：使控制閥A的閥門定位器在0.020.06MPa的輸入信號(hào)下，輸出由0.02MPa變化到0.10MPa，這樣控制閥A即在0.020.06MPa信號(hào)范圍內(nèi)走完全行程；調(diào)整控制閥B的閥門定位器在0.060.10M

20、Pa的輸入信號(hào)下，輸出由0.02MPa變化到0.10MPa，這樣控制閥B即在0.060.10MPa信號(hào)范圍內(nèi)走完全行程。這樣一來(lái)，當(dāng)控制器輸出信號(hào)在小于0.06MPa范圍內(nèi)變化時(shí)，就只有控制閥A隨著信號(hào)壓力的變化改變自己的開(kāi)度，而控制閥B則處于某個(gè)極限位置開(kāi)度不變；當(dāng)控制器輸出信號(hào)在大于0.06MPa范圍內(nèi)變化時(shí)，控制閥A因已移動(dòng)到極限位置而開(kāi)度不再變化，而控制閥B卻隨著信號(hào)的變化改變閥門的開(kāi)度。有一點(diǎn)必須引起重視，就是當(dāng)壓力在給定值附近波動(dòng)時(shí)，A、B兩閥將會(huì)頻繁地動(dòng)作，這將影響到控制閥的使用壽命。為了防止儲(chǔ)罐壓力在給定值附近變化時(shí)，A、B閥頻繁動(dòng)作，可在兩閥信號(hào)交接處設(shè)置一個(gè)不靈敏區(qū)，如圖4

21、.3所示。方法是通過(guò)閥門定位器的調(diào)整，使A閥在0.020.058MPa信號(hào)范圍內(nèi)從全開(kāi)到全關(guān)，使B閥在0.0620.10MPa信號(hào)范圍內(nèi)從全關(guān)到全開(kāi)。這樣做了以后，當(dāng)控制器輸出信號(hào)在0.0580.062MPa范圍內(nèi)變化時(shí)，A、B閥都處于全關(guān)位置不動(dòng)。這樣做對(duì)于儲(chǔ)罐這樣一個(gè)空間較大，因而時(shí)間常數(shù)較大，且控制精度要求又不是很高的具體壓力對(duì)象來(lái)說(shuō)，是有益的。因?yàn)榱粲羞@樣一個(gè)不靈敏區(qū)之后，將會(huì)使控制過(guò)程變化趨于緩慢，系統(tǒng)更為穩(wěn)定。100%0.0620.100.0580.02 圖4.3 分程閥特性圖（閥壓/Mpa）4.2間歇式分程控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)間歇式化學(xué)反應(yīng)器分程控制系統(tǒng)硬件包括PC機(jī)（監(jiān)控系統(tǒng)），P

22、LC系統(tǒng)，檢測(cè)與變送裝置和執(zhí)行裝置這四個(gè)部分。硬件結(jié)構(gòu)如圖4.4所示。冷水控制閥蒸汽控制閥溫度檢測(cè)變送CPU模塊MCGSPCPC/PPICPU模塊模擬量輸入輸出模塊溫度控制量控制量 圖4.4 間歇式化學(xué)反應(yīng)器分程控制系統(tǒng)硬件框架圖 間歇式化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)部溫度經(jīng)檢測(cè)變送為1-5V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)模擬量擴(kuò)展模塊（A/D）送給CPU模塊，與設(shè)定值比較后經(jīng)PID運(yùn)算得到一控制信號(hào)，通過(guò)對(duì)控制信號(hào)的判斷來(lái)決定蒸汽閥和冷水閥的開(kāi)度，并經(jīng)模擬量擴(kuò)展模塊（D/A）轉(zhuǎn)換為模擬量送到蒸汽閥和冷水閥，通過(guò)兩閥開(kāi)度的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)器內(nèi)部溫度的控制。a.PLC系統(tǒng)本課題采用S7200系列PLC系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)包括CP

23、U模塊，PC/PPI電纜和模擬量輸入輸出模塊。CPU模塊采用CPU226，其適用于復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)，可擴(kuò)展到248點(diǎn)數(shù)字量和35路模擬量，有兩個(gè)RS-485通信接口。PC/PPI電纜是一根RS485/RS432的匹配電纜，它的作用是將S7200CPU和PC機(jī)的COM口的電氣規(guī)范進(jìn)行匹配，使其相容。 模擬量輸入輸出模塊采用EM235和EM232。EM235是常用的模擬量擴(kuò)展模塊，它實(shí)現(xiàn)了4路模擬量輸入和1路模擬量輸出功能，輸入信號(hào)有16檔量程。模擬量輸入模塊的分辨率為12位，單極性全量程輸入范圍對(duì)應(yīng)的數(shù)字量輸出為032000，雙極性為-32000-+32000。EM232有兩路模擬量輸出，量

