【正文】 .............. 27 6 系統(tǒng)總結(jié) ........................................................................................ 28 參考文獻(xiàn) ............................................................................................ 29 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 1 1 緒論 溫度控制在電子、冶金、機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。由于其具有工況復(fù)雜、參數(shù)多變、運(yùn)行慣性大、控制滯后等特點(diǎn)，它對(duì)控制調(diào)節(jié)器要求極高。目前 ,仍有相當(dāng)部分工業(yè)企業(yè)在用窯、爐等烘干生產(chǎn)線，存在著控制精度不高、爐內(nèi)溫度均勻性差等問題 ,達(dá)不到工藝要求，造成裝備運(yùn)行成本費(fèi)用高，產(chǎn)出品品質(zhì)低下，嚴(yán)重影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，急需技術(shù)改造。 近年來，國內(nèi)外對(duì)溫度控制器的研究進(jìn)行了廣泛、深入的研究 ，特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，溫度控制器的研究取得了巨大的發(fā)展，形成了一批商品化的溫度調(diào)節(jié)器，如 :職能化 PD、模糊控制、自適應(yīng)控制等，其性能、控制效果好 ,可廣泛應(yīng)用于溫度控制系統(tǒng)及企業(yè)相關(guān)設(shè)備的技術(shù)改造服務(wù)。 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，溫度是最常見的過程參數(shù)之一 。 在冶金、化工、電力、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對(duì)各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制 。由于其具有工況復(fù)雜、參數(shù)多變、運(yùn)行慣性大、控制滯后等特點(diǎn)，它對(duì)控制調(diào)節(jié)器要求極高。 可編程控制器 (PLC)是 一種應(yīng)用非常廣泛的自動(dòng)控制 裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，具有控制能力強(qiáng)、操作靈活方便、可靠性高、適宜長期連續(xù)工作的特點(diǎn)，非常適合溫度控制的要求。 基于 PLC 的溫度控制系統(tǒng) 以其 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單、功能強(qiáng)大、能耗低等 優(yōu)點(diǎn)深受許多用戶的青睞，在工業(yè)溫度控制場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，人機(jī)界面的出現(xiàn)可以使用戶對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行 全面監(jiān)控 ，包括參數(shù)監(jiān)測(cè)、信息處理、在線優(yōu)化、報(bào)警提示、數(shù)據(jù)記錄等功能，從而使控制系統(tǒng)變得簡單 易懂、操作 人性化。 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 2 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 ,但從國內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來講 ,總體發(fā)展水平仍然不高 ,同日本、美國、德國等先進(jìn)國家相比仍然有著較大的差距。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 PD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(chǎng)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參數(shù)的自整定方面，國外已有較多的成熟產(chǎn)品，但由于國外技術(shù)保密及我國開發(fā)工作的滯后，還沒開發(fā)出性能可靠的自整定軟件?？刂茀?shù)大多 靠人工經(jīng)驗(yàn)及我國現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來確定。這些差距，是必須努力克服的。隨著我國加入 WTO，我國政府及企業(yè)對(duì)此非常重視，對(duì)相關(guān)企業(yè)資源進(jìn)行了重組，相繼建立了一些國家、企業(yè)的研發(fā)中心，并通過合資、技術(shù)合作等方式，組建了一批合資、合作及獨(dú)資企業(yè)，使我國溫度儀表等工業(yè)得到迅速的發(fā)展。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì) 溫度控制系統(tǒng) 的要求愈來愈高， 因此， 高精度、智能化、人性化的溫度控制系統(tǒng)是國內(nèi)外必然發(fā)展趨勢(shì)。 本課題利用無線通信模塊系統(tǒng)，結(jié)合組態(tài)王監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)人機(jī)對(duì)話界面，實(shí)現(xiàn)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。要求通過對(duì)現(xiàn) 場(chǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集處理，在組態(tài)王中實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫顯示、報(bào)警處理、流程控制、實(shí)時(shí)曲線和報(bào)表輸出等功能。