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基于嵌入版MCGS與西門子PLC的串級溫度控制系統(tǒng)
劉鵬 郭頌 劉冰琪 劉煥偉 2022/11/27 8:43:09
（接上頁）s)/(aT_D s+1) (cw-x)]
式中，y為PID算法的輸出值；Kp為比例增益；b為比例作用權(quán)重；w為設(shè)定值；x為過程值；s為自動控制理論中的拉普拉斯運算符號；TI為積分作用時間；TD為微分作用時間；a為微分延遲系數(shù)；微分延遲為aTD；c為微分作用權(quán)重[4]。
本設(shè)計采用1215C 型號PLC，定時間間隔執(zhí)行PID指令，設(shè)置其循環(huán)時間為100ms,在組態(tài)屏中設(shè)置好理想的出口物料溫度值。
在構(gòu)建PLC的PID控制器程序時，首先建立“組織塊”，在程序塊中選擇添加新塊，選擇組織塊,在左側(cè)列中，找到工藝對象，選擇新增工藝對象，打開新增對象窗口，選擇PID，選擇PID_Compact。打開組態(tài)窗口，在基本設(shè)置中，控制器類型選擇“溫度”，單位“。C”�！癐nput/Output參數(shù)”中均選擇模擬量形式。
為適應(yīng)工程實際的需要，在現(xiàn)場或者緊急情況中，為快速有效調(diào)節(jié)或者實驗，有可能需要手動調(diào)節(jié)的情況，所以在PID模塊組態(tài)的高級設(shè)置中要勾選“啟用手動輸入”。當(dāng)勾選“啟用手動輸入”后，可以用“MOVE”指令直接給PID參數(shù)進(jìn)行設(shè)值。
主控制器的設(shè)定值“Setpoint”對應(yīng)MCGS界面中設(shè)的“出料溫度設(shè)定值”，“Input_PER”對應(yīng)實際的出料溫度反饋值，如圖3所示。
圖3 主控制器設(shè)定和反饋值
在本程序中，利用ManualEnable、ModeActivate和Mode配合設(shè)置了手動調(diào)節(jié)和自動調(diào)節(jié)兩種模式，同時設(shè)置了設(shè)定值的上下限報警和輸出值的上下限報警，當(dāng)設(shè)定值不合理時，無法進(jìn)行有效輸入；當(dāng)偏差較大，且偏差時間較長時，不會讓控制器的輸出持續(xù)長時間增大，在保證快速性的同時，確保爐膛及物料溫度在正常范圍內(nèi)。
3.結(jié)束語
基于MCGS和西門子PLC的溫度串級控制系統(tǒng)，融合了MCGS組態(tài)設(shè)計，PLC程序的編寫，MCGS與PLC的通訊以及變量連接，為保護(hù)組態(tài)屏，這里設(shè)置了外置鍵盤，通過移動光標(biāo)找到對應(yīng)的參數(shù)，并進(jìn)行設(shè)置。串級控制能快速調(diào)節(jié)燃?xì)忾y的開度，針對大部分進(jìn)入副回路的擾動，比如氧氣含量的擾動，燃?xì)饧兌鹊臄_動等，能夠快速克服，外置PID參數(shù)在組態(tài)屏界面可調(diào)，能夠?qū)崿F(xiàn)手動自動控制，PLC控制性能穩(wěn)定，方便實用。
參考文獻(xiàn)：
[1]李紅萍，賈秀明，趙曉莉.基于MCGS的PLC溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J],工業(yè)儀表與自動化裝置,2012(5):2.
[2]王濤.基于MCGS的水位控制系統(tǒng)[J],農(nóng)業(yè)水土工程與鄉(xiāng)村規(guī)劃,2020:2.
[3]羅及紅.基于PID算法的爐窯溫度串級控制系統(tǒng)設(shè)計[J],計算機測量與控制,2012.20(12):1.
[4]謬常初,李運樹.S7-1200 PLC應(yīng)用教程[M],2020:193.
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