1、天 津 轻 工 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文第 1 页 共 37 页内容摘要温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关。在科学研究和生产实践的诸多领域中, 温度控制占有着极为重要的地位, 特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足轻重的作用。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案 也有所不同。例如冶金、机械、食品、化工等各类工业生产中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等；燃料有煤气、天然气、油、电等。温度控制系统 的工艺过程复杂多变，具有不确定性，因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。可
2、编程控制器（PLC）可编程控制器是一种工业控制计算机，是继承计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。它具有抗干扰能力强，价格便宜， 可靠性强，编程简单，易学易用等特点，在工业领域中深受工程操作人员的喜欢，因此 PLC 已在工业控制的各个领域中被广泛地使用。关键字：温度控制 PLC 组态天 津 轻 工 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文第 2 页 共 37 页目 录1 引言 .31.1 温度控制系统的意义 .31.2 温度控制系统背景 .31.3 研究技术介绍 .32 硬件设计 .62.1 硬件配置 .62.2 I/O 分配表 82.3 硬件接线图 103 软件设计 103.1
3、PID 控制程序设计 .153.2 S7-200 程序设计流程图 163.3 内存地址分配与 PID 指令回路表 173.4 S7-200 程序设计梯形图 174 组态编程 254.1 PLC 通信配置与通信方式 .254.2 网络的通讯 PPI 协议 254.3 组态软件 Kingview274.4 组态王定义外部设备和数据变量 274.5 组态王界面 304.6 启动组态王 29结论 .32致谢 .35参考文献 .36天 津 轻 工 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文第 3 页 共 37 页1 引言1.1 温度控制系统的意义温度及湿度的测量和控制对人类日常生活、工业生产、气象预报、物资
4、仓储等都起着极其重要的作用。在许多场合，及时准确获得目标的温度、湿度信息是十分重要的，近年来，温湿度测控领域发展迅速，并且随着数字技术的发展，温湿度的测控芯片也相应的登上历史的舞台，能够在工业、农业等各领域中广泛使用。1.2 温度控制系统背景自 70 年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是在微电子技术和计算机技术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国内外温度控制系统发展迅速，并在职能化、自适应、参数自整定等方面取得成果，在这方面，一日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，都产生了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表，并在各行各业广泛应用。温度控制系统在国内各行各业的应用虽然
5、十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比仍然有着较大的差距。目前，我国在这方面总体水平处于 20 实际 80 年代中后期水平，成熟产品主要以“点位”控制及常规的 PID 控制器为主，它只能适应一般温度系统控制，难于控制滞后、复杂、时变温度系统控制。而适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟。形成商品化并在仪表控制系统参数的自整定方面，还没开发性能可靠的自整定软件。参数大多靠人工经验及我国现场调试来确定。随着科学技术的不断发展，人们对温度控制系统的要求越来越高，因此，高精度、智能化、人性化的温度控制系统是国内外必然发展
6、趋势。1.3 研究技术介绍天 津 轻 工 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文第 4 页 共 37 页1.3.1 传感技术传感技术、通信技术和计算机技术是现代信息技术的三大基础技术。中华人名共和国国家标准 GB7665-1987 对传感器（transducer/sensor）的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。其中，敏感元件是指直接感受或响应被测量的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件或响应的被测量转换成适于传感器或被测量的电信号部分。 ”对生产过程的监控首先离不开采集设备工作信息，因此选用合适的传感器至关重要，如果把计