24、程有-10v-+10v和020ma兩種，對(duì)應(yīng)的數(shù)字量分別為-32000-+32000和032000。滿量程時(shí)電壓輸出和電流輸出的分辨率分別為12位和11位。 b.檢測(cè)與變送裝置檢測(cè)裝置采用Pt100熱電阻，它利用Pt電阻阻值與溫度之間的良好線性關(guān)系的原理進(jìn)行工作。Pt100，又叫鉑電阻，熱電阻，是一種溫度傳感器，適用于精密儀器、恒溫設(shè)備、流體管道等溫度的測(cè)量，非常經(jīng)濟(jì)實(shí)用。鉑電阻溫度傳感器精度高，穩(wěn)定性好，應(yīng)用溫度范圍廣，是中低溫區(qū)（-200400）最常用的一種溫度檢測(cè)器，不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫，而且被制成各種標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)。變送裝置采用WE200系列溫度變送器。它的作用是將傳感器提供的電量轉(zhuǎn)換為

25、標(biāo)準(zhǔn)量程420mA的直流電流信號(hào)。變送器分為電流輸出型和電壓輸出型，電壓輸出型變送器具有恒壓源的性質(zhì),電流輸出型變送器具有恒流源的性質(zhì)，恒流源的內(nèi)阻很大。PLC的模擬量輸入模塊輸入電流時(shí)，輸入阻抗較小。 c.執(zhí)行裝置執(zhí)行裝置包括蒸汽控制閥和冷水控制閥。5 PLC程序設(shè)計(jì)5.1 控制任務(wù)工藝上通入蒸汽進(jìn)行加熱，通入冷水進(jìn)行降溫。為達(dá)到控制要求需要確定調(diào)節(jié)閥的分程特性。從生產(chǎn)安全出發(fā)，當(dāng)氣源供氣中斷，或控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障而無(wú)輸出時(shí)，為防止反應(yīng)器因過(guò)熱而發(fā)生爆炸，應(yīng)使冷水閥A打開(kāi)，而蒸汽閥B關(guān)閉，故冷水閥A選用氣關(guān)閥，蒸汽閥B選用氣開(kāi)閥。同時(shí)，溫度調(diào)節(jié)器選擇反作用。這樣既能滿足生產(chǎn)上控制的要求，也能保

26、證當(dāng)氣源供氣中斷時(shí)生產(chǎn)處于安全狀態(tài)的要求。在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)前的升溫階段，由于溫度測(cè)量值小于給定值，因此調(diào)節(jié)器輸出增大，蒸汽閥B開(kāi)大，冷水閥A關(guān)閉，使反應(yīng)器溫度升高，當(dāng)達(dá)到反應(yīng)溫度時(shí)，化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，于是就有熱量放出，反應(yīng)物的溫度逐漸升高。當(dāng)溫升使測(cè)量值大于給定值時(shí)，調(diào)節(jié)器輸出將減小，隨著調(diào)節(jié)器輸出的減小，蒸汽閥B將逐漸關(guān)小乃至完全關(guān)閉，而冷水閥A則逐漸打開(kāi)，這時(shí)反應(yīng)器夾套中流過(guò)的將不再是熱水而是冷水，這樣一來(lái)反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量就會(huì)被冷水給帶走，從而達(dá)到維持反應(yīng)溫度的目的。根據(jù)工藝要求，當(dāng)閥壓在0.06MPa附近波動(dòng)時(shí)，A、B兩閥將會(huì)頻繁地動(dòng)作，這將影響到控制閥的使用壽命。為了防止儲(chǔ)罐壓力在給定值附近

27、變化時(shí)，A、B閥頻繁動(dòng)作，可在兩閥信號(hào)交接處設(shè)置一個(gè)不靈敏區(qū)。方法是通過(guò)閥門定位器的調(diào)整，使B閥在0.020.058MPa信號(hào)范圍內(nèi)從全開(kāi)到全關(guān)，使A閥在0.0620.10MPa信號(hào)范圍內(nèi)從全關(guān)到全開(kāi)。這樣做了以后，當(dāng)控制器輸出信號(hào)在0.0580.062MPa范圍內(nèi)變化時(shí)，A、B閥都處于全關(guān)位置不動(dòng)。5.2 地址分配PLC程序的地址分配如表5.1所示。 表5.1 地址分配對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)象通道名稱PID調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)比例增益采樣時(shí)間積分時(shí)間微分時(shí)間溫度設(shè)定控制器PID輸出值蒸汽閥冷水閥反應(yīng)槽溫度測(cè)量值M10.0VD412VD416VD420VD424VD504VD508VD1988VD1998VD500

