1．確定設計任務書

    某恒溫爐窯根據工藝控製要求，需要對養護爐窖內的溫度進行嚴格的控製。爐窖溫度控製係統的示意如圖7-30所示。

    圖7-30    爐窖溫度控製係統的示意圖

    (1)控製任務和要求

    係統總的控製過程是：按下總啟動按鈕後，允許兩個爐窖按照各自的控製要求運行。每個爐窖都有啟動按鈕、停止按鈕和急停按鈕。如果按下總停止按鈕，則禁止係統允許。

    每個爐窖的具體要求是：

    ·啟動風機，使爐窖內的熱氣流循環。

    ·打開進氣閥，使熱氣流（蒸汽）進入爐窖。

    ·經過一定時間的恒溫控製（如10h），關閉進氣閥。

    ·打開排氣閥，排除熱氣流。

    ·按下停止按鈕，則關閉風機和排氣閥。

    ·每個爐窖的進氣閥隻有在總進氣閥打開後才能打開。

    ·隻要有一個爐窖需要排氣，就要打開總排氣閥。

    ·每個爐窖通過一隻熱敏電阻進行溫度檢測。

    (2)采用PID控製算法

    在采用PID控製算法時，將每個養護窖的進氣閥由電磁閥（開關量輸出）改為電動閥（模擬量輸出），通過控製閥門的開度來調節蒸汽進氣量，從而實現恒溫控製。

    2．確定外圍I/O設備

    (1)輸入設備：8個按鈕，其中2個按鈕控製總係統的啟動／停止，6個按鈕控製2個養護窖的啟動、停止和急停。

    (2)輸出設備：4個電氣閥，2個繼電器用來控製養護窖的電動機。

    (3)擴展模塊：1塊EM231 (4AI)和1塊EM232 (2AO)。

    3．選定PLC的型號

    選用的PLC是西門子公司的S7-200係列小型PLC-CPU224。

    4．編製編程元件地址分配表

    輸入／輸出分配見表7-10，其他編程元件地址分配表見表7-11。

    表7-10    輸入／輸出元件地址分配表

    表7-11    其他編程軟件地址分配表

    5．PLC接線圖

    采用S7-224以及EM231和EM232組成的PLC外部接線圖如圖7-31所示。

    圖7-31    PLC外部接線圖

    6．程序設計

    很多工業控製過程采用PID控製方式，S7-200係列提供的PID指令為PID控製提供了方便。子程序SBR1和SBR2分別是1號、2號養護窖的PID參數設定子程序，其具體程序代碼見表7-12、7-13。中斷服務程序INTO是兩個養護窖的PID控製程序，其具體程序代碼見表7-14。主程序通過調用子程序SBR1、SBR2以及中斷程序實現對兩個養護窖溫度的PID控製，其具體程序代碼見表7-15。

    選用模擬量輸出模板EM232，可以把0～32 000的數字量轉換成0～10V電壓。由於選用雙向晶閘管來控製加熱係統，而雙向晶閘管的控製電壓Uk為0～5V，這個控製電壓是由EM232提供的。所以PLC送到EM232的最大數字量限製到16000，這樣可保證送到雙向晶閘管上的電壓不會超過5V。

    在三級皮帶運輸機實例中，介紹了利用定時器的當前值比較的方法控製回路，降低了程序的複雜程度。在本例中采用計數器的當前值比較方法，原理與定時器相同，同樣也降低了程序的複雜程序，見表7-15程序中的網絡2。熟練利用定時器和計數器的當前值比較的方法，能夠使編寫程序簡單易懂。

    表7-12    1號窖PID參數設定子程序

    表7-13    2號窖PID參數設定子程序

    表7-14    兩個養護窖的PID控製程序

    表7-15    養護窖PID控製主程序