西门子6ES7214-1BD23-0XB8全年质保

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1、引言

传统的远程监控只具备数据采集功能，在需要实时控制和数据处理时，会显得力不从心。PLC 作为工业控制的部件，其在网络、通信等方面的能力越来越强，具备远程监控要求的数据采集、实时控制和数据处理功能。随着国产 PLC 市场占有量的提升，PLC 的价格也比以前具优势，使用 PLC 做 DAS系统或者用 PLC 平台开发数据采集系统将是或者说相当有吸引力的选择。德维森公司的 V80 小型 PLC 在供热、交通监控、楼宇监控等行业有许多的成功应用.

下面以其在东北某供热网监控为例说明 PLC 在数据采集和远程监控行业中的应用。

2、远程监控系

V80 系列 PLC 采集现场每个换热子站的温度、压力、流量，并根据采集数据进行供热流量的控制，以达到节能的目的。根据室外气温的变化，通过调节一级管网电动阀门的开度来及时控制二级管网的回水温度，通过调度给定的控制曲线，保证每个换热站的运行参数始终在给定的范围内。同时，监控室根据需要调度和遥控子站的电动阀门，调整运行参数。系统配置 无线 DTU，可以实现温度的控制、泵变频的远程控制。上位机选用组态王组态软件，与数据库结合起来，对所有数据进行存储和分析，并可以配合优化软件进行控制。

3、PLC 特点

针对提到的各种问题，本文提出了一个为优胜的方案，其特点如下：

1、 网络通信功能

V80 系列 PLC 可同时支持 2 个以上的通信口，可利用 RS485 通信口组建控制网络，把多台 V80 小型 PLC 组进同一个现场总线网络内，主控 PLC 上连接一个 无线DTU 模块，为监控网络提供透明的上网通道。选用 无线 DTU 代替无线 RTU 可以大大降，在敷设了电话线的地方可选用 Modem，使整个系统的造价达到优。

2、CPU 模块功能

M32DT 模块是 16 路数字量输入和 16 路晶体管输出的 CPU 模块，本身带有两个通信口，一个 RS232 和一个 RS485，内部带 MODBUS 主从通信协议和 FREE 通信协议，可以与各种 HMI 或者各种组态软件通信，通信协议库文件使各厂商自行开发上位机软件提供了诸多便利。

M32DT 内带 FLASH 存储器，可将各种参数存储在本地，还带有掉电保持功能，从而保证使用的性和便利性。高速运算速度和完备数学运算能力使其适合通信和模拟量处理环境。

3、抗干扰能力强

整个系统的宽温和宽电源供电设计使其可以在恶劣的环境中游刃有余，V80 系列产品已通过 CE 认证。

4、 编程简单方便

V80 系列 PLC 的编程语言支持 IEC61131-3 标准，可以方便编程。同时，支持在线编程，也就是在运行态下可以进行程序修改和调试，为监控现场的在线升级和扩展提供方便。

5、

V80 系列 PLC 比同样点数的数采模块具有价格优势，而且其图形化编程功能使其成为一个强有力的分布式监控平台。

4、结论

本文以供热网的远程监控为例，介绍了 V80 系列 PLC 联网、通信协议与三方产品集成特点，说明 V80 系列 PLC 在数据采集和远程监控行业中的应用，实际运行结果表明 V80系列 PLC 是客户将采集、控制、远程监控合而为一的理想选择。

. PID控制

    在工业控制中，PID控制（比例-积分-微分控制）得到了广泛的应用，这是因为PID控制具有以下优点：

    1）不需要知道被控对象的数学模型。实际上大多数工业对象准确的数学模型是无法获得的，对于这一类系统，使用PID控制可以得到比较满意的效果。据日本统计，目前PID及变型PID 约占总控制回路数的左右。

    2）PID控制器具有典型的结构，程序设计简单，参数调整方便。

    3）有较强的灵活性和适应性，根据被控对象的具体情况，可以采用各种PID控制的变种和改进的控制方式，如 PI、PD、带死区的PID、积分分离式PID、变速积分PID等。随着智能控制技术的发展，PID控制与模糊控制、神经网络控制等现代控制方法相结合，可以实现PID控制器的参数自整定，使PID控制器具有经久的生命力。

2. PLC实现PID控制的方法

如图6-35所示为采用PLC对模拟量实行PID控制的系统结构框图。用PLC对模拟量进行PID控制时，可以采用以下几种方法：

                                                图6-35  用PLC实现模拟量PID控制的系统结构框图

    1）使用PID过程控制模块。这种模块的PID控制程序是PLC生产厂家设计的，并存放在模块中，用户在使用时只需要设置一些参数，使用起来非常方便，一块模块可以控制几路甚至几十路闭环回路。但是这种模块的价格昂贵，一般在大型控制系统中使用。如三菱的A系列、Q系列PLC的PID控制模块。

    2）使用PID功能指令。现在很多中小型 PLC都提供PID控制用的功能指令，如FX2N系列PLC的PID指令。它们实际上是用于PID控制的子程序，与A/D、D/A模块一起使用，可以得到类似于使用PID过程控制模块的效果，价格却得多。

3）使用自编程序实现PID闭环控制。有的PLC没有有PID过程控制模块和 PID控制指令，有时虽然有PID控制指令，但用户希望采用变型PID控制算法。在这些情况下，都需要由用户自己编制PID控制程序。

3. FX2N的PID指令

PID指令的编号为FNC88，如图6-36所示源操作数［S1］、［S2］、[S3]和目标操作数[D]均为数据寄存器D，16位指令，占9个程序步。［S1］和［S2］分别用来存放给定值SV和当前测量到的反馈值PV，［S3］~[S3]＋6用来存放控制参数的值，运算结果MV存放在［D］中。源操作数［S3］占用从［S3］开始的25个数据寄存器。