7、算机看作是自动化系统的“大脑” ，信道看作是“神经网络”的话，那么传感器就是自动化系统的“五官” 。无法对现场数据进行准确、可靠、实时测量，监控也就无从谈起了。1.3.2 PLC可编程控制器的英文名称是 Programmable Logic Controller，即可编程逻辑控制器，简称 PLC。现代制造业必须对市场需求做出快速反应，生产小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，这便要求生产设备和自动化生产线的控制系统必须具有极高可靠性和灵活性。可编程控制器正是顺应这一潮流而出现的，以微处理器为基础的通用工业控制装置。在 20 世纪 60 年代的汽车制造业，传统继电接触器控制装置广泛应用于
8、生产流水线的自动控制系统中。这套装置设备体积庞大，可靠性差，同时维护不便，而且，完全由逻辑硬件构成，接线十分复杂。一旦生产过程某一环节发生改变，控制装置就要重新设计改造。随着汽车生产工业的迅猛发展，对于汽车型号频繁改进，传统控制系统捉襟见肘，弊端日益放大，最终 PLC 应运而生。它开创性地引入程序控制功能，使计算机科学技术进入工业生产控制领域应用。早期 PLC 仅仅是替代继电器控制装置完成顺序控制、定时等任务，但是其简单易懂、安装方便、体积小、能耗低、有故障显示、能重复使用的特点，使得 PLC 很快就得到了推广应用。随着超大规模集成电路技术和微处理器性能的天 津 轻 工 职 业 技 术 学 院
9、 毕 业 论 文第 5 页 共 37 页飞速发展，PLC 的软、硬件功能不能丰富、完善。国际电工委员会（IEC）对 PLC 的正式定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境应用而设计，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟或输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。 ”PLC 技术发展至今已十分成熟，生产 PLC 产品的厂家多达 200 多个，其中较著名有德国的西门子（Siemens）公司、美国的 R
10、ockwell 自动化公司所属的A-B（Allen & Bradly）公司、GE-Fanuc 公司、法国的施耐德（Schneider）公司、日本的三菱公司和欧姆龙（OMRON）公司。1.3.3 上位机即便远离生产现场，操作人员仍可以通过远程计算机即上位机直接向生产设备发出控制指令的。上位机屏幕上可以动态实时显示各种信号变化（液压，水位，温度等） ，便是人机界面（Human Machine Interface） 。而下位机是获取设备状况及直接控制设备的计算机，一般是 PLC 或单片机。1.3.4 组态软件组态软件，处在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速
11、构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。在组态软件出现之前，工控领域的用户通过手工或委托第三方编写HMI（人机接口软件）应用，开发时间长、效率低、可靠性差；或者购买专用的工控系统，通常是封闭的系统，选择余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制。组态软件的出现使用户可以利用组态软件的功能，构建一套最适合自己的应用系统。随着工业自动化水平的迅速提高，计算机在工业领域的广泛应用，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，传统的工业控制软件已无法满足用户的各种需求。在开发传统的工业控制软件时，一旦工业被控对象有变天 津 轻 工 职 业 技 术
12、 学 院 毕 业 论 文第 6 页 共 37 页动，就必须修改其控制系统的源程序，导致其开发周期长；已开发成功的工控软件又由于每个控制项目的不同而使其重复使用率很低，导致它的价格昂贵。通用工业自动化组态软件能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能根据自己的对象和控制目的的任意组态，完成最终的自动化控制工程。天 津 轻 工 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文第 7 页 共 37 页2 硬件设计2.1 硬件配置2.1.1 西门子 S7-200 CUP226S7-200 系列 PLC 可提供 4 种不同的基本单元和 6 种型号的扩展单元。其系统构成包括基本单元、扩展单元、编程器、存
