6ES7322-1HF01-0AA0型号规格

6ES7322-1HF01-0AA0型号规格

 1 引言 
    热风机是基于热能交换的加热设备。热能交换发生在通过气体或液体燃料的燃烧以加热的金属表面和与此表面发生接触的流通空气之间。燃料的燃烧是在燃烧室内进行，与空气流隔绝。空气的流动是通过一个风机设备产生的，热风机有很高的热能效率并且在之前的冷空气与热空气之间有迅速的对流。此热风机应用于工业环境中，主控制器要有很高的抗干扰能力和稳定性，选择plc作为主控器。plc不仅具有传统控制系统的控制功能,而且能扩展一些智能模块并构成不同的控制系统实现温度控制、闭环控制、位置控制等来适应不同的工业控制需要。plc以高集成度、率、较强的抗干扰能力、组态灵活等优势在现代工业控制中得到广泛的应用。为此我们使用永宏plc作为控制器,它具有良好的温度控制pid算法、步进电机控制模块，通过plc的串口通讯与pc机连接,构成人机界面友好、控制功能完善的温度控制系统。 
    2 系统构成 
    本系统要求严格控制热风机出风口温度，即冷空气经热交换后达到的温度值，设为t1；系统选用热电阻pt100监测入风口和出风口温度，出风口温度即为被控温度；选用调功器作为plc控制风机的连接环节，利用da模块输出4～20ma信号控制调功器来调节风机转速，这样改变进入交换室的空气量和空气的热交换时间进而改变出风口温度，形成闭环控制系统，如图1。选用热电偶测量燃烧室温度作为故障监测和风机较低转速限制，风机转低则空气流动缓慢，燃烧室热量积聚时间过长会减少热风机使用寿命，甚至出现危险状况。 
    永宏(fatek)的fbs系列plc具有良好的温度控制能力和很高的性价比，配有温度**pid控制指令以达到精确控制，它提供了集温度和数据处理为一身的智能**模块，在这个模块集成了16位a/d转换器，分辨率达到0.1℃。该模块能够自动进行线性化处理、冷端补偿，使用非常方便，仅需要将热电偶接到接线端子并进行程序控制就能对温度进行准确的采集和测量。模块可以对j、k、t、e、n、b、r、s等八种热电偶和白金电阻进行处理，可以同时输入16路温度数据进行采集。在精度为0.1℃的时候较快刷新速度为4s；在精度为1℃的时候较快刷新速度为2s。plc利用温度模块将温度采集进来以后，根据内部程序中的温度规划表格将外界目前的温度值作为控制变量，并将用户设定的温度期望值与程控变量做pid运算后得到输出值来调节可控硅调功器，以达到调节风机转速，并较终控制出风口温度。 
    3 数字pid控制 
    3.1pid控制指令 
    永宏plc有专门的温度数字pid控制指令。 
    该指令的数字pid运算公式： 
    mn=[kc×en]+∑[kc×ki×ts×en]+[kc×td×(pvn-pvn-1)/ts] 
    其中： 
    mn：〝n〞时的控制输出量 
    kc：增益（范围：1→9999） 
    ki：积分常数（为积分时间常数ti的倒数，范围：0～9999） 
    td：微分时间常数（范围：0～9999） 
    pvn：〝n〞时的控制输出量 
    pvn-1：〝n-1〞的控制输出量 
    en：〝n〞时之误差=设定值（sp）-〝n〞时控制输出量（pvn） 
    ts：pid运算的间隔时间 
    增益（kc） 
    调整越大，对输出贡献越大，可得到较快且灵敏的控制反应。但增益如过大，会造成振荡现象；尽量调高增益（但以不造成振荡为原则），以增快程序反应并减少稳态误差。 
    积分项可用来设定值改变所造成之稳态误差，积分常数ki调整越大，对输出贡献越大，当有稳态误差时，可调高积分常数，以减少稳态误差。积分时间常数=0时，积分项无作用。 
    微分项可用来让控制反应较平顺，不会造成过度追赶。微分时间常数（td）调整越大，对输出贡献越大，当有过度追赶时，可调高微分时间常数，以减少追赶量。 
    3.2参数整定 
