3 温度PID控制的实现

　　对于模拟量信号的控制PID(比例+积分+微分)算法控制。S7-200系列PLC有专门的PID回路指令，对模拟量进行PID控制十分方便。PID指令使用的算法：(nSP为第n个采样时刻的给定值，n为过程变量值，MX为积分项值)

　　PID指令根据表格(TBL)中的输入和配置信息对引用LOOP执行PID循环计算。在执行PID指令前，要建立一个参数表，一般要对表1中的参数进行初始化处理。

    在实际控制过程中，无论是给定量还是过程量都是工程实际值，它们的取值范围都是不相同的。因此在进行PID运算前，必须将工程实际值标准化。PLC在对模拟量进行PID运算后，对输出产生的控制作用是在[0.0，1]范围的标准值，不能驱动实际的驱动装置，必须将其转换成工程实际值。

　　由于电加热炉具有较大的延时性，所以采输出值，0.0～1.012Kc数正数双字，实数I回路增益，正、负常数16TsI采样时间，单位为s，正20TiI积分时间常数，单位为min，24TdI微分时间常数，单位为min，正数式控制。大致采用三段控制：第一段，开始阶段置电源为满开度，以最大的功率输出克服热惯性；第二段，等到温度达到一定值转为PID控制；第三段，接近设定点时置电源开度为0，提供一个保温阶段，以适应温度的滞后温升。程序流程图如图3所示，图中X，Y根据实际设定。

　　PID参数的调节是很重要的，调节方法有很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法.它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握。在工程实际中，控制系统难以建立起精确的数学模型，所以一般采用工程整定法。PID参数的工程整定法主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。在这里选用临界比例度法，整定步骤如下：(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，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。

　　4 PLC与计算机通讯的设计

　　由于VB具有强大的图形处理功能，界面可视化性强，而且操作简单，容易实现，故采用VB来实现上位机和下位机的通信.其下位急是S7-200系列PLC，上位机是通过RS-232串行口与PLC相连的计算机。

#p#分页标题#e#    4.1PLC程序部分

　　S7-200支持多种通讯模式，其中在自由口通讯方式下，用户可以利用梯形图程序中的接收完成中断、发送完成中断、发送指令和接收指令完成S7-200系列PLC与上位机的通讯。

　　PLC的CPU处于STOP模式时，自由口通讯被禁止，只有当CPU处于RUN模式时，才可使用自由口通讯。SMB30(这里选择端口0)是自由口模式控制字节，用来设定校验方式、通讯协议、波特率等通讯参数。发送指令XMT启动自由端口模式下数据缓冲区中的数据发送，它可以方便地发送1~255个字符，如果有中断程序连接到发送结束事件上，在发送完成后，端口0会产生中断事件9，也可以监视发送完成状态位SM45的变化。接收指令RCV可以初始化接收信息服务，通过指定的通讯端口接收信息并存储在数据缓冲区内。在接收完最后一个字符时，端口0产生中断事件23.PLC初始化程序如下：

　　4.2上位机程序部分

　　VB带有专门管理串行通讯的MSComm控件，利用它只需设置几个主要参数就可以实现PLC与计算机串行通讯。计算机采用VB编程，主要有监控界面、当前温度显示、动态温度曲线显示、参数设置以及与PLC通信等方面的设计。通信参数设置程序如下：

　　MSComm1.CommPort=1//设置通讯口为COM1

　　MSComm1.Settings=“9600，n，8，1”//波特率9600bps，无奇偶校验，8位数据，1位停止

　　MSComm1.InputLen=8//一次读取8个字节

　　MSComm1.PortOpen=True//打开通信端口。计算机端的VB程序利用MSComm控件与S7-200交换数据，通过自由口通讯程序从现场采集温度信号。并且上位机程序可以设定初始温度和PID参数、显示动态温度曲线。程序运行界面如图4所示。

　　5 结束语

　　本文介绍了基于S7-200系列PLC的智能温度控制器系统。阐述了温度控制的实现方法。介绍了VB环境下实现上位机和PLC温度监控系统的串行通信的技术。经过现场调试表明，本系统具有可靠性高，监控方便等优点。由于PLC在工业领域使用的普遍性，该系统有很大的使用范围。