1．確定設計任務書

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

    圖7-30    爐窖溫度控制系統的示意圖

    (1)控制任務和要求

    系統總的控制過程是：按下總啟動按鈕后，允許兩個爐窖按照各自的控制要求運行。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，則禁止系統允許。

    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制（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。

    ·每個爐窖的進氣閥只有在總進氣閥打開后才能打開。

    ·只要有一個爐窖需要排氣，就要打開總排氣閥。

    ·每個爐窖通過一只熱敏電阻進行溫度檢測。

    (2)采用PID控制算法

    在采用PID控制算法時，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），通過控制閥門的開度來調節蒸汽進氣量，從而實現恒溫控制。

    2．確定外圍I/O設備

    (1)輸入設備：8個按鈕，其中2個按鈕控制總系統的啟動／停止，6個按鈕控制2個養護窖的啟動、停止和急停。

    (2)輸出設備：4個電氣閥，2個繼電器用來控制養護窖的電動機。

    (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系列小型PLC-CPU224。

    4．編制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

    很多工業控制過程采用PID控制方式，S7-200系列提供的PID指令為PID控制提供了方便。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控制程序，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控制，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。由于選用雙向晶閘管來控制加熱系統，而雙向晶閘管的控制電壓Uk為0～5V，這個控制電壓是由EM232提供的。所以PLC送到EM232的最大數字量限制到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制回路，降低了程序的復雜程度。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復雜程序，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控制程序

    表7-15    養護窖PID控制主程序