28、表5.1 地址分配(續(xù))對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)象通道名稱裝入PID的比例增益裝入PID的采樣時(shí)間裝入PID的積分時(shí)間裝入PID的微分時(shí)間裝入的設(shè)定值溫度模擬量輸入地址蒸汽閥模擬量輸出地址冷水閥模擬量輸出地址VD2112VD2116VD2120VD2124VD2104AIW0AQW0AQW25.3 PID控制器及控制指令. a.控制方式與出錯(cuò)處理S7-200的PID指令沒(méi)有設(shè)置控制方式，執(zhí)行PID指令時(shí)為自動(dòng)方式；不執(zhí)行PID指令時(shí)為手動(dòng)方式PID指令中的TBL是回路表的起始地址，LOOP是回路的編號(hào)(07)。PID指令如圖5.1所示。 PIDENTBLLOOPENO圖5.1 PID指令不同的PID指令不能

29、使用相同的回路編號(hào)。為了讓PID指令以穩(wěn)定的采樣頻率工作，PID指令應(yīng)在定時(shí)中斷程序中使用。PID指令類似于計(jì)數(shù)器指令，PID指令有一個(gè)能流記憶位，用該位檢測(cè)到EN輸入端的能流從0到1的正跳變時(shí)，指令將執(zhí)行一系列的操作，使PID從手動(dòng)方式切換到自動(dòng)方式。為了實(shí)現(xiàn)手動(dòng)方式到自動(dòng)方式的無(wú)擾動(dòng)切換，轉(zhuǎn)換前必須把當(dāng)前的手動(dòng)控制輸出值寫入回路表的參數(shù)Mn。PID指令對(duì)回路表內(nèi)的值進(jìn)行下列操作，保證檢測(cè)到能流從0到1的正跳變時(shí)，從手動(dòng)方式無(wú)擾動(dòng)地切換到自動(dòng)方式：l 令給定值(SPn)=過(guò)程變量的當(dāng)前值(PVn)。l 令上一次的過(guò)程變量(PVn-1)=過(guò)程變量的當(dāng)前值(PVn)。l 令積分和(MX)=輸出值

30、(Mn)。PID的能流記憶位的默認(rèn)值為1，在啟動(dòng)CPU或從STOP方式轉(zhuǎn)換到RUN方式時(shí)它被置位。進(jìn)入RUN方式后PID指令首次有效時(shí)，沒(méi)有檢測(cè)到使能位的正跳變，就不會(huì)執(zhí)行無(wú)擾動(dòng)的切換操作。編譯時(shí)如果指令指定的回路表起始地址或回路號(hào)超出范圍，CPU將生成編譯錯(cuò)誤(范圍錯(cuò)誤)，引起編譯失敗。PID指令回路表中的某些輸入值不進(jìn)行范圍檢查，應(yīng)保證過(guò)程變量、給定值、積分和過(guò)程變量不超限。PID指令回路表如表5.2所示。表5.2 PID指令的回路表偏移地址變量名格式類型描述04812162024過(guò)程變量PVn給定值SPn輸出值Mn增益Kc采樣時(shí)間Ts積分時(shí)間T1微分時(shí)間Td實(shí)數(shù)實(shí)數(shù)實(shí)數(shù)實(shí)數(shù)實(shí)數(shù)實(shí)數(shù)實(shí)數(shù)輸

31、入輸入輸入/輸出輸入輸入輸入輸入應(yīng)在0.01.0之間應(yīng)在0.01.0之間應(yīng)在0.01.0之間比例常數(shù)，可正可負(fù)單位為s，必須為正數(shù)單位為min，必須為正數(shù)單位為min，必須為正數(shù) .5.4 PLC程序設(shè)計(jì) 主程序主要完成中斷定時(shí)的設(shè)定、PID參數(shù)的設(shè)定、恒溫值的設(shè)定還有參數(shù)的裝入。主程序流程圖如圖5.2所示。開(kāi)始設(shè)定中斷定時(shí) 設(shè)定PID參數(shù)設(shè)定恒溫值裝入所有參數(shù)結(jié)束圖5.2 主程序流程圖中斷程序流程圖主要完成反應(yīng)槽溫度的檢測(cè)、回路輸入輸出變量的轉(zhuǎn)換、PID參數(shù)的調(diào)用、判斷和控制閥門開(kāi)度。中斷程序流程圖如圖5.2所示。開(kāi)始 檢測(cè)反應(yīng)槽溫度 回路輸入變量標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換回路輸入變量物理量轉(zhuǎn)換調(diào)用PID參