13、储卡、写入器等。S7-200 系列的基本单元如表 2.1 所示。表 2.1 S7-200 系列 PLC 中 CPU22X 的基本单元型号 输入点 输出点 可带扩展模块数S7-200CPU221 6 4 0S7-200CPU222 8 6 2 个扩展模块S7-200CPU224 24 10 7 个扩展模块S7-200CPU224XP 24 16 7 个扩展模块S7-200CPU226 24 16 7 个扩展模块本论文采用的是 CUP226。它具有 24 输入/16 输出共 40 个数字量 I/O 点。可连接 7 个扩展模块，最大扩展至 248 路数字量 I/O 点或 35 路模拟量 I/O 点。
14、26K 字节程序和数据存储空间。6 个独立的 30kHz 高速计数器，2 路独立的20kHz 高速脉冲输出，具有 PID 控制器。2 个 RS485 通讯/编程口，具有 PPI 通讯协议、MPI 通讯协议和自由方式通讯能力。I/O 端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。2.1.2 传感器热电偶是一种感温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号。常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、
15、答应误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范天 津 轻 工 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文第 8 页 共 37 页围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。标准化热电偶我国从 1988 年 1 月 1 日起，热电偶和热电阻全部按 IEC 国际标准生产，并指定 S、B、E、K、R、J、T 七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。本论文采用的是 K 型热电阻。2.1.3 EM 235 模拟量输入模块EM 235 模块是组合强功率精密线性电流互感器、意法半导体（ST）单片集成变送器 ASIC 芯片于一
16、体的新一代交流电流隔离变送器模块，它可以直接将被测主回路交流电流转换成按线性比例输出的 DC420mA（通过 250 电阻转换 DC 15V 或通过 500 电阻 转换 DC210V）恒流环标准信号，连续输送到接收装置（计算机或显示仪表） 。表 2-1 所示为如何用 DIP 开关设置 EM 235 模块。开关 1 到 6 可选择模拟量输入范围和分辨率。所有的输入设置成相同的模拟量输入范围和格式。表2.2 所示为如何选择单/双极性（开关 6） 、增益（开关 4 和 5）和衰减（开关1、2 和 3） 。下表 2.2 中，ON 为接通，OFF 为断开。表 2.2 EM 235 选择模拟量输入范围和分
17、辨率的开关表单极性SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6满量程输入分辨率ON OFF OFF ON OFF ON 0 到 50mV 12.5VOFF ON OFF ON OFF ON 0 到 100mV 25VON OFF OFF OFF ON ON 0 到 500mV 125uAOFF ON OFF OFF ON ON 0 到 1V 250VON OFF OFF OFF OFF ON 0 到 5V 1.25mVON OFF OFF OFF OFF ON 0 到 20mA 5AOFF ON OFF OFF OFF ON 0 到 10V 2.5mV根据温度检测和控制模块，我设置 PID
18、开关为 010001天 津 轻 工 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文第 9 页 共 37 页图 2.1 DIP 开关2.1.4 温度检测和控制模块由学校提供，模拟真实锅炉的温度检测和控制模块，可自行将 010V 模拟信号转化为占空比对锅炉进行加热。输出的模拟信号也是 010V，锅炉外接24V 直流电源。2.2 I/O 分配表表 2.3 I/O 分配表输入I0.0 启动按钮I0.1 停止按钮输出Q0.1 启动指示灯Q0.2 停止指示灯Q0.3 正常运行指示灯Q0.4 温度越上限报警指示灯Q0.5 锅炉加热指示灯2.3 硬件接线图天 津 轻 工 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文第 10
19、 页 共 37 页图 2.2 硬件连接图电流变送器电压变送器未使用输入端电压负载电流负载图 2.3 EM 235 CN 连接图天 津 轻 工 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文第 11 页 共 37 页3 软件设计3.1 PID 控制程序设计模拟量闭环控制较好的方法之一是 PID 控制，PID 在工业领域的应用已经有 60 多年，现在依然广泛地被应用。人们在应用的过程中积累了许多的经验，PID 的研究已经到达一个比较高的程度。比例控制(P)是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。其特点是具有快速反应，控制及时，但不能消除余差。在积分控制(I)中，控制器的输出与输入误
