【正文】 ...................... 15 子程序 0 .............................................. 16 中斷程序、 PID 的計算 .................................. 17 4 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與 PID 參數(shù)整定 ......................................... 19 回路輸入輸出變量的數(shù)值轉(zhuǎn)換 ................................. 19 實數(shù)歸一化處理 ............................................. 19 參數(shù)整定 ................................................ 20 控制算法 ........................................... 20 參數(shù)整定 ........................................... 21 5 結(jié)論 ........................................................... 23 致謝 .............................................................. 24 參考文獻 .......................................................... 25 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 1 緒論 如今電熱鍋爐在全球使用非常廣泛，對其控制技術(shù)的先進程度決定著對其使用率的高低。順應(yīng)這種理念的發(fā)展， 電熱鍋爐的控制系統(tǒng)大都采用以微處理器為核心的計算機控制技術(shù)，既提高設(shè)備的自動化程度又提高設(shè)備的控制精度 。 這些核心技術(shù)主要體現(xiàn)在如今發(fā)展較為成熟的 PLC領(lǐng)域。 PLC 的快速發(fā)展發(fā)生在上世紀 80 年代至 90 年代中期。在這時期， PLC 在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到了很大的 提高和發(fā)展。 PLC 逐漸進入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的 DCS系統(tǒng)。 PLC具有通用性強、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。 電熱鍋爐是機電一體化的產(chǎn)品，它很好的將前面所述的技術(shù)運用到實際當(dāng)中去。除此之外，它可將電能直接轉(zhuǎn)化成熱能，具有效率高，體積小，無污染，運行安全可靠，供熱穩(wěn)定，自動化程度高的優(yōu)點，是理想的節(jié)能環(huán)保的供暖設(shè)備。再者人們的環(huán)保意識的提高，電熱鍋爐越來越受人們的重視，在工業(yè)生產(chǎn)和民用生活用水中應(yīng)用越來越普及。電熱鍋爐目前主要用于供暖和提供 生活用水。主要是控制水的溫度，保證恒溫供水。 基于此我有了研究本次課題的最初動機。 自 70 年代以來，由于工業(yè)過程控制的需要，特別是微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展以及自動控制理論和設(shè)計方法發(fā)展的推動下，國內(nèi)外溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展迅速，并在智能化，自適應(yīng)、參數(shù)整定等方面取得成果，在這方面，以日本、美國、德國、瑞典等國技術(shù)領(lǐng)先，都生產(chǎn)出了一批商品化的、性能優(yōu)異的溫度控制器及儀器儀表，并在各行各業(yè)廣泛應(yīng)用。它們主要有以下特點： 、大滯后等復(fù)雜的溫度控制體統(tǒng)的控制。 受控系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型難以建立的溫度控制系統(tǒng)的控制。 、參數(shù)時變的溫度控制系統(tǒng)的控制。 、自校正控制、模糊控制、人工 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 智能等理論及計算機技術(shù)，運用先進的算法，適應(yīng)范圍廣泛。 。借助于計算機軟件技術(shù)，溫度控制器具有對控制參數(shù)及特性進行自整定的功能。有的還具有自學(xué)習(xí)功能。 、抗干擾能力強的特點。目前，國外溫度控制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度、智能化、小型化等方向發(fā)展。 溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的 應(yīng)用雖然也很廣泛，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 年代中后期的水平，成熟產(chǎn)品主要以“點位”控制及常規(guī)的 PID 控制器為主，它只能適用于一般的溫度系統(tǒng)的控制，難以控制滯后、復(fù)雜、時變溫度系統(tǒng)控制。適應(yīng)于較高的控制場合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，這一領(lǐng)域的發(fā)展國內(nèi)還不十分成熟。 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)外必然發(fā)展的趨勢。 以鍋爐為被控對象，以鍋爐水溫為主被控參數(shù) ， 以加熱爐電阻絲電壓為控制參數(shù)，以 PLC 為控制器，構(gòu)成鍋爐溫度串級控制系統(tǒng)；采用 PID 算法，運用PLC梯形圖編程語言進行編程，實現(xiàn)鍋爐溫度的 自動控制。 可編程邏輯控制器（ PLC)是集計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)為一體的新型自動控制裝置。其性能優(yōu)越，已被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域，并已經(jīng)成為工業(yè)自動化的三大支柱（ PLC、工業(yè)機器人、 CAD/CAM）之一。 PLC 技術(shù)在溫度監(jiān)控系統(tǒng)上的應(yīng)用從整體上分析主要研究了控制系統(tǒng)的硬件配置、電路圖的設(shè)計、 程序設(shè)計，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、人機界面的設(shè)計等。 PID控制是迄今為止最通用的控制方法之一。因為其可靠性高、算法簡單，所以被廣泛應(yīng)用于過程控制中 ,尤其適用于可建立精確數(shù)學(xué)模型的確定性系統(tǒng)。PID在工業(yè)過程控制中的應(yīng)用已有近百年的歷史，在此期間雖然有許多控制算法問世 ,但由于 PID 算法以它自身的特點，再加上人們在長期使用中積累了豐富經(jīng)驗，使之在工業(yè)控制中得到廣泛應(yīng)用。在 PID 算法中，針對 P、 I、 D 三個參數(shù)的整定和優(yōu)化的問題成為關(guān)鍵問題。這些將在設(shè)計當(dāng)中有很好的體現(xiàn)。 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 2 硬件設(shè) 計 硬件設(shè)計是一個系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)。對于產(chǎn)品的設(shè)計而言具有“牽一發(fā)而動全局”的意義。本章主要從硬件配置和以及圍繞這些硬件配置的整體方案設(shè)計兩大方面談?wù)動布O(shè)計。 西門子 S7200 CPU226 S7200 系列 PLC 可提供 4 種不同的基本單元和 6 種型號的擴展單元。其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴展單元、編程器、存儲卡、寫入器等。 S7200 系列的基本單元如表 所示。 表 S7200系列 PLC中 CPU22X的基本單元 型號 輸入點 輸出點 可帶擴展模塊數(shù) S7200CPU221 6 4 0 S7200CPU222 8 6 2個擴展模塊 S7200CPU224 24 10 7個擴展模 塊 S7200CPU224XP 24 16 7個擴展模塊 S7200CPU226 24 16 7個擴展模塊 本論文采用的是 CUP226。它具有 24 輸入 /16 輸出共 40 個數(shù)字量 I/O 點?？蛇B接 7 個擴展模塊，最大擴展至 248 路數(shù)字量 I/O 點或 35 路模擬量 I/O 點。26K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。 6 個獨立的 30kHz 高速計數(shù)器， 2路獨立的 20kHz高速脈沖輸出，具有 PID 控制器。 2個 RS485通訊 /編程口，具有 PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。 I/O 端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入 /輸出點，更強的模塊擴展能力，更快的運行速度和功能更強的內(nèi)部集成特殊功能?？赏耆m應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。 熱電偶 熱電偶是一種感溫元件，它直接 測量 溫度，并把溫度 信號 轉(zhuǎn)換成熱電 動 勢信號。常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(guān)系 ， 并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非 標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場合的 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 測