    参数整定是十分重要的，其好坏直接影响调节品质。其中pr，ir，dr是我们要整定的pid参数，上述参数设定值不在正确设定范围内时，pid指令不会执行，设定错误指示“err”。其中pr为增益设定值，ir为积分常数设定，dr微分常数。永宏plc有默认pid参数，如图4。参数整定主要是确定pr，ir，dr三个参数，这三个特性参数究竟整定到多大取决于具体被控对象的动态特性，即要根据具体被控对象来确定这三个参数。在实际工程上一般使用临界比例度法、衰减曲线法、试凑法。临界比例度法不需要求得被控对象的特性，可直接在闭合的系统中进行整定。在本系统的调试中选用了临界比例度法。一个自动控制系统，在外界干扰作用后，不能回复到稳定的平衡状态也不发散，而是产生一种等幅的振荡，这样的控制过程称为临界振荡过程。设tk是被控变量的临界周期。被控变量处于临界振荡过程时，控制器件的比例度称为临界比例度设为pk。我们按照如下步骤整定参数： 
    （1）首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作； 
    （2）仅加入比例控制环节，从大到小逐步改变控制器的比例度pr直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时临界周期tk的数值； 
    （3）将积分时间放在较大，微分时间为零； 
    （4）改变比例度。先逐步减小控制器的比例度，仔细观察上位机输出温度显示曲线，如果控制过程是衰减的，则把比例度放小；如果控制过程是发散的，则把比例度放大，直到持续4次～5次等幅振荡为止，此时的比例度为临界比例度pk，来回振荡一次的时间，亦即从振荡的一个**点到相邻同相的*二个**点所需要的时间，就是临界时间tk； 
    （5）在得到了pk和tk的数值后就可以根据经验公式，计算出pr、ir、dr的参数。4plc与上位机的通信 
    上位机软件可以对plc进行控制，监控运行状态，描绘采集的温度曲线。在pid参数整定过程中，起到了很重要的作用。上位机与plc通信采用rs-485串行总线。rs-485具有传输距离远，抗干扰能力强的优点，并且可以进行多点通信。 
    4.1plc通信协议 
    在该plc与上位机的通信过程中，plc只能做为从设备，任何设备和plc通讯时候都作为主设备，也就是说plc只有在主设备发送命令后才能按照命令的要求做出响应，不能主动的发送数据给主设备。fatek通讯的帧格式见。 
    （1）起始符为16进制的02h，无论是命令还是响应起始符都为02h，在收到02h后接收方知道信息开始传送。 
    （2）在一个fatek网络中仅有一个主站，可以有254个从站，每一个从站有一个*一**的站号，分别为1～feh。当主站对从站下命令的时候是以站号来*哪个plc或者全部plc接受命令，在响应信息中从站会将自己站号发给主站，使主站知道是哪个从站返回的消息。 
    （3）命令码是plc提供给用户的命令指令，主站通过这些指令可以对从站完成读取、写入、强制设定、运转、停止等功能。如：命令40，读取plc状态指令；命令41，plc运行/停止指令；命令4e，测试plc回传指令，判断连接是否成功；命令45，连续多个寄存器写入数据命令。 
    （4）文本资料是指写入plc或plc发送的数值及目标寄存器号。 
    （5）校验码是将从stx开始所有ascii字符的16进制数值以lrc(longitudinalredundancy 
    check)计算产出一个byte长度(两个16进制数值00～ff)的校验码。当接收端收到消息后依同样的计算法则算出其校验码，两者值相同表示传输的资料正确，否则即有传输错误发生。fa 
    tek协议lrc校验之计算方法是将各ascii字符之16进制数码值(8位长度)从头至尾依序相加，但不考虑进位，因此较终结果仍为8位长度的校验码。 
    （6）结束符为16进制数03h，无论命令或响应消息的结尾字符均为etx，当接收方收到etx字符后便知该次通讯已结束。在完整收到fatek通讯帧后我们就可以对帧进行处理。 
    4.2上位机软件 
    上位机编程软件采用功能强大，编程可视化的vb6.0，利用vb6.0可方便地实现plc和上位机的串行通讯。并且可以实现实时曲线显示，方便的了解被控对象的变化过程。vb6.0的通讯控件mscomm有许多属性可帮助我们实现串口通讯，可设置通讯端口，设置发送和接收缓冲区大小，波特率、奇偶检验等。 
    实时曲线反映的是现场数据的实时性，以监测该点在现场工况变化的情况下的控制稳定性，因此在实现时需显示曲线的动态变化。 

