【正文】 現(xiàn)的，以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。傳感器的特點(diǎn)包括：微型化、 數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、 網(wǎng)絡(luò)化，它不僅促進(jìn)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和更新?lián)Q代，而且還可能建立新型工業(yè)，從而成為21世紀(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)?？梢院敛豢鋸埖卣f，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開各種各樣的傳感器。顯然，要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息，沒有相適應(yīng)的傳感器是不可能的。因此可以說，沒有眾多的優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)?！皞鞲衅鳌痹谛马f式大詞典中定義為：“從一個(gè)系統(tǒng)接受功率，通常以另一種形式將功率送到第二個(gè)系統(tǒng)中的器件”。參數(shù)大多靠人工經(jīng)驗(yàn)及我國現(xiàn)場調(diào)試來確定。溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然十分廣泛，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。S7200它具有抗干擾能力強(qiáng)，價(jià)格便宜， 可靠性強(qiáng)，編程簡單，易學(xué)易用等特點(diǎn)，在工業(yè)領(lǐng)域中深受工程操作人員的喜歡，因此PLC已在工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域中被廣泛地使用。對于不同生產(chǎn)情況和工藝要求下的溫度控制，所采用的加熱方式，燃料，控制方案 也有所不同。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)、編程簡單等特點(diǎn)。PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來，是無法取代的。例如冶金、機(jī)械、食品、化工等各類工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等；燃料有煤氣、天然氣、油、電等。關(guān)鍵字：溫度控制系統(tǒng) 、 西門子S7—200PLC 、 PID控制算法 ABSTRACTFrom the last century to 90 in the mid 8039。Programmable Logic Controller classic PID control 摘 要 1第一章 緒論 4 溫度控制系統(tǒng)的意義 4 溫度控制系統(tǒng)背景 4 傳感技術(shù) 5 PLC技術(shù) 6 PID回路算法 7第三章 硬件設(shè)計(jì) 12 西門子PLC的特點(diǎn) 12 PLC各部分的作用 13 硬件配置 15 硬件接線圖 18第四章PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 18 PLC程序設(shè)計(jì)的方法 18 編程軟件STEP7Micro/WIN 概述 19. 計(jì)算機(jī)與PLC的通信 20 程序設(shè)計(jì) 21 程序編寫 31第五章 系統(tǒng)仿真及調(diào)試 34 控制程序運(yùn)行及其分析 34 PID自整定失敗原因及解決方法 37結(jié) 論 40參考文獻(xiàn) 42第一章 緒論 溫度控制系統(tǒng)的意義 溫度及濕度的測量和控制對人類日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、氣象預(yù)報(bào)、物資倉儲等都起著極其重要的作用。目前，我國在這方面總體水平處于20實(shí)際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。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)展趨勢。 隨著新的技術(shù)的發(fā)展，世界開始進(jìn)入信息時(shí)代。在基礎(chǔ)學(xué)科研究中，傳感器更具有突出的地位。許多基礎(chǔ)科學(xué)研究的障礙，首先就在于對象信息的獲取存在困難，而一些新機(jī)理和高靈敏度的檢測傳感器的出現(xiàn)，往往會導(dǎo)致該領(lǐng)域內(nèi)的突破。由此可見，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會進(jìn)步方面的重要作用，是十分明顯的。