【正文】 .... 13 一、可編程邏輯控制器 ...................................................................................................... 13 二、模擬量擴(kuò)展模塊 .......................................................................................................... 15 第 四節(jié) 本章小結(jié) ....................................................................................................................... 17 第四章 加熱爐控制 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .................................................................................................. 18 第一節(jié) 設(shè)計(jì)思路 ....................................................................................................................... 18 啊啊啊啊 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV 一、主程序部分 .................................................................................................................. 18 二、溫度標(biāo)度變換部分 ...................................................................................................... 18 三、 PID 運(yùn)算調(diào)節(jié)部分 ...................................................................................................... 18 第二節(jié) 主程序 ........................................................................................................................... 18 第三節(jié) 標(biāo)度變換子程序 ........................................................................................................... 19 第四節(jié) PID 初始化子程序及中斷程序 ................................................................................... 20 第五節(jié) 本章小結(jié) ....................................................................................................................... 26 第五章 上位機(jī)的設(shè)計(jì)與調(diào)試 .......................................................................................................... 27 第一節(jié) 上位機(jī)與下位機(jī)的通信連接 ....................................................................................... 27 第二節(jié) 組態(tài)王工程的建立和調(diào)試 ........................................................................................... 27 第三節(jié) 本章小結(jié) ....................................................................................................................... 29 第六章 系統(tǒng)運(yùn)行及結(jié)果分析 .......................................................................................................... 30 第一節(jié) 系統(tǒng)運(yùn)行 ....................................................................................................................... 30 第二節(jié) 結(jié)果分析 ....................................................................................................................... 30 第三節(jié) 本章小結(jié) ....................................................................................................................... 31 結(jié) 論 ................................................................................................................................................ 32 致 謝 ................................................................................................................................................ 33 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................................ 34 附 錄 ................................................................................................................................................ 35 一、英語原文 ............................................................................................................................. 35 二、英語翻譯 ............................................................................................................................. 44 三、源程序 ................................................................................................................................. 51 啊啊啊啊 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和化學(xué)反應(yīng)過程都與溫度密切相關(guān)。在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐的諸多領(lǐng)域中，溫度控制占有著極為重要的地位。