    在vb6.0中，我们用picturebox控件结合定时器进行曲线的绘制。定时器定时时间到的时候，触发定时器事件，在定时器事件中，进行数据点的采集，同时在picturebox里将此次采集的数据点与上次采集的数据。

1．PLC程序的内容
PLC应用程序应较大限度地满足被控对象的控制要求，在构思程序主体的框架后，要以它为主线，逐一编写实现各控制功能或各子任务的程序。经过不断他调整和完善。使程序能完成所要求的控制功能。另外，PLC应用程序通常还应包括以下几个方面的内容：
（1）初始化程序 在 PLC上电后，一般都要做一些初始化的操作。其作用是为启动作必要的准备，并避免系统发生误动作。初始化程序的主要内容为：将某些数据区、计数器进行清零；使某些数据区恢复所需数据；对某些输出量置位或复位；显示某些初始状态等等。
（2）检测、故障诊断、显示程序  应用程序一般都设有检测、故障诊断和显示程序等内容。这些内容可以在程序设计基本完成时再进行添加。它们也可以是相对独立的程序段。
（3）保护、连锁程序  各种应用程序中，保护和连锁是不可缺少的部分。它可以杜绝由于非法操作而引起的控制逻辑混乱，保证系统的运行更安全、可靠。因此要认真考虑保护和连锁的问题。通常在PLC外部也要设置连锁和保护措施。
2．PLC程序的质量
对同一个控制要求，即使选用同一个机型的PLC，用不同设计方法所编写的程序，其结构也可能不同。尽管几种程序都可以实现同一控制功能，但是程序的质量却可能差别很大。程序的质量可以由以下几个方面来衡量：
（1）程序的正确性  应用程序的好坏，较根本的一条就是正确。所谓正确的程序必须能经得起系统运行实践的考验，离开这一条对程序所做的都是没有意义的。
（2）程序的可靠性好  好的应用程序可以保证系统在正常和非正常（短时掉电再复电、
某些被控量**标、某个环节有故障等）工作条件下都能地运行，也能保在出现非法操作（如按动或误触动了不该动作的按钮）等情况下不至于出现系统控制失误。
（3）参数的易调整性好  PLC控制的优越性之一就是灵活性好，容修改程序或参数而改变系统的某些功能。例如，有的系统在一定情况下需要变动某些控制量的参数（如定时器或计数器的设定值等），在设计程序时必须考虑怎样编写才能易于修改。
（4）程序要简练  编写的程序应尽可能简练，减少程序的语句，一般可以减少程序扫描时间，提高PLC对输入信号的响应速度。当然，如果过多地使用那些执行时间较长的指令，有时虽然程序的语句较少，但是其执行时间也不一定短。
（5）程序的可读性好  程序不仅仅给设计者自己看，系统的维护人员也要读。另外，为了有利于交流，也要求程序有一定的可读性

 PLC程序现场调试指在工业现场，甩有设备都安装好后，所有连接线都接好后的实际调试。也是PLC程序的最后调试。
   现场调试的目的是，调试通过后，可交给用户使用，或试运行。
   现场调试参与的人员较多，要组织好，要有调试大纲。依大纲，按部就班地一步步推进。开始调试时，设备可先不运转，甚至了不要带电。可随着调试的进展逐步加电、开机、加载，直到按额定条件运转。具体过程大体是:
1）、要查接线、核对地址。要逐点进行，要确保正确无误。
   可不带电核对，那就是查线，较麻烦。也可带电查，加上信号后，看电控系统的动作情况是否符合设计的目的。
2）、检查模拟量输入输出。
   看输入输出模块是否正确，工作是否正常。必要时，还可用标准仪器检查输入输出的精度。
3）、检查与测试指示灯。
   控制面板上如有指示灯，应先对应指示灯的显示进行检查。一方面，查看灯坏了没有，另一方面检查逻辑关系是否正确。
指示灯是反映系统工作的一面镜子，先调好它，将对进一步调试提供方便。
4）、检查手动动作及手动控制逻辑关系。
   完成了以上调试，继而可进行手动动作及手动控制逻辑关系调试。要查看各个手动控制的输出点，是否有相应的输出以及与输出对应的动作，然后再看，各个手动控制是否能够实现。如有问题，立即解决。
5）、半自动工作。
   如系统可自动工作，那先调半自动工作能否实现。调试时可一步步推进。直至完成整个控制周期。哪个步骤或环节出现问题，就着手解决哪个步骤或环节的问题。
6）、自动工作。
   在完成半自动调试后，可进一步调试自动工作。要多观察几个工作循环，以确保系统能正确无误地连续工作。
7）、模拟量调试、参数确定。
   以上调试的都是逻辑控制的项目。这是系统调试时，首先要调通的。这些调试基本完成后，可着手调试模拟量、脉冲量控制。较主要的是选定合适控制参数。一般讲，这个过程是比较长的。要耐心调，参数也要作多种选择，再从中选出较优者。有的PLC，它的PID参数可通过自整定获得。但这个自整定过程，也是需要相当的时间才能完成的。
8）、异常条件检查
    完成上述所有调试，整个调试基本也就完成了。但是好再进行一些异常条件检查。看看出现异常情况或一些难以避免的非法操作，是否会停机保护或是报警提示

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