PLC换热器温度和流量串级控制

1、WORD格式基于 PLC-S7300在 A3000 上实现换热器温度和流量串级控制系统设计第五章换热器温度和冷水流量串级控制系统设计5.1 工艺简介：11。由图 5-1 可知，热水通过换热器中排管的外面，把热量传给排管内通过的冷水。 热水的出口温度可以通过改变支路 2 上的控制阀的开度来实现控制要求 起热水出口温度变化的干扰有物料的流量，初温和压力等，其中最主要的干扰是冷 水的流量 12 。热水从锅炉经泵 1 到换热器，再回到锅炉形成热水循环。冷水从大 水槽经泵 2到换热器，再回到大水槽形成冷水循环。支路1和支路 2 中均有温13 度和流量变送器，可完成对热水温度和流量的测量变送 13 。专业

2、资料整理图 5-1 换热器温度和流量串级控制5.2 系统创建工程 创建一个新的工程，在这之前要进行编程前的准备工作，包括通信设置和组态。5.2.1 新建工程单击 File>New ?, 新建一个工程项目，命名为 wangli, 类型默认Project 。单击 Browse?择选 工程保存地址。单击 OK，系统创建了一个名为wangli 的新工程。建立 S7-300 站。右键单击工程名 wangli ，单击 InsertNewObject>SIMATIC300Station.5.2.2 设置通信这里我使用的是S7-300MPI 电缆连接方式，因此P择选CAdapter,install

3、.不需要其他接口。5图-2 安装 PG/PC通信接口窗口设置或添加PCAdapter(MPI):PROPERTY 按钮LocalConnection 属性页 COM2,19200,其他参数不需要设置。5.2.3 硬件组态和下装打开工程中的 Hardwork ，从而进入 HWCONFIG窗口。在 HWCONF中IG插入机架， 根据实验所用的设备型号组态硬件。如 下 表：表 5-1 硬件组态数据 模块型号电源 PS-300>PS3072ACPUCPU-300>CPU313C-2DP>313-6CE01-0AB0模拟量输入输出 SM334>334-0CE01-0AA0SM33

4、4的输入输出地址为：AI 地址： 256-263AO地址： 256-2595.3 编写程序5.3.1 复制 OB块和已有函数首先打开 libaries 中的 standardlibrary, 选择 OrgnizationBlocks. 把 OB1复制 粘贴到当前工程中。表 5-2OB1 块的功能 中断类型组织块默认优先级备注主程序扫描 OB11周期运行： 开始循环监控时间 输出到模块 从模块输入 执行程序 执行挂起的其他任务 回到开始，重新循环监控时间5.3.2 符号和变量编辑从资源管理器中选择 S7Program(1) 中打开 Symbols 编辑，编辑全部输入输出相关变量的全局变量，以便使

5、得程序具有很好的可读性。建立所有需要用到的全局变量，如下图：WORD格式基于 PLC-S7300在 A3000 上实现换热器温度和流量串级控制系统设计图 5-3PID 全局变量表其中 AI（SM334 模拟量输入 ） ，AO（ SM334模拟量输出），变量地址都是 PIW,POW，的格式，这表示这些变量使用的是硬件地址，格式是16 进制数。 PIW表示输入， POW表示输出。有了变量表，在程序中就可以直接调用全局变量的Symbol ，来访问该硬件地址。例如在程序中调用 AIO，它会自动指向 PIW256，也就是 SM334模拟量输入 通道 0 的模拟量值。又比如在程序中写入一个1，它会自动指向

6、 Q124.0，也就是CPU的 DI/DO 模块的数字量输出通道 0，该通道便会输出开关量 1，也就是继电器 开关闭合。如果该通道通过继电器切换控制着一个电磁阀，该电磁阀便会启动。5.3.3 创建 PID 控制块单击 Blocks ，进入里面的组织块 OB1，进入编辑环境。要进行 PID 单回路控制的 编程，需要添加 PID 块，在 Libraries>standardlibrary>PIDcontrolblock>FB41 CONT_CICON，T将其拖到代码区梯形图上即可添加PID 模块。需要创建 PID的背景数据块， PID 数据所涉及的所有参数都存放在这个背景数据块中