32、數(shù)回路輸出整數(shù)轉(zhuǎn)換x>21760x>16640NNYY開(kāi)度轉(zhuǎn)換，并送冷水閥（AQW2），6400送給蒸汽閥（AQW0）蒸汽閥（AQW0）賦值6400，冷水閥（AQW2）賦值32000開(kāi)度轉(zhuǎn)換，并送蒸汽閥（AQW0），32000送給冷水閥（AQW2）兩閥全關(guān)打開(kāi)蒸汽閥，關(guān)閉冷水閥打開(kāi)冷水閥，關(guān)閉蒸汽閥結(jié)束圖5.3 中斷程序流程圖.主程序.6 監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)6.1 MCGS與PLC通信 調(diào)出MCGS中的設(shè)備窗口，選中S7200，彈出設(shè)備屬性設(shè)置，在基本屬性標(biāo)簽頁(yè)中，進(jìn)入“設(shè)置設(shè)備內(nèi)部屬性”。設(shè)置必須的通道地址，操作方式選擇“讀寫”，通道連接標(biāo)簽頁(yè)中，將MCGS監(jiān)控界面上的需要測(cè)控的設(shè)備和

33、剛才設(shè)定的通道地址相對(duì)應(yīng)。通用串口設(shè)備的設(shè)置如表6.1所示。表6.1 通用串口設(shè)備設(shè)置設(shè)備屬性名設(shè)備屬性值設(shè)備名稱設(shè)備注釋初始工作狀態(tài)最小采集周期（ms）串口端口號(hào)（1255）通訊波特率數(shù)據(jù)位位數(shù)停止位位數(shù)數(shù)據(jù)校驗(yàn)方式數(shù)據(jù)采集方式通用串口父設(shè)備0通用串口父設(shè)備1-啟動(dòng)2000-COM16-96001-8位0-1位2-偶校驗(yàn)0-同步采集設(shè)備基本屬性如表6.2所示。表6.2 設(shè)備基本屬性設(shè)置設(shè)備屬性名設(shè)備屬性值設(shè)備名稱設(shè)備注釋初始工作狀態(tài)最小采集周期（ms）PLC地址超時(shí)等待時(shí)間S7200西門子s7-2001-啟動(dòng)2002206.2 創(chuàng)建實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)（1）PID調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)為開(kāi)關(guān)量，其作用為：MCGS主

34、控界面上的按鈕和 “PID調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)”數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)控制PID運(yùn)行的開(kāi)閉；數(shù)據(jù)對(duì)象屬性設(shè)置如圖6.1所示。圖6.1 數(shù)據(jù)對(duì)象屬性設(shè)置數(shù)據(jù)對(duì)象與組態(tài)關(guān)聯(lián)界面如圖6.2所示。圖6.2 數(shù)據(jù)對(duì)象與組態(tài)關(guān)聯(lián)界面（2）比例增益類型為數(shù)值型，其作用為：MCGS主控界面上的按鈕與PID程序塊上的通道相連接，可以在上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)界面上修改比例增益。（3）采樣開(kāi)關(guān)類型為數(shù)值型，其作用為：MCGS主控界面上的按鈕與PID程序塊上的通道相連接，可以在上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)界面上修改采樣時(shí)間。（4）積分時(shí)間類型為數(shù)值型，其作用為：MCGS主控界面上的按鈕與PID程序塊上的通道相連接，可以在上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)界面上修改積分時(shí)間

35、。（5）微分時(shí)間類型為數(shù)值型，其作用為：MCGS主控界面上的按鈕與PID程序塊上的通道相連接，可以在上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)界面上修改微分時(shí)間。（6）溫度設(shè)定控制器類型為數(shù)值型，其作用為：MCGS主控界面上的按鈕和組態(tài)上的設(shè)定值（SV）相關(guān)聯(lián)，可以在上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)界面上修改溫度設(shè)定值。（7）PID輸出值類型為數(shù)值型，其作用為：MCGS主控界面上的顯示框和組態(tài)上的輸出值（OP）相關(guān)聯(lián)，可以用來(lái)在上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)界面上反映PID模塊反饋出來(lái)的需要調(diào)節(jié)的大小，也表示當(dāng)前閥的開(kāi)度。（8）蒸汽閥類型為數(shù)值型，其作用為：MCGS主控界面上的蒸汽閥和數(shù)據(jù)庫(kù)里的蒸汽閥相關(guān)聯(lián)，反映了上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)界面上蒸汽閥的變化。（9）

