【正文】 .............. 27 6 系統(tǒng)總結 ........................................................................................ 28 參考文獻 ............................................................................................ 29 沈陽理工大學課程設計 1 1 緒論 溫度控制在電子、冶金、機械等工業(yè)領域應用非常廣泛。由于其具有工況復雜、參數(shù)多變、運行慣性大、控制滯后等特點，它對控制調節(jié)器要求極高。目前 ,仍有相當部分工業(yè)企業(yè)在用窯、爐等烘干生產線，存在著控制精度不高、爐內溫度均勻性差等問題 ,達不到工藝要求，造成裝備運行成本費用高，產出品品質低下，嚴重影響企業(yè)經濟效益，急需技術改造。 近年來，國內外對溫度控制器的研究進行了廣泛、深入的研究 ，特別是隨著計算機技術的發(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節(jié)器，如 :職能化 PD、模糊控制、自適應控制等，其性能、控制效果好 ,可廣泛應用于溫度控制系統(tǒng)及企業(yè)相關設備的技術改造服務。 在工業(yè)生產過程中，溫度是最常見的過程參數(shù)之一 。 在冶金、化工、電力、機械制造和食品加工等諸多領域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應爐和鍋爐中的溫度進行檢測和控制 。由于其具有工況復雜、參數(shù)多變、運行慣性大、控制滯后等特點，它對控制調節(jié)器要求極高。 可編程控制器 (PLC)是 一種應用非常廣泛的自動控制 裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術、計算機技術和通訊技術融為一體，具有控制能力強、操作靈活方便、可靠性高、適宜長期連續(xù)工作的特點，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、編程簡單、功能強大、能耗低等 優(yōu)點深受許多用戶的青睞，在工業(yè)溫度控制場合得到了廣泛的應用。同時，人機界面的出現(xiàn)可以使用戶對控制系統(tǒng)進行 全面監(jiān)控 ，包括參數(shù)監(jiān)測、信息處理、在線優(yōu)化、報警提示、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。 沈陽理工大學課程設計 2 溫度控制系統(tǒng)在國內各行各業(yè)的應用 雖然已經十分廣泛 ,但從國內生產的溫度控制器來講 ,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 80 年代中后期水平 ,成熟產品主要以“點位 ” 控制及常規(guī)的 PD控制器為主 ,它只能適應一般溫度系統(tǒng)控制 ,難于控制滯后、復雜、時變溫度系統(tǒng)控制。而適應于較高控制場合的智能化、自適應控制儀表，國內技術還不十分成熟。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品，但由于國外技術保密及我國開發(fā)工作的滯后，還沒開發(fā)出性能可靠的自整定軟件。控制參數(shù)大多 靠人工經驗及我國現(xiàn)場調試來確定。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)對此非常重視，對相關企業(yè)資源進行了重組，相繼建立了一些國家、企業(yè)的研發(fā)中心，并通過合資、技術合作等方式，組建了一批合資、合作及獨資企業(yè)，使我國溫度儀表等工業(yè)得到迅速的發(fā)展。 隨著科學技術的不斷發(fā)展，人們對 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)是國內外必然發(fā)展趨勢。 本課題利用無線通信模塊系統(tǒng)，結合組態(tài)王監(jiān)控軟件設計人機對話界面，實現(xiàn)溫度控制系統(tǒng)設計。要求通過對現(xiàn) 場系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集處理，在組態(tài)王中實現(xiàn)動畫顯示、報警處理、流程控制、實時曲線和報表輸出等功能。同時利用智能儀表控制系統(tǒng)，在所設計的組態(tài)王監(jiān)控界面中，進行相關儀表調校和控制器參數(shù)整定，記錄并分析控制結果。最后向用戶提供溫度控制系統(tǒng)的動態(tài)運行結果。 無線通信網(wǎng)絡，由于其特有的非線接通信方式的優(yōu)點，廣泛應用于特定地理位置（如山區(qū)，油田和水利設施等）的現(xiàn)場遙測遙控領域。尤其在分布距離較遠且數(shù)據(jù)傳輸量不大時，無線通信網(wǎng)絡的優(yōu)勢更為明顯。典型的無線通信網(wǎng)絡分布控制系統(tǒng)如圖 所示。 沈陽理工大學課程設計 3 圖 典型無線通信控制網(wǎng)絡 PC COM 口 232 無線模塊 測控對象 1 無線模塊 + 控制模塊 測控對象 n 無線模塊 + 控制模塊 控制模塊 沈陽理工大學課程設計 4 2 系統(tǒng)設計方案簡介 系統(tǒng)設計方案包括 無線通信模塊， 組態(tài)王界面， PD 控制器，數(shù)據(jù)采集部分幾個模塊。 無線通信 (Wireless Communication)是利用電磁波 信號 可以在自由空間中傳播的特性進行信息交換 的一種通信方式，近些年信息通信領域中，發(fā)展最快、應用最廣的就是無線 通信技術 。這一技術已深入到人們生活和工作的各個方面，包括日常使用的手機、無線電話等，其中 3G、 WLAN、 UWB、 藍牙 、寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)、數(shù)字電視都是 21 世紀最熱門的無線通信技術的應用。而且無線通信網(wǎng)絡，由于其特有的非線接通信方式的優(yōu)點，廣泛應 用于特定地理位置（如山區(qū)，油田和水利設施等）的現(xiàn)場遙測遙控領域。尤其在分布距離較遠且數(shù)據(jù)傳輸量不大時，無線通信網(wǎng)絡的優(yōu)勢更為明顯。 設計主要包括： 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:和微機進行串口連接，使能夠把采集到的溫度數(shù)據(jù)顯示在微機平臺； c:進行調試，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)王是運行于 Windows 98/NT/20xx 中文界面的人機界面軟件，采用多線程， COM 組件等新技術，實現(xiàn)了實時多任務，軟件運行穩(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組成部分，也可以完成數(shù)據(jù)庫的構造，定義外圍設備等工作。工程管理器內嵌入畫面管系統(tǒng)，用于新工程的創(chuàng)建和已有工程的管理。畫面的開發(fā)和運行是調用畫面制作系統(tǒng) Touch Make” 和 工程運用系統(tǒng)“ Touch view”來完成。人機界面的設計，通過建立新的工程和畫面，建立很直觀的人機顯示界面，能夠很清楚操作和查看實時數(shù)據(jù)；監(jiān)控界面的設計，沈陽理工大學課程設計 5 通過實時趨勢曲線和歷史趨勢曲線能夠很清楚看到當前的溫度變化 趨勢，達到一目了然的效果；報警系統(tǒng)設計，通過報警設計，能夠了解控制系統(tǒng)可能出現(xiàn)的問題和情況，及時的調節(jié)可能出現(xiàn)的問題。 PD控制器簡介 控制器是一種應用廣泛的自動控制器，又叫 PD 調節(jié)器。 P 指偏差的比例 D指微分，它具有原理簡單，易于實現(xiàn)，適用面廣，控制參數(shù)相互獨立， 參數(shù)的選定較簡單 等優(yōu)點 ；而且 在理論上可以證明，對于過程控制的典型對象 ──“ 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成比例關系。當僅有比例控制時系統(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的微分（