20、差信号的积分成正比关系。积分控制可以消除余差，但具有滞后特点，不能快速对误差进行有效的控制。在微分控制(D)中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。微分控制具有超前作用，它能猜测误差变化的趋势。避免较大的误差出现，微分控制不能消除余差。PID 控制，P、I、D 各有自己的长处和缺点，它们一起使用的时候又和互相制约，但只有合理地选取 PID 值，就可以获得较高的控制质量。3.1.1 PID 控制算法图 3.1 闭环控制系统如图 3.1 所示，PID 控制器可调节回路输出，使系统达到稳定状态。偏差e 和输入量 r、输出量 c 的关系:（3-1）)()(tt控制器的输出为：
21、天 津 轻 工 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文第 12 页 共 37 页（3-2）)()(1)()(0dteTtetKtuip-PID 回路输出t-比例系数 Pp-积分系数 IiT-微分系数 DdPID 调节的传输函数为（3-3）1)(STKsEUDdip数字计算机处理这个函数关系式，必须将连续函数离散化，对偏差周期采样后，计算机输出值。其离散化的规律如表 3.1 所示：表 3.1 模拟与离散形式模拟形式 离散化形式)()(tcrte )()(ncredT T1te0)( nini ee00)()(所以 PID 输出经过离散化后，它的输出方程为:（3-4）00)()( )1()unun
22、neTdieeKudipn式中，称为比例项)()(eupp称为积分项nipiTK0称为微分项)1()(eudpd天 津 轻 工 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文第 13 页 共 37 页上式中，积分项是包括第一个采样周期到当前采样周期的所有误差的累积值。计算中，没有必要保留所有的采样周期的误差项，只需要保留积分项前值，计算机的处理就是按照这种思想。故可利用 PLC 中的 PID 指令实现位置式 PID控制算法量。3.1.2 PID 在 PLC 中的回路指令西门子 S7-200 系列 PLC 中使用的 PID 回路指令，见表 3.2表 3.2 PID 回路指令名称 PID 运算指令格式 P
23、ID指令表格式 PID TBL,LOOP梯形图使用方法：当 EN 端口执行条件存在时候，就可进行 PID 运算。指令的两个操作数 TBL 和 LOOP，TBL 是回路表的起始地址，本文采用的是 VB100，因为一个 PID 回路占用了 32 个字节，所以 VD100 到 VD132 都被占用了。LOOP 是回路号，可以是 07，不可以重复使用。PID 回路在 PLC 中的地址分配情况如表3.3 所示。表 3.3 PID 指令回路表偏移地址 名称 数据类型 说明0 过程变量（PVn） 实数 必须在 0.01.0 之间4 给定值（SPn） 实数 必须在 0.01.0 之间8 输出值（Mn） 实数
24、必须在 0.01.0 之间12 增益（Kc 实数 比例常数，可正可负16 采样时间（Ts） 实数 单位为 s，必须是正数20 采样时间（Ti） 实数 单位为 min，必须是正数天 津 轻 工 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文第 14 页 共 37 页24 微分时间（Td） 实数 单位为 min，必须是正数28 积分项前值（MX） 实数 必须在 0.01.0 之间32 过程变量前值（PVn-1） 实数 必须在 0.01.0 之间3.1.3 回路输入输出变量的数值转换方法本文中，设定的温度是给定值 SP，需要控制的变量是炉子的温度。但它不完全是过程变量 PV，过程变量 PV 和 PID 回路
25、输出有关。在本文中，经过测量的温度信号被转化为标准信号温度值才是过程变量，所以，这两个数不在同一个数量值，需要他们作比较，那就必须先作一下数据转换。传感器输入的电压信号经过 EM235 转换后，是一个整数值，但 PID 指令执行的数据必须是实数型，所以需要把整数转化成实数。使用指令 DTR 就可以了。如本设计中，是从 AIW0读入温度被传感器转换后的数字量。其转换程序如下:MOVW AIW0 AC0DTR AC0 AC0MOVR AC0 VD1003.1.4 实数归一化处理因为 PID 中除了采样时间和 PID 的三个参数外，其他几个参数都要求输入或输出值 0.01.0 之间，所以，在执行 P
26、ID 指令之前，必须把 PV 和 SP 的值作归一化处理。使它们的值都在 0.01.0 之间。单极性的归一化的公式：（3-5）)320/(rawnoumR3.1.5 PID 参数整定PID 参数整定方法就是确定调节器的比例系数 P、积分时间 Ti 和和微分时间 Td，改善系统的静态和动态特性，使系统的过渡过程达到最为满意的质量指标要求。一般可以通过理论计算来确定，但误差太大。目前，应用最多的还是工程整定法：如经验法、衰减曲线法、临界比例带法和反应曲线法。经验法又叫现场凑试法，它不需要进行事先的计算和实验，而是根据运行经验，利用一组经验参数，根据反应曲线的效果不断地改变参数，对于温度控制系统，工