36、冷水閥類型為數(shù)值型，其作用為：MCGS主控界面上的冷水閥和數(shù)據(jù)庫(kù)里的冷水閥相關(guān)聯(lián)，反映了上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)界面上冷水閥的變化。（10）反應(yīng)槽溫度測(cè)量值類型為數(shù)值型，其作用為：MCGS主控界面上的顯示框和組態(tài)上的測(cè)量值（PV）相關(guān)聯(lián)，反映了上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)界面上當(dāng)前反應(yīng)槽的溫度測(cè)量值。溫度組類型為租對(duì)象，作用為：將需要實(shí)時(shí)監(jiān)控的3個(gè)數(shù)據(jù)，溫度設(shè)定控制器、反應(yīng)槽溫度測(cè)量值和PID輸出值放在一起比較，用來(lái)繪制實(shí)時(shí)曲線圖、歷史曲線圖和數(shù)據(jù)顯示圖。以上的數(shù)據(jù)對(duì)象的圖例均可參照?qǐng)D6.1、圖6.2。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與PLC通道連接列表如表6.3所示。 表6.3 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與PLC通道連接表對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)象通道名稱PID調(diào)節(jié)

37、開(kāi)關(guān)比例增益采樣開(kāi)關(guān)積分時(shí)間微分時(shí)間溫度設(shè)定控制器PID輸出值蒸汽閥冷水閥反應(yīng)槽溫度測(cè)量值M10.0VD412VD416VD420VD424VD504VD508VD1988VD1998VD5006.3 監(jiān)控界面設(shè)計(jì) 根據(jù)課題的要求，按照監(jiān)控界面框架來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)控界面窗口，系統(tǒng)框架如圖6.3所示。TC冷水A.C蒸汽A.O圖6.3 監(jiān)控界面框架在用戶窗口界面中新建一個(gè)窗口，取名為“間歇式分程控制”，右鍵該窗口，選定“設(shè)置為啟動(dòng)窗口”，在右鍵菜單的屬性中，選中基本屬性標(biāo)簽頁(yè)，選中“最大化顯示”，在擴(kuò)充屬性標(biāo)簽頁(yè)中，顯示標(biāo)題欄和顯示控制欄上也要打上勾。在界面的左邊放置設(shè)備。反應(yīng)器和抽水泵，蒸汽閥和冷水

38、閥附近的連線都要用可以顯示流動(dòng)效果的水管；溫度傳感器會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)控反應(yīng)槽內(nèi)部溫度，并把測(cè)定值在溫度控制器里和設(shè)定值進(jìn)行一定的判斷，靠控制器把值再傳給蒸汽閥或者冷水閥；在控制器和反應(yīng)槽附近設(shè)置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的方框，用來(lái)實(shí)時(shí)反映它們溫度的變化。設(shè)計(jì)完成的監(jiān)控界面如圖6.4所示。圖6.4 主控界面圖界面的右邊放置重要參數(shù)設(shè)定和監(jiān)控的方框圖。（1）參數(shù)的設(shè)定a.設(shè)定值（SV）黑框中要加入“設(shè)置”按鈕，和設(shè)備窗口中的“溫度設(shè)定控制器”相連接，圖6.5 按鈕的動(dòng)畫組態(tài)屬性設(shè)置在“按鈕輸入”標(biāo)簽頁(yè)的提示信息中輸入：手動(dòng)輸入設(shè)定值（0100）。如圖6.5所示。 b.測(cè)量值（PV） 雙擊“測(cè)量值”方框，在動(dòng)畫組態(tài)屬性設(shè)置

39、中選中“顯示輸出”標(biāo)簽頁(yè)，表達(dá)式選擇“反應(yīng)槽溫度測(cè)量值”，輸出值類型選擇“數(shù)值量輸出”。c.輸出值（OP）%雙擊“輸出值”方框，在動(dòng)畫組態(tài)屬性設(shè)置中選中“顯示輸出”標(biāo)簽頁(yè)，表達(dá)式選擇“PID輸出值”，輸出值類型選擇“數(shù)值量輸出”。d.比例度（1/P）黑框中要加入“設(shè)置”按鈕，和設(shè)備窗口中的“比例增益”相連接，在“按鈕輸入”標(biāo)簽頁(yè)的提示信息中輸入：手動(dòng)輸入設(shè)定值（09999）。e.積分時(shí)間（Ti）黑框中要加入“設(shè)置”按鈕，和設(shè)備窗口中的“積分時(shí)間”相連接，在“按鈕輸入”標(biāo)簽頁(yè)的提示信息中輸入：手動(dòng)輸入設(shè)定值（09999）。f.微分時(shí)間（Td）黑框中要加入“設(shè)置”按鈕，和設(shè)備窗口中的“微分時(shí)間”相

