养护窑PID控制系统设计优化方案

1.控制要求

用PLC采用PID控制算法对加热炉迸行恒温控制。PID控制的硬件环境与11.7.1节中PWM的控制是一样的，控制过程的要求也基本相同，人机界面也使用PC机，其区别仅在于输出量是幅值可调的伺服电压或电流。

图11-79 温度PWM控制程序INT0

2.硬件设计

（1）机型选择 养护窑的PID控制中，PLC机型的选择和PWM控制相同。由CPU224主机和模拟量输人/输出模块EM235组成硬件系统。EM235的AI接收PT100信号的输人，EM235的AO把PLC的输出送到调压模块EUV-10A控制电动执行器。

和PWM控制一样，选用一台工控机。工控PC机的COM1和PLC的通信口0由PC/PPI电缆相连，使用自由口协议通信。用PC机接收PLC发送来的温度实测值和设定值参数。PC机利用VB程序采集这两个参数，并用曲线显示。PLC则不断地向PC机发送温度数据。其硬件设计如图11-80所示。

（2）内存变量分配表 根据温度控制系统的组态，做出养护窑温度PID控制的内存变量分配表，见表11-23所示。

3.程序设计

PID控制程序的设计思路与PWM控制程序的思路基本相同。由VB完成PC机和PLC的通信，由PLC对温度迸行控制。如果说有区别，区别就在于控制算法和控制方法。

图11-80 养护窑PID控制的硬件设计图

表11-23 养护窑温度PID控制的内存变量分配表

虽然11.7.1节的PWM控制和这里的PID控制都用了PID算法，但前者使用脉冲量输出，由开关触点输出即可。这里的PID控制是把PID运算的输出通过调压模块输出，这是一种模拟量输出。

调压模块是一种输出可调的晶闸管控制。这里的调压模块的控制电压为0～5V，而EM235的输出电压为0～10V，因此，只能对EM235输入0～16000的数值（EM235的允许输入范围为0～32000）。

上述内容在控制程序的设计中不容忽视。

（1）PC机VB程序及其说明 PC机VB程序和PWM控制的VB程序相同，此处不再赘述。

（2）PLC程序设计

1）PID控制程序OB1及其说明。PID控制程序OB1如图11-81所示。

“Network1”的功能是上电后启动自由口通信，调用子程序SBS0（设置并启动定时中断）。

“Network2”的功能是当按下启动按钮时设置系统运行标志M0.0。

“Network3”的功能是启动系统运行计数器C0。(www.xing528.com)

图11-81 温度PID控制程序OB1

“Network4”的功能是根据运行时间来设置系统运行阶段标志。M0.1为控温流程标志，M0.2为排气流程标志，M0.3为结束标志，然后调用子程序SBR1。

“Network5”的功能是把PID的输出值（VB310）送入EM235的D-A端（AQW0）。如果温度的测量值（VD100）大于设定值（VD104），关闭调压模块的输出。因为这里的AOW0=16000时，晶闸管的导通角为0，这是一种强制性保护。

“Network6”的功能是停止处理。

“Network7”的功能是传送检测值和设定值到输出显示区。

“Network8”的功能是将检测的温度值转换成单位为“度”的数据，并送入指定的显示数据区。

“Network9”的功能是把需要显示的数据转换成ASCII码。

“Network10”的功能是把需要显示的ASCII码不断地从通信口0发送。

2）PID控制程序SBR0及其说明。SBR0的功能是启动定时中断，把10送入SMB34中，表示定时中断的时间间隔为10ms，如图11-82所示。中断连接指令把中断程序0（INT0）和中断事件10（引起定时中断事件）连接，表示设置的是定时中断0，巨中断服务程序在INT0中，ENI是开中断。

3）PID控制程序SBR1及其说明。SBR1的功能是系统运行的通风和排气控制，如图11-83所示。第一阶段（M0.1=1）要开风机（Q0.1=1）；第二阶段（M0.2=1）要排气（Q0.2=1）；运行的结束阶段（M0.3=1）要关闭所有输出（Q0.0、Q0.1和Q0.2复位）。

图11-82 温度PID控制程序SBR0

图11-83 温度PID控制程序SBR1

4）PID控制程序INT0及其说明。INT0的功能是定时读取检测的温度，根据给定的PID系数迸行PID运算，对系统迸行控制。INT0程序如图11-84所示。

“Network1”的功能是读取AIW0的数据并将其转换为标么值，送入VD100中。

“Network2”的功能是把各个PID系数送入PID数据表中。

“Network3”的功能是迸行PID运算，其输出值存于VD108。

“Network4”的功能是将PID的输出转换为调压模块的输入数宇量（0～16000）送入VW310中，再通过VW310把数据传送到AQW0输出。

图11-84 温度PID控制程序INT0