                                                图6-36    PID指令

PID指令是用来调用PID运算程序，在PID运算开始之前，应使用MOV指令将参数（见表6-3）设定值预先写入对应的数据寄存器中。如果使用有断电保持功能的数据寄存器，不需要重复写入。如果目标操作数[D]有断电保持功能，应使用初始化脉冲M8002的常开触点将其复位。

PID指令可以同时多次使用，但是用于运算的[S3]、[D]的数据寄存器元件号不能重复。

    PID指令可以在定时中断、子程序、步进指令和转移指令内使用，但是应将［S3］＋7清零（采用脉冲执行的MOV指令）之后才能使用。

    控制参数的设定和 PID运算中的数据出现错误时，“运算错误”标志M8067为 ON，错误代码存放在D8067中。

    PID指令采用增量式PID算法，控制算法中还综合使用了反馈量一阶惯性数字滤波、不微分和反馈量微分等措施，使该指令比普通的PID算法具有好的控制效果。

    PID控制是根据“动作方向”（[S3]+1）的设定内容，进行正作用或反作用的PID运算。PID运算公式如下：

    以上公式中：△MV是本次和上一次采样时PID输出量的差值，MVn是本次的PID输出量；EVn和 EVn-1分别是本次和上一次采样时的误差，SV为设定值；PVn是本次采样的反馈值，PVnf、PVnf-1和PVnf-2分别是本次、次和前两次滤波后的反馈值，L是惯性数字滤波的系数；Dn和Dn-l分别是本次和上一次采样时的微分部分；K p是比例增益，T S是采样周期，T I和T D分别是积分时间和微分时间，αD是不微分的滤波时间常数与微分时间TD的比值。

    4.PID参数的整定

    PID控制器有4个主要的参数K p、T I、T D和T S需整定，无论哪一个参数选择得不合适都会影响控制效果。在整定参数时应把握住PID参数与系统动态、静态性能之间的关系。

    在P（比例）、I（积分）、D（微分）这三种控制作用中，比例部分与误差信号在时间上是一致的，只要误差一出现，比例部分就能及时地产生与误差成正比的调节作用，具有调节及时的特点。比例系数K p越大，比例调节作用越强，系统的稳态精度越高；但是对于大多数系统，K p过大会使系统的输出量振荡加剧，稳定性降低。

    积分作用与当前误差的大小和误差的历史情况都，只要误差不为零，控制器的输出就会因积分作用而不断变化，一直要到误差消失，系统处于稳定状态时，积分部分才不再变化。因此，积分部分可以稳态误差，提高控制精度，但是积分作用的动作缓慢，可能给系统的动态稳定性带来不良影响。积分时间常数T I增大时，积分作用减弱，系统的动态性能（稳定性）可能有所改善，但是稳态误差的速度减慢。

    微分部分是根据误差变化的速度，提前给出较大的调节作用。微分部分反映了系统变化的趋势，它较比例调节为及时，所以微分部分具有前和预测的特点。微分时间常数T D增大时，调量减小，动态性能得到改善，但是抑制高频干扰的能力下降。

    选取采样周期T S时，应使它远远小于系统阶跃响应的纯滞后时间或上升时间。为使采样值能及时反映模拟量的变化，T S越小越好。但是T S太小会增加CPU的运算工作量，相邻两次采样的差值几乎没有什么变化，所以也不宜将T S过小。

1、  上电前的检查

通常设计的人不进行电路连接，因此总会存在或多或少的问题，上电前的检查工作也就变得非常的重要。通常分为：

1.短路检查；

2.断路检查；

3.对地绝缘检查。

    方法；用表一根一根的检查，这样花费的时间长，但是检查是完整的。

2、  上电前的电源电压检查

为了减少不必要的损失，一定要在通电前进行输入电源的电压检查确认，是否与原理图所要求的电压一致。对于有PLC、变频器等价格昂贵的电气元件一定要认真的执行这一步骤，避免电源的输入输出反接，对元件的损害。

    方法：打开电源总开关之前，行一次电压的测量，并记录。

3、  检查PLC的输入输出。

4、  下载程序。

下载程序包括：PLC程序、触摸屏程序、显示文本程序等。将写好的程序下载到相应的系统内，并检查系统的报警。调试工作不会很顺利的，总会出现一些系统报警，一般是因为内部参数没设定或是外部条件够成了系统报警的条件。这就要根据调试者的经验进行判断，对配线再次检查确保正确。如果还不能解决故障报警，就要对PLC等的内部程序进行详细的分析，逐步分析确保正确。

5、  参数的设定。

参数设定包括：显示文本、触措屏、变频器、二次仪表等的参数，并记录。

6、  设备功能的调试。

  排除上电后的报警后就要对设备功能进行调试了。要了解设备的工艺流程。然后进行手动空载调试。手动工作动作无误再进行自动的空载调试。

空载调试完毕后，进行带载的调试。并记录调试电流、电压等的工作参数。

  调试过程中，不仅要调试各部分的功能还要对设置的报警进行模拟，确保故障条件满足时能够实现真正的报警。

  对于需要对设备进行加温恒温的试验时，要记录加温恒温曲线。确保设备功能完好。

7、  系统的联机调试。

完成单台设备的调试后再进行前机与后的联机调试。

8、  连续长时间的运行。来检测设备工作的稳定性。

9、  调试完毕。设备调试完毕，要进行报检。并对调试过程中的各种记录备档