40、連接，在“按鈕輸入”標(biāo)簽頁(yè)的提示信息中輸入：手動(dòng)輸入設(shè)定值（09999）。g.采樣時(shí)間（Ts）黑框中要加入“設(shè)置”按鈕，和設(shè)備窗口中的“采樣時(shí)間”相連接，在“按鈕輸入”標(biāo)簽頁(yè)的提示信息中輸入：手動(dòng)輸入設(shè)定值（09999）。（2）“實(shí)時(shí)曲線”、“歷史曲線”、“數(shù)據(jù)瀏覽”和“退出實(shí)驗(yàn)”四個(gè)按鈕的設(shè)置l 雙擊“實(shí)時(shí)曲線”按鈕，彈出標(biāo)準(zhǔn)按鈕構(gòu)件的菜單，在操作屬性標(biāo)簽頁(yè)中，“打開(kāi)用戶窗口”下拉菜單中選擇“實(shí)時(shí)曲線”；l 雙擊“歷史曲線”按鈕，彈出標(biāo)準(zhǔn)按鈕構(gòu)件的菜單，在操作屬性標(biāo)簽頁(yè)中，“打開(kāi)用戶窗口”下拉菜單中選擇“歷史曲線”；l 雙擊“數(shù)據(jù)瀏覽”按鈕，彈出標(biāo)準(zhǔn)按鈕構(gòu)件的菜單，在操作屬性標(biāo)簽頁(yè)中，“打開(kāi)

41、用戶窗口”下拉菜單中選擇“數(shù)據(jù)顯示”；l 雙擊“退出實(shí)驗(yàn)”按鈕，彈出標(biāo)準(zhǔn)按鈕構(gòu)件的菜單，在操作屬性標(biāo)簽頁(yè)中，“打開(kāi)用戶窗口”下拉菜單中選擇“退出實(shí)驗(yàn)”。（3）“PID開(kāi)閉”按鈕的設(shè)置雙擊“PID開(kāi)閉”按鈕，彈出標(biāo)準(zhǔn)按鈕構(gòu)件的菜單，在操作屬性標(biāo)簽頁(yè)中，“數(shù)據(jù)對(duì)象值操作”下拉菜單中選擇“取反”，和“PID調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)”設(shè)備相連接。（4）“退出提示”和“主菜單”窗口的添加a. 在用戶窗口中新建 “退出提示”和“主菜單”窗口，“退出提示”窗口中，新建“是（Y）”按鈕，雙擊該按鈕，在操作屬性欄中，選中打開(kāi)用戶窗口，下拉菜單選中“主菜單”；選中關(guān)閉用戶窗口，下拉菜單選中“退出提示”?！巴顺鎏崾尽贝翱谥?，新建“

42、否（N）”按鈕，雙擊該按鈕，在操作屬性欄中，選中打開(kāi)用戶窗口，下拉菜單選中“間歇式分程控制”；選中關(guān)閉用戶窗口，下拉菜單中選中“退出提示”。b.“主菜單”窗口中，新建一個(gè)“實(shí)驗(yàn)一、間歇式分程控制系統(tǒng)工程演示”按鈕，選中打開(kāi)用戶窗口，下拉菜單選中“間歇式分程控制”；“主菜單”窗口中，新建一個(gè)“退出實(shí)驗(yàn)?zāi)夸洝卑粹o，雙擊打開(kāi)動(dòng)畫連接，在按鈕動(dòng)作中選中關(guān)閉用戶窗口，在下拉菜單中選擇“主菜單”。 （1）數(shù)據(jù)顯示圖的設(shè)定a.在“用戶窗口”中，新建一個(gè)窗口，窗口名稱、標(biāo)題均設(shè)置為“數(shù)據(jù)顯示”b.雙擊“數(shù)據(jù)顯示”窗口，進(jìn)入動(dòng)畫組態(tài)。c.一個(gè)標(biāo)題：間歇式分程控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示； 四個(gè)注釋：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)。d.