7、，可以通过在组 态软件中控制这些参数。图 5-4 模块图图 5-5PID 的背景数据块内容DB1中的数据进行控制。SP 跟随 MV，MV等于 MANPLC的输入输出，手自动切换，参数，控制功能都能通过 实际工程应用中，还需要增加手动自动切换控制。在手动时， （手操作值），自动时 MAN（手操作值）跟随。图 5-6DB2 背景数据内容5.3.4 创建数值转换功能4-20mA 信号，被 SM334模拟量输入输出模块采集后，数据范围是5530-27648因此需要编写一个专门用来进行数值转换的功能 （FC, 类似于函数，可以被其他程序 调用 ），把 5530-27648 的数据转换成 PID控制所需要

8、 0-100 的数据，并通过组态软件 监控 0-100 的数据，符合人们的日常习惯。FC201即为数值转换功能，它有五个输入： IN ，IN_MIN，IN_MAX，OUT_MIN， OUT_MAX和一个输出： OUTIN: 需要进行转换的原始输入变量IN_MIN：原始变量的下限值IN_MAX：原始变量的上限值 OUT_MIN：转换成的目标变量的下限值 OUT_MA：X转换成的目标变量的上限值 OUT：输出目标变量专业资料整理图 5-7FC201 程序内容Network1 ：MOV：E 将输入变量（左侧）的数值赋给输出变量（右侧） DI_R：双精度整数转换为实数SUB_R：实数减法运算Netwo

9、rk2 ： 赋值： TEMPINT=IN 如果 :TEMPINT<IN_MIN 则： TEMPINT=IN_MINNetwork3 ：如果 :TEMPINT>IN_MIN 则： TEMPINT=IN_MAXNetwork4 ：× (OUTMAX-OUTMIN)+OUTMININ- I NMINOUT=INMAX -INMINCMP>R是比较指令， SCALEIN作为分母，要求 SCALEIN>0WORD格式基于 PLC-S7300在 A3000上实现换热器温度和流量串级控制系统设计专业资料整理WORD格式基于 PLC-S7300在 A3000 上实现换热器温度

10、和流量串级控制系统设计专业资料整理图 5-8FC202 程序内容这样就添加好了 FC201 和 FC202两个功能以供使用。其中的 FB41是之前生成的 PID 系统控制块， DB1是 FB41的背景数据块， OB1是主程序组织块。5.3.5 单 PID 控制编程在进行 OB1的正式编程钱，需要建立一个用户数据存储块，定义一些在编程中 用到的变量。在工作区单击右键， insertnewobject>datablock ，创建 DB3图 5-9DB3 中定义需要用到的变量其中 temp 用于分隔 SET_TURE,SET_FALS。E这两个符号如果没有外部更改， 就总是固定一个 TURE和

11、一个 FALSE，以便在程序中使用。程序中不能对函数的参 数直接赋予值的。返回工作区，打开 OB1，开始编辑主程序。 将两路模拟量输入转换为 0100 的实数，再赋值给 MYDATA.AI0（即为 DB3 数据块中的用户自定义变量，也可以表示为DB3.DBD0）和 MYDATA.AI1。PID 运算程序 FB41CONT_，C 同时产生 DB1。将 PID 运算程序 FB41 输出的控制量 DB1.DBD72转换为 553027648 的 word 字，输出给 AI0 。AI1 直接由组态软件给 DB3，从这里输出。WORD格式基于 PLC-S7300在 A3000 上实现换热器温度和流量串级

12、控制系统设计专业资料整理图 5-10OB1 程序内容图 OB35 模块图图 OB35模块图图 FB41 模块WORD格式基于 PLC-S7300在 A3000 上实现换热器温度和流量串级控制系统设计5.3.6FB41 和 PID 控制FB 是需要背景数据块 DB的函数块，数据在执行完函数后还需要保存的。在各种 逻辑块中可以调用 FB。 FB可以用户自己编写，也可以调用西门子公司提供的各种 库中的 FB。在 standardlibrary 中的 FB41，就是一个提供连续 PID 控制的函数，每个调用都指 定其背景数据块，以便有不同的数据。PID 控制软件包里的功能块包括连续控制功能块CONT_