同時(shí)利用智能儀表控制系統(tǒng)，在所設(shè)計(jì)的組態(tài)王監(jiān)控界面中，進(jìn)行相關(guān)儀表調(diào)校和控制器參數(shù)整定，記錄并分析控制結(jié)果。最后向用戶提供溫度控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行結(jié)果。 無線通信網(wǎng)絡(luò)，由于其特有的非線接通信方式的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于特定地理位置（如山區(qū)，油田和水利設(shè)施等）的現(xiàn)場(chǎng)遙測(cè)遙控領(lǐng)域。尤其在分布距離較遠(yuǎn)且數(shù)據(jù)傳輸量不大時(shí)，無線通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)更為明顯。典型的無線通信網(wǎng)絡(luò)分布控制系統(tǒng)如圖 所示。 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 3 圖 典型無線通信控制網(wǎng)絡(luò) PC COM 口 232 無線模塊 測(cè)控對(duì)象 1 無線模塊 + 控制模塊 測(cè)控對(duì)象 n 無線模塊 + 控制模塊 控制模塊 沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 4 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案簡介 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案包括 無線通信模塊， 組態(tài)王界面， PD 控制器，數(shù)據(jù)采集部分幾個(gè)模塊。 無線通信 (Wireless Communication)是利用電磁波 信號(hào) 可以在自由空間中傳播的特性進(jìn)行信息交換 的一種通信方式，近些年信息通信領(lǐng)域中，發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的就是無線 通信技術(shù) 。這一技術(shù)已深入到人們生活和工作的各個(gè)方面，包括日常使用的手機(jī)、無線電話等，其中 3G、 WLAN、 UWB、 藍(lán)牙 、寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)、數(shù)字電視都是 21 世紀(jì)最熱門的無線通信技術(shù)的應(yīng)用。而且無線通信網(wǎng)絡(luò)，由于其特有的非線接通信方式的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng) 用于特定地理位置（如山區(qū)，油田和水利設(shè)施等）的現(xiàn)場(chǎng)遙測(cè)遙控領(lǐng)域。尤其在分布距離較遠(yuǎn)且數(shù)據(jù)傳輸量不大時(shí)，無線通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)更為明顯。 設(shè)計(jì)主要包括： a:和溫度控制箱的輸入輸出連接，采集溫度控制箱的溫度數(shù)據(jù)； b:和微機(jī)進(jìn)行串口連接，使能夠把采集到的溫度數(shù)據(jù)顯示在微機(jī)平臺(tái)； c:進(jìn)行調(diào)試，確定無線通信模塊連線無誤，確保數(shù)據(jù)采集誤差小。 組態(tài)王是運(yùn)行于 Windows 98/NT/20xx 中文界面的人機(jī)界面軟件，采用多線程， COM 組件等新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)多任務(wù)，軟件運(yùn)行穩(wěn)定可靠 。目 前組態(tài)王常用的版本為“組態(tài)王”軟件包，它由工程瀏覽器 ,工程管理器和畫面運(yùn)行系統(tǒng)三部分組成。在工程瀏覽器中可以查看工程的各個(gè)組成部分，也可以完成數(shù)據(jù)庫的構(gòu)造，定義外圍設(shè)備等工作。工程管理器內(nèi)嵌入畫面管系統(tǒng)，用于新工程的創(chuàng)建和已有工程的管理。畫面的開發(fā)和運(yùn)行是調(diào)用畫面制作系統(tǒng) Touch Make” 和 工程運(yùn)用系統(tǒng)“ Touch view”來完成。人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，通過建立新的工程和畫面，建立很直觀的人機(jī)顯示界面，能夠很清楚操作和查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)，沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì) 5 通過實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線和歷史趨勢(shì)曲線能夠很清楚看到當(dāng)前的溫度變化 趨勢(shì)，達(dá)到一目了然的效果；報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過報(bào)警設(shè)計(jì)，能夠了解控制系統(tǒng)可能出現(xiàn)的問題和情況，及時(shí)的調(diào)節(jié)可能出現(xiàn)的問題。 PD控制器簡介 控制器是一種應(yīng)用廣泛的自動(dòng)控制器，又叫 PD 調(diào)節(jié)器。 P 指偏差的比例 D指微分，它具有原理簡單，易于實(shí)現(xiàn)，適用面廣，控制參數(shù)相互獨(dú)立， 參數(shù)的選定較簡單 等優(yōu)點(diǎn) ；而且 在理論上可以證明，對(duì)于過程控制的典型對(duì)象 ──“ 一階滯后＋純滯后 ” 與 “ 二階滯后＋純滯后 ” PD 控制器簡單易懂 ，使用中不需精確的系統(tǒng)模型等先決條件，因而成為應(yīng)用 很 廣泛的 控制器。 比例控制是一種最簡單的控制方 式。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差。 在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（