43、選取“工具箱”中的“自由表格”圖標(biāo)，在桌面適當(dāng)位置，繪制一個(gè)表格。e.雙擊表格進(jìn)入編輯狀態(tài)。改變單元格大小。f.在A列的五個(gè)單元格中分別輸入：設(shè)定溫度、實(shí)時(shí)溫度、輸出值、蒸汽閥、冷水閥；B列的五個(gè)單元格中均輸入：1|0,表示輸出的數(shù)據(jù)有1位小數(shù)，無(wú)空格。g.在B列中，選中設(shè)定溫度對(duì)應(yīng)的單元格，單擊右鍵。從彈出的下拉菜單中選取“連接”項(xiàng)。h.再次單擊右鍵，彈出數(shù)據(jù)對(duì)象列表，雙擊數(shù)據(jù)對(duì)象“溫度設(shè)定控制器”，B列一行單元格所顯示的數(shù)值即為“溫度設(shè)定控制器”的數(shù)據(jù)。i.按照上述操作，將B列的2、3、4、5行分別與數(shù)據(jù)對(duì)象：實(shí)時(shí)溫度、輸出值、蒸汽閥、冷水閥建立連接。j.進(jìn)入“主控窗口”中，單擊“菜單組態(tài)

44、”，增加一名為“數(shù)據(jù)顯示”的菜單，菜單操作為：打開(kāi)用戶窗口：數(shù)據(jù)顯示。表格如圖6.6所示。圖6.6 數(shù)據(jù)顯示圖 （2）利用歷史表格動(dòng)畫構(gòu)件實(shí)現(xiàn)歷史報(bào)表a. 在“數(shù)據(jù)顯示”組態(tài)窗口中，選取“工具箱”中的“歷史表格”構(gòu)件，在適當(dāng)位置繪制一歷史表格。b. 雙擊歷史表格進(jìn)入編輯狀態(tài)。使用編輯條制作一個(gè)5行4列的表格。列表頭，分別為：采集時(shí)間、設(shè)定溫度、實(shí)時(shí)溫度、輸出值。數(shù)值輸出格式，均為：1|0。c. 選中R2、R3、R4、R5，單擊右鍵，選擇“連接”選項(xiàng)。d. 點(diǎn)擊菜單欄中的“表格”菜單，選擇“合并表元”項(xiàng)，所選區(qū)域會(huì)出現(xiàn)反斜杠。e. 雙擊該區(qū)域，彈出數(shù)據(jù)庫(kù)連接設(shè)置對(duì)話框，具體設(shè)置如下：l 基本屬性

45、頁(yè)中，連接方式選?。涸谥付ǖ谋砀駟卧獌?nèi)，顯示滿足條件的數(shù)據(jù)記錄；按照從上到下的方式填充數(shù)據(jù)行；顯示多頁(yè)記錄。l 數(shù)據(jù)來(lái)源頁(yè)中，選取租對(duì)象對(duì)應(yīng)的存盤數(shù)據(jù)；組對(duì)象名為：溫度組。l 顯示屬性頁(yè)中，點(diǎn)擊“復(fù)位”按鈕。l 時(shí)間條件頁(yè)中：排序列名：MCGS_TIME；升序；時(shí)間列名：MCGS_TIME;所有存盤數(shù)據(jù)。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程控制中，對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)的查看和分析是不可缺少的工作。但對(duì)大量數(shù)據(jù)僅做定量的分析還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，必須根據(jù)大量的數(shù)據(jù)信息，畫出曲線，分析曲線的變化趨勢(shì)并從中發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)變化規(guī)律，曲線處理在工控系統(tǒng)中也是一個(gè)非常重要的部分。（1） 實(shí)時(shí)曲線實(shí)時(shí)曲線構(gòu)件是用曲線顯示一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象數(shù)值的

46、動(dòng)畫圖形，象筆繪記錄儀一樣實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)對(duì)象值的變化情況。具體制作步驟如下：l 雙擊進(jìn)入“數(shù)據(jù)顯示”組態(tài)窗口。在實(shí)時(shí)報(bào)表的下方，使用標(biāo)簽構(gòu)件制作一個(gè)標(biāo)簽，輸入文字：實(shí)時(shí)曲線。l 單擊“工具箱”中的“實(shí)時(shí)曲線”圖標(biāo)，在標(biāo)簽下方繪制一個(gè)實(shí)時(shí)曲線并調(diào)整大小。l 雙擊曲線，彈出“實(shí)時(shí)曲線構(gòu)件屬性設(shè)置”窗口，設(shè)置：l 在基本屬性頁(yè)中，Y軸主劃線設(shè)為：5；其他不變。l 在標(biāo)注屬性頁(yè)中，時(shí)間單位設(shè)為：秒鐘；小數(shù)位數(shù)設(shè)為：1；最大值設(shè)為：100；其他不變。l 在畫筆屬性頁(yè)中，將：曲線1對(duì)應(yīng)的表達(dá)式設(shè)為：PID輸出值；顏色為：黃色。 曲線2對(duì)應(yīng)的表達(dá)式設(shè)為：反應(yīng)槽溫度測(cè)量值；顏色為：藍(lán)色。曲線3對(duì)應(yīng)的表達(dá)式設(shè)為：