27、程上已经有大量的经验，其规律如表 3.4 所示天 津 轻 工 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文第 15 页 共 37 页表 3.4 温度控制器参数经验数据被控变量 规律的选择 比例度 积分时间（分钟） 微分时间（分钟）温度 滞后较大 2060 310 0.53根据反复的试凑，调处比较好的结果是 P=15，I=2.0，D=0.5天 津 轻 工 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文第 16 页 共 37 页3.2 S7-200 程序设计流程图运行 PLC初始化 PID初始化运行指示灯调用子程序 0设定温度设定 PID 值每 100ms 调用一次中断程序读入温度并转换把实际温度值放入 VD1
28、00调用 PID 指令输出 PID 值返回主程序 子程序 0中断程序天 津 轻 工 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文第 17 页 共 37 页图 3.2 设计流程图3.3 内存地址分配与 PID 指令回路表3.3.1 内存地址分配表 3.5 内存地址分配地址 说明VD0 实际温度存放VD4 设定温度存放VD30 实际温度的存放3.3.2 PID 指令回路表表 3.6 内存地址分配地址 名称 说明VD100 过程变量（PVn） 必须在 0.01.0 之间VD104 给定值（SPn） 必须在 0.01.0 之间VD108 输出值（Mn） 必须在 0.01.0 之间VD112 增益（Kc 比例
29、常数，可正可负VD116 采样时间（Ts） 单位为 s，必须是正数VD120 采样时间（Ti） 单位为 min，必须是正数VD124 微分时间（Td） 单位为 min，必须是正数VD128 积分项前值（MX） 必须在 0.01.0 之间VD132 过程变量前值（PVn-1） 必须在 0.01.0 之间3.4 S7-200 程序设计梯形图3.4.1 初次上电1)读入模拟信号，并把数值转化显示锅炉的当前电压2)判断炉温是否在正常范围，打亮正常运行指示灯/温度越上限报警指示灯天 津 轻 工 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文第 18 页 共 37 页天 津 轻 工 职 业 技 术 学 院 毕 业
30、 论 文第 19 页 共 37 页3.4.2 启动/停止阶段启动过程：按下启动按钮后，开始标志位 M0.1 置位，M0.2 复位。打开运行指示灯 Q0.0，熄灭并停止指示灯初始化 PID。开始运行子程序 0。停止过程：按下停止按钮后，开始标志位 M0.1 复位，点亮停止指示灯，熄灭运行指示灯。并把输出模拟量 AQW0 清零，停止锅炉继续加热。停止调用子程序 0，仍然显示锅炉温度。天 津 轻 工 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文第 20 页 共 37 页停止时模拟量输出清零，防止锅炉继续升温。调用子程序。3.4.3 子程序1）输入设定温度2）把设定温度、P 值、I 值、D 值都导入 PID
31、3）每 100ms 中断一次子程序进行 PID 运算天 津 轻 工 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文第 21 页 共 37 页导入 DIP。天 津 轻 工 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文第 22 页 共 37 页中断程序。3.4.4 中断程序，PID 的计算1）模拟信号的采样处理，归一化导入 PID2）DIP 程序运算3）输出 DIP 运算结果，逆转换为模拟信号天 津 轻 工 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文第 23 页 共 37 页天 津 轻 工 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文第 24 页 共 37 页天 津 轻 工 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文第 25
32、 页 共 37 页4 组态编程4.1 PLC 通信配置与通信方式4.1.1 串行数据传送和并行数据传送1)并行数据传送：并行数据传送时所有数据位是同时进行的，以字或字节为单位传送。并行传输速度快，但通信线路多、成本高，适合近距离数据高速传送。2)串行数据传送：串行数据传送时所有数据是按位(bit)进行的。串行通信仅需要一对数据线就可以。在长距离数据传送中较为合适。PLC 网络传送数据的方式绝大多数为串行方式，而计算机或 PLC 内部数据处理、存储都是并行的。若要串行发送、接收数据，则要进行相应的串行、并行数据转换，即在数据发送前，要把并行数据先转换成串行数据；而在数据接收后，要把串行数据转换成
