基于數(shù)字pid的電阻爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(已修改)
2025-07-05 18:03 本頁(yè)面
【正文】 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué) 院專業(yè)學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)課程設(shè)計(jì)題目基于數(shù)字PID的電阻爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù):構(gòu)成數(shù)字PID的電阻爐溫度控制系統(tǒng)硬軟件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)調(diào)試THFCS1現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告工作計(jì)劃與進(jìn)度安排:第1～2天，查閱文獻(xiàn)，構(gòu)成數(shù)字PID的電阻爐溫度控制系統(tǒng)第3～4天，硬軟件設(shè)計(jì)第5～6天，實(shí)驗(yàn)調(diào)試第7～9天，THFCS1現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)第10天，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告指導(dǎo)教師： 201 年 月 日專業(yè)負(fù)責(zé)人：201 年 月 日學(xué)院教學(xué)副院長(zhǎng)：201 年 月 日III摘 要溫度是工業(yè)生產(chǎn)對(duì)象中主要的被控參數(shù)之一，本文通過(guò)設(shè)計(jì)溫度控制系統(tǒng)，體現(xiàn)PLC在模擬量信號(hào)檢測(cè)與控制中應(yīng)用的優(yōu)越性。本文中被控對(duì)象是電爐，在爐溫自動(dòng)控制系統(tǒng)中，爐溫經(jīng)過(guò)熱電偶檢測(cè)和溫度變送器的轉(zhuǎn)換，變?yōu)橄鄳?yīng)的電壓信號(hào)，送往PLC控制器，再經(jīng)過(guò)模擬量輸入/輸出模塊（A/D）轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并由程序?qū)⒔o定的溫度值與測(cè)量值比較，然后根據(jù)偏差大小按比例調(diào)節(jié)規(guī)律，計(jì)算出校正量。通過(guò)模擬量輸入/輸出模塊的輸出控制作用，消除爐溫的偏差，從而使?fàn)t溫達(dá)到并穩(wěn)定在給定的數(shù)值關(guān)鍵字 PLC；溫度控制；比例調(diào)節(jié) AbstractTemperature is one of the main object of industrial production controlled parameters, this paper design temperature control system, and reflect the superiority of the PLC analog signal detection and control applications. Controlled object in this article is the electric furnace, the furnace temperature automatic control system, the furnace temperature after thermocouple detection and temperature transmitters convert into a corresponding voltage signal sent to the PLC controller, and then after the analog input / output the module (a / D) conversion to digital, by program a given temperature value and the measured value, and then according to the deviation size proportionally regulating rule, the calculated correction amount. The output of the analog input / output modules control role in removing the furnace temperature deviation, so that the furnace temperature reached and stabilized at a given valueKeyword PLC。 temperature control。 ratio adjustment 目錄1 緒論 1 課題背景及研究目的和意義 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容 22 可編程控制器（PLC）概況 3 可編程控制器的概述 3 PLC的基本組成及各部分作用 3 中央處理單元(CPU) 3 存儲(chǔ)器 4 I/0單元 4 電源部分 5 擴(kuò)展接口 5 通信接口 53 模塊方案的選擇與論證 6 總體方案的選擇 6 各獨(dú)立模塊方案論證 7 溫度檢測(cè)模塊 7 主控模塊PLC 7 功率輸出電路及其控制原理的分析 9 溫度調(diào)節(jié)模塊 94 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 10 主要的工作流程 10 數(shù)字PID的數(shù)學(xué)建模 10 13 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）介紹 13 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 13 系統(tǒng)組成 13 15 系統(tǒng)軟件 16 裝置的安全保護(hù)體 16 組態(tài)軟件WINCC介紹 176 單容水箱特性測(cè)試 18 系統(tǒng)工作原理分析 18 控制系統(tǒng)流程圖 20 21 結(jié)果分析 23 26結(jié)論 27參考文獻(xiàn) 28基于數(shù)字PID的電阻爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1 緒論 課題背景及研究目的和意義電阻爐的應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，電阻爐的性能優(yōu)劣決定了產(chǎn)品的質(zhì)量好壞。目前電阻爐的控制系統(tǒng)大都采用以微處理器為核心的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，既提高設(shè)備的自動(dòng)化程度又提高設(shè)備的控制精度。PLC的快速發(fā)展發(fā)生在上世紀(jì)80年代至90年代中期。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)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(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)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(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。 電阻爐是機(jī)電一體化的產(chǎn)品，可將電能直接轉(zhuǎn)化成熱能，具有效率高，體積小，無(wú)污染，運(yùn)行安全可靠，供熱穩(wěn)定，自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)，是理想的節(jié)能環(huán)保的供暖設(shè)備。加上目前人們的環(huán)保意識(shí)的提高，電阻爐越來(lái)越受人們的重視，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用越來(lái)越普及。電阻爐在機(jī)械工業(yè)中用于金屬鍛壓前加熱、金屬熱處理加熱、釬焊、粉末冶金燒結(jié)、玻璃陶瓷焙燒和退火、低熔點(diǎn)金屬熔化、砂型和油漆膜層的干燥等PID控制是迄今為止最通用的控制方法之一。因?yàn)槠淇煽啃愿?、算法?jiǎn)單、魯棒性好，所以被廣泛應(yīng)用于過(guò)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控制的效果完全取決于其四個(gè)參數(shù),即采樣周期ts、比例系數(shù) Kp、積分系數(shù)Ki、微分系數(shù)Kd。因而,PID參數(shù)的整定與優(yōu)化一直是自動(dòng)控制領(lǐng)域研究的重要課題。PID在工業(yè)過(guò)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(diǎn)，再加上人們?cè)陂L(zhǎng)期使用中積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，使之在工業(yè)控制中得到廣泛應(yīng)用。在PID算法中，針對(duì)P、I、D三個(gè)參數(shù)的整定和優(yōu)化的問題成為關(guān)鍵問題。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀自70年代以來(lái)，由于工業(yè)過(guò)程控制的需要，特別是微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展以及自動(dòng)控制理論和設(shè)計(jì)方法發(fā)展的推動(dòng)下，國(guó)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(guó)、德國(guó)、瑞典等國(guó)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。隨溫度控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然應(yīng)用很廣泛，但從國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來(lái)講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國(guó)、德國(guó)等先進(jìn)國(guó)家相比仍然有著較大的差距。目前，我國(guó)在這方面總體水平處于20世紀(jì)80年代中后期的水平，成熟產(chǎn)品主要以“點(diǎn)位”控制及常規(guī)的PID控制器為主，它只能適用于一般的溫度系統(tǒng)的控制，難以控制滯后、復(fù)雜、時(shí)變溫度系統(tǒng)控制。能適應(yīng)于較高的控制場(chǎng)合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國(guó)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(duì)溫度控制系統(tǒng)的要求越來(lái)越高，因此，高精
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