13、C，步进控制功能块CONT_S以及具有脉冲调制功能的 PULSEGE。NFB41就是 CONT_C，提供连续模拟 控制。控制模块利用其所提供的全部功能可以实现一个纯软件控制器。循环扫描计算 过程所需的全部数据存储在分配给FB 的数据区里，这使得无限次调用 FB 编程可能。1) PID 控制的概念：PID 控制软件包里的功能块包括连续控制功能块CONT_C，步进控制功能块CONT_S以及具有脉冲调制功能的 PULSEGE。N控制模块利用其所提供的全部功能可以实现一个纯软件控制器。循环扫描计算 过程所需的全部数据存储在分配给FB 的数据区里，这使得无限次调用 FB 变成可能。功能块 PULSEGE

14、N一般用来连接 CONT_C，以使其可以产生提供给比例执行器的脉 冲信号输出。基本功能： 在功能块组成的控制器中，有一系列你可以通过设置使其有效或无效的子功 能。除了实际采用 PID 算法的控制器外，还包括给定点值处理、过程变量处理以及 调整操作值范围等功能。2) 用功能块 FB41“ CONT”_C实现连续控制：在 SIMATICS7可编程控制器上，功能块 FB41 用来控制具有连续输入输出的技 术过程。在参数设置过程中，可以通过参数设置来激活或取消激活 PID 控制的某些子 功能来设计适应过程需要的控制器可以将其作为一个给定点 PID 控制器，或者在多环路控制中作为串级、混合或比 率控制器

15、。控制器的算法是基于具有模拟输入信号的采样 PID 控制。如果扩展需要的 话可以引入一个脉冲发生器，来产生具有脉宽调制的操作值输出，以提供给带有比 例执行器的两级或三级步进控制器。基于 PLC-S7300在 A3000 上实现换热器温度和流量串级控制系统设计 除了给定点和过程变量分支的功能外， FB 自己就可以实现一个完整的具有连续 操作值输出并且具有手动改变操作值功能的 PID 控制器，下面会找到各子功能的详细 描述。给定点分支： 给定点的值以浮点形式在 SP_INT 处输入。过程变量分支： 过程变量可以从外设直接输入到 PV_PER或以浮点 PV-IN 形式输入，功能 CRP_IN将从外设

16、来的值 PV-PER转化成范围在 -100% 100%之间的浮点形式，根据 下面的法则进行转换：CRP_IN=PV_PER*100/27648功能 PV_NORM根据下面的法则标准化输出 CRP_IN PV_NORM的输出 =（CRP_IN的输出 ）*PV_FAC+PV_OFF PV_FAC和 PV_OFF的默认值分别为 1 和 03）误差信号 误差是给定点和过程变量之间的差值。为了抑制由于控制量量化而引起的小扰 动（例如，控制量由于其执行电子管的有限分辨率），可将死区功能 DEADBAND 运用在误差信号上。如果 DEADB_W=，0则死区就不起作用。4）PID 算法此处 PID 算法是位置

17、式的，比例、积分和微分作用并联并且可以分别激活或取 消激活。这样就可以分别构造 P、PI、PD以及 PID 控制器，纯比例控制器或纯微 分控制也是可以的。5）手动值 可以在手动和自动模式之间切换，在手动模式下，操作值可以由一个手动选择 值来设定，积分器在内部设定为LMN（操作值） -LMN_P（比例操作值） -DISV （扰动）， 微分器设定为 0 并且在内部进行同步，这意味着当转换到自动模式后，不会引 起操作值的突然改变。6）操作值利用 LMNLIMIT 功能可以将操作值限定在所选的值范围内，输入值引起的输出 超过界限时会在信号位上表现出来，功能LMN_NOR根M据下面的公式标准化LMNLI

18、MIT的输出LMN=LMNLIMIT的输出× LMN_FAC+LMN_OFFLMN_FAC和 LMN_OFF的默认值分别为 1 和 0 操作值也可以直接输出到外设，功能CRP_OUT将浮点形式的值 LMN根据下面的公式转化成能输出到外设式的值：LMN_PER=LM×N100/276485.4 编译下装项目首先使用 PLC和 MRES拨动开关进行复位。然后在 manager 窗口选择 block, 有机 选择快捷菜单 PLC>download。完成整个程序块的（包括 systemdata ，以及所有 OB.FO.DB）的下载。下装前最好清楚 CPU，然后重新下载。5.5 调试工程调试很重要，首先在完成硬件组态时，进行硬件通道的及监控和修改。对硬件 进行测试，数字量直接测试，模拟量把输出接到输入上，从而检测铜须是否正常， 硬件是否正常。接