33、并行数据后再处理。4.1.2 异步方式与同步方式根据串行通信数据传输方式的不同可以分为异步方式和同步方式。1)异步方式：又称起止方式。它在发送字符时，要先发送起始位，然后才是字符本身，最后是停止位。字符之后还可以加入奇偶校验位。异步传送较为简单，但要增加传送位，将影响传输速率。异步传送是靠起始位和波特率来保持同步的。2)同步方式：同步方式要在传送数据的同时，也传递时钟同步信号，并始终按照给定的时刻采集数据。同步方式传递数据虽提高了数据的传输速率，但对通信系统要求较高。PLC 网络多采用异步方式传送数据。4.2 网络的通讯 PPI 协议PPI 是一种主从设备协议：主设备给从属装置发送请求，从属装
34、置进行响应。从属装置不发出讯息，而是一直等到主设备发送请求或轮询时才作出响应。天 津 轻 工 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文第 26 页 共 37 页主设备与从属装置的通讯将通过按 PPI 协议进行管理的共享连接来进行。PPI 不限制与任何一个从属装置进行通讯的主设备的数目，网络上最多可安装32 个主设备。图 4.1 PPI 网络如果在用户程序中激活 PPI 主设备模式，则 S7-200 CPU 在处于 RUN（运行）模式时可用作主设备。激活 PPI 主设备模式之后，可使用“网络读取”或“网络写入”指令从其它 S7-200 读取数据或将数据写入其它 S7-200。当S7-200 用作
35、PPI 主设备时，它将仍然作为从属装置对来自其他主设备的请求进行响应。对于简单的单台主设备网络，编程站和 S7-200 CPU 既可以通过 PPI 多台主设备电缆连接，也可以通过安装在编程站中的通讯处理器（CP）卡连接。在图上部的范例网络中，编程站（STEP7-Micro/WIN）是网络主设备。在图下部的范例网络中，人机界面（HMI）设备（例如 TD 200、TP 或 OP）是网络主设备。在两个范例网络中，S7-200 CPU 是对主设备的请求进行响应的从属装置。天 津 轻 工 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文第 27 页 共 37 页图 4.2 单台主设备 PPI 网络4.3 组态软件
36、 Kingview组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统正以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用 Windows 的图形编辑功
37、能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势 曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。4.4 组态王定义外部设备和数据变量4.4.1 外部设备的定义组态王把那些需要与之交换数据的硬件设备或软件程序都做为外部设备使用。外部硬件设备在本文中就是 PLC S7-200。可使用“设备配置向导”一步步完成设备的连接。4.4.2 定义数据变量要实现组态王对 S7-200 的在线控制，就必须建立两者之间的联系，那就天 津 轻 工 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文第 28 页 共 37 页需要建立两者的数据变量。基本类型的
38、变量可以分为“内存变量”和“I/O 变量”两类。内存变量是组态王内部的变量，不跟监控设备进行交换。而 I/O 变量时两者之间互相交换数据的桥梁，S7-200 和组态王的数据交换是双向的，一者的数据发生变化，另外一者的数据也跟着变化。所以需要在创建连接前新建一些变量。本文中，PLC 用内存 VD0 来存放当前的实际温度。并规定温度超过 105为温度过高，立即要作出相应警示信号。如图 4.3 所示。点击工程管理器中的“数据词典”再双击右边窗口的新建，在出现的定义变量口中填写相应的要求项，并可在“报警定义”中设定报警。如图 4.4 所示。天 津 轻 工 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文第 29 页 共 37 页图 4.3 定义画面变量设置图 4.4 定义变量报警天 津 轻 工 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文第 30 页 共 37 页4.4.3 数据类型只对 I/O 类型的变量起作用，共有 9 种类型：Bit：1 位， 0 或 1Byte：8 位， 一个字节Short：16 位， 2 个字节Ushort：16 位， 2 个字节BCD：16 位， 2 个字节Long：32 位， 4 个字节LongBCD：32 位， 4 个字节Float：32 位， 4 个字节String：128 个字符长度4.5 组态王界面4.5.1 温度控制主界面图 4.5 监控画面