47、溫度設(shè)定控制器；顏色為：紅色。l 點(diǎn)擊“確認(rèn)”即可。這時(shí)，在運(yùn)行環(huán)境中單擊“數(shù)據(jù)顯示”菜單，就可看到實(shí)時(shí)曲線。雙擊曲線可以將其放大。實(shí)時(shí)曲線如圖6.7所示。圖6.7 實(shí)時(shí)曲線（2） 歷史曲線歷史曲線構(gòu)件實(shí)現(xiàn)了歷史數(shù)據(jù)的曲線瀏覽功能。運(yùn)行時(shí)，歷史曲線構(gòu)件能夠根據(jù)需要畫出相應(yīng)歷史數(shù)據(jù)的趨勢(shì)效果圖。歷史曲線主要用于事后查看數(shù)據(jù)和狀態(tài)變化趨勢(shì)和總結(jié)規(guī)律。制作步驟如下：l 在“數(shù)據(jù)顯示”窗口中，使用標(biāo)簽構(gòu)件在歷史報(bào)表下方制作一個(gè)標(biāo)簽，輸入文字：歷史曲線。l 在標(biāo)簽下方，使用“工具箱”中的“歷史曲線”構(gòu)件，繪制一個(gè)一定大小的歷史曲線圖形。l 雙擊該曲線，彈出“歷史曲線構(gòu)件屬性設(shè)置”窗口，進(jìn)行如下設(shè)置:l

48、在基本屬性頁(yè)中，將：曲線名稱設(shè)為：液位歷史曲線；Y軸主劃線設(shè)為：5；背景顏色設(shè)為：白色。l 在存盤數(shù)據(jù)屬性頁(yè)中，存盤數(shù)據(jù)來(lái)源選擇租對(duì)象對(duì)應(yīng)的存盤數(shù)據(jù)，并在下拉菜單中選擇：溫度組；l 在曲線標(biāo)識(shí)頁(yè)中，選中曲線1，曲線內(nèi)容設(shè)為：PID輸出值；顏色為：黃色；工程單位為；小數(shù)位數(shù)設(shè)為：1；最大值設(shè)為：100；實(shí)時(shí)刷新設(shè)為：PID輸出值；其他不變。選中曲線2，反應(yīng)槽溫度測(cè)量值；顏色為：藍(lán)色；工程單位為；小數(shù)位數(shù)設(shè)為：1；最大值設(shè)為：100；實(shí)時(shí)刷新設(shè)為：反應(yīng)槽溫度測(cè)量值；其他不變。選中曲線3，曲線內(nèi)容設(shè)為：溫度設(shè)定控制器；顏色為：紅色；工程單位為；小數(shù)位數(shù)設(shè)為：1；最大值設(shè)為：100；實(shí)時(shí)刷新設(shè)為：溫度

49、設(shè)定控制器；其他不變。l 在高級(jí)屬性頁(yè)中，選中： 運(yùn)行時(shí)顯示曲線翻頁(yè)操作按鈕； 運(yùn)行時(shí)顯示曲線放大操作按鈕； 運(yùn)行時(shí)顯示曲線信息顯示窗口； 運(yùn)行時(shí)自動(dòng)刷新；l 將刷新周期設(shè)為：1秒；并選擇在60秒后自動(dòng)恢復(fù)刷新?tīng)顟B(tài)。l 進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境，單擊“數(shù)據(jù)顯示”菜單，打開(kāi)“數(shù)據(jù)顯示窗口”，就可以看到實(shí)時(shí)報(bào)表，歷史報(bào)表，實(shí)時(shí)曲線，歷史曲線5。 歷史曲線如圖6.8所示。圖6.8 歷史曲線7 系統(tǒng)調(diào)試打開(kāi)STEP 7-Micro/WIN V4.0程序，將編譯正確的PLC程序下載。因?yàn)镸CGS組態(tài)在運(yùn)行仿真的時(shí)候和STEP 7-Micro/WIN V4.0程序在S7200的使用上有沖突，所以，當(dāng)下載完了以后要關(guān)閉STEP 7-Micro/WIN V4.0程序，點(diǎn)擊“保存項(xiàng)目的改動(dòng)”，然后打開(kāi)MCGS，按“F5”運(yùn)行組態(tài)。（1） 初始參數(shù)在M