由于 PLC 對現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控具有很高的可靠性，且編程簡單、靈活，因此越來越受到人們重視， PLC 也被廣泛地應(yīng)用于溫度控制系統(tǒng)。所以在現(xiàn)代工業(yè)控制中，選用 PLC 對溫度進(jìn)行控制將是大多數(shù)人的選擇。因此設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC 的工業(yè)加熱爐溫度控制系統(tǒng)具有重要意義。對于工業(yè)加熱爐控制系統(tǒng)，從分析對象要求，形成設(shè)計(jì)思想，選用設(shè)備，編寫并優(yōu)化程序，在本論文中都會得到詳細(xì)和完整地論述。 啊啊啊啊 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 第一章 工業(yè)加熱爐控制系統(tǒng)概述 第一節(jié) 溫度控制系統(tǒng)背景及發(fā)展趨勢 一、溫度控制系統(tǒng)背景 溫度控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中被廣泛地使用，同時(shí)又是人們供熱取暖設(shè)備的主要驅(qū)動(dòng)來源，它的出現(xiàn)迄今已有兩百余年。期間，它從低級到高級，從簡單到復(fù)雜。隨著生產(chǎn)力 的發(fā)展和對溫度控制精度的要求不斷提高，溫度控制系統(tǒng)的控制技術(shù)得到了迅速發(fā)展。自 70 年代以來，由于工業(yè)過程控制的需要，特別是在微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展下，還有在自動(dòng)控制理論與設(shè)計(jì)方法發(fā)展的推動(dòng)下，國內(nèi)外的溫度控制系統(tǒng)迅猛發(fā)展，并且在職能化、自適應(yīng)、參數(shù)自整定等方面取得了不錯(cuò)成果。在這一方面，日本、美國、德國、瑞典等國的技術(shù)領(lǐng)先，已經(jīng)產(chǎn)生了一批商品化的、性能高的溫度控制器及儀器儀表，并且被各行各業(yè)廣泛應(yīng)用。溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從生產(chǎn)的溫度控制器來講，我國總體發(fā)展水平仍然不高， 同日本、美國、德國等先進(jìn)國家相比有著較大差距。目前，我國在這方面總體水平處于 20 世紀(jì) 80 年代中后期水平，成熟產(chǎn)品主要以“點(diǎn)位”控制及常規(guī)的 PID 控制器為主，它只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，難于控制滯后、復(fù)雜、時(shí)變溫度系統(tǒng)控制。而適應(yīng)于較高控制場合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國內(nèi)技術(shù)還不十分成熟。形成商品化并在儀表控制系統(tǒng)參數(shù)的自整定方面，由于國外技術(shù)保密及我國開發(fā)工作的滯后，還沒有開發(fā)出性能可靠的自整定軟件，控制參數(shù)大多靠人工經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場調(diào)試來確定。 二、溫度控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢 當(dāng)前比較流行的溫度控制系統(tǒng) [1]有基 于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，基于 PLC的溫度控制系統(tǒng)，基于工控機(jī)（ IPC）的溫度控制系統(tǒng)，另外還有集散型溫度控制系統(tǒng)（ DCS），現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（ FCS）等。各種溫度系統(tǒng)都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，用戶需要根據(jù)實(shí)際需要選擇系統(tǒng)配置。當(dāng)然，在實(shí)際運(yùn)用中，為了達(dá)到更好的控制效果，可以采取多個(gè)系統(tǒng)的集成，做到互補(bǔ)長短。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對溫度控制系統(tǒng)的要求越來越高，因此，高精度、智能化、人性化的溫度控制系統(tǒng)是國內(nèi)外必然的發(fā)展趨勢。 啊啊啊啊 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第二節(jié) 研究內(nèi)容與任務(wù) 加熱爐由內(nèi)膽、夾套及附屬的加熱電阻絲組成。水的溫度是通 過熱傳遞的方式，將熱能由溫度高的內(nèi)膽水傳到溫度低的夾套水中去。于是，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)加熱電阻絲兩端的電壓，加熱控制內(nèi)膽水溫，進(jìn)而控制夾套水溫。 可編程邏輯控制器（ PLC）是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)為一體的新型自動(dòng)控制裝置。其性能優(yōu)越，已被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，并已經(jīng)成為工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱（ PLC、工業(yè)機(jī)器人、 CAD/CAM）之一。 PLC技術(shù)在溫度控制系統(tǒng)上的應(yīng)用從整體上分析和研究了控制系統(tǒng)的硬件配置、電路圖的設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)，控制對象數(shù)學(xué)模型的建立、控制算法的選擇和參數(shù)的整定、人機(jī)界面地設(shè) 計(jì)等。 串級系統(tǒng) [2]是由調(diào)節(jié)器串聯(lián)起來工作，整個(gè)系統(tǒng)包括兩個(gè)控制回路，即主回路和副回路，其中一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出作為另一個(gè)調(diào)節(jié)器的給定值的系統(tǒng)。一次擾動(dòng)作用在主被控過程上，而不包括在副回路范圍內(nèi)的擾動(dòng)。二次擾動(dòng)作用在副被控過程上，即包括在副回路范圍內(nèi)的擾動(dòng)。在串級控制系統(tǒng)中，由于引入了一個(gè)副回路，不僅能及早克服進(jìn)入副回路的擾動(dòng)，而且又能改善過程特性。副調(diào)節(jié)器具有“粗調(diào)”的作用，主調(diào)節(jié)器具有“細(xì)調(diào)”的作用，從而使其控制品質(zhì)得到進(jìn)一步提高。 以加熱爐為控制對象水的容器；以加熱爐夾套水溫為主被控參數(shù)，以內(nèi)膽水溫為副 被控參數(shù)；以三相調(diào)壓裝置為系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；以西門子 S7－ 200系列 PLC[3]為控制器，構(gòu)成加熱爐溫度串級控制系統(tǒng)， 主、副控制器采用 PID 控制算法 ，運(yùn)用 PLC 梯形圖編程語言進(jìn)行編程， 手動(dòng)整定 PID 參數(shù)，實(shí)時(shí)反饋內(nèi)膽、夾套水溫，控制加熱裝置，使加熱爐溫度達(dá)到設(shè)定溫度值左右，并能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)啟動(dòng)和停止；運(yùn)行指示燈顯示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)；上述物品及功能 實(shí)現(xiàn)加熱爐夾套溫度地自動(dòng)控制。系統(tǒng)配置一臺上位監(jiān)控 PC 機(jī)， PC 機(jī)安裝有北京亞控公司的“組態(tài)王”監(jiān)控組態(tài)軟件，通過 USB－ PPI 編程電纜同 PLC 的 RS485 串行接口進(jìn)行通訊。 第三節(jié) 本章小結(jié) 隨著歷史的發(fā)展，溫度控制系統(tǒng)被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，而且精度要求啊啊啊啊 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4