微型化是建立在微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)基礎(chǔ)上的，已成功應(yīng)用在硅器件上做成硅壓力傳感器 。在20世紀(jì)60年代的汽車制造業(yè)，傳統(tǒng)繼電接觸器控制裝置廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)流水線的自動(dòng)控制系統(tǒng)中。它開創(chuàng)性地引入程序控制功能，使計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)控制領(lǐng)域應(yīng)用。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)的選定比較簡單等優(yōu)點(diǎn)；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”的控制對象，PID控制器是一種最優(yōu)控制。 PID算法控制器的輸出： 公式（21） 注：各符號含義如下u(t)。Kp。Td。對于增量式算法，可以選擇的功能有：(1) 濾波的選擇可以對輸入加一個(gè)前置濾波器，使得進(jìn)入控制算法的給定值不突變，而是有一定慣性延遲的緩變量。為了加快開始的動(dòng)態(tài)過程，我們可以設(shè)定一個(gè)偏差范圍v，當(dāng)偏差|e(t)| β時(shí)，即被控量接近給定值時(shí)，就按正常規(guī)律調(diào)節(jié)，而當(dāng)|e(t)|= β時(shí)，則不管比例作用為正或?yàn)樨?fù)，都使它向有利于接近給定值的方向調(diào)整，即取其值為|e(t)e(t1)|，其符號與積分項(xiàng)一致。具體地說，在計(jì)算Ui時(shí)，將判斷上一個(gè)時(shí)刻的控制量Ui1是否已經(jīng)超出限制范圍，如果已經(jīng)超出，那么將根據(jù)偏差的符號，判斷系統(tǒng)是否在超調(diào)區(qū)域，由此決定是否將相應(yīng)偏差計(jì)入積分項(xiàng)。另外積分分離的閾值應(yīng)視具體對象和要求而定。 控制器的輸出值。 比例系數(shù)。 微分時(shí)間常數(shù)。 積分分離閾值當(dāng)控制系統(tǒng)的給定值發(fā)生階躍時(shí)，微分作用將導(dǎo)致輸出值大幅度變化，這樣不利于生產(chǎn)的穩(wěn)定操作。PID參數(shù)整定：(1) 比例系數(shù)Kp對系統(tǒng)性能的影響：比例系數(shù)加大，使系統(tǒng)的動(dòng)作靈敏，速度加快，穩(wěn)態(tài)誤差減小。Kp可以選負(fù)數(shù)，這主要是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器以控制對象的特性決定的。Td偏小時(shí)，超調(diào)量也較大，調(diào)節(jié)時(shí)間也較長?？煽啃允强刂葡到y(tǒng)的生命，系統(tǒng)不可靠，即使功能再完善，經(jīng)濟(jì)性再好也沒有用，可靠性不好的設(shè)備是沒有市場的。 （1）SIMATIC CPU將技術(shù)功能和運(yùn)動(dòng)控制集于一身，最大限度的減少成本。 （5）從驅(qū)動(dòng)到運(yùn)動(dòng)控制再到PLC，一切盡在STEP 7 中完成。 （9）廣泛、全面的SIMATIC 產(chǎn)品線，包括多種集中式和分布式的模塊化擴(kuò)展方 PLC各部分的作用 (CPU)1）CPU 在 P LC中的作用類似于人體的神經(jīng)中樞，它是PLC的運(yùn)算、控制中心。(2) 單片機(jī) ，如8051等。它主要追求運(yùn)算速度快，它以4位為一片。 存儲器根據(jù)存儲器在系統(tǒng)中的作用，可以把它們分為以下3種:(1) 系統(tǒng)程序存儲器:和各種計(jì)算機(jī)一樣，PLC也有其固定的監(jiān)控程序、解釋程序，它們決定了PLC的功能，稱為系統(tǒng)程序，系統(tǒng)程序存儲器就是用來存放這部分程序的。由于RAM掉電會丟失數(shù)據(jù)，因此使用RAM作用戶程序存儲器的PLC，都有后備電池(視電池)保護(hù)RAM，以免電源掉電時(shí)，丟失用戶程序。這部分?jǐn)?shù)據(jù)存儲在RAM中，以適應(yīng)隨機(jī)存取的要求。它存儲用戶程序執(zhí)行時(shí)的某些可變參數(shù)值，如定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值和設(shè)定值。PLC通過I/0單元與工業(yè)生產(chǎn)過程現(xiàn)場相聯(lián)系，輸入單元接收操作指令和現(xiàn)場的狀態(tài)信息，加控制按鈕、操作開關(guān)和限位開關(guān)、光電管、繼電器觸點(diǎn)、行程開關(guān)、接近開關(guān)等信號，并通過輸入電路的濾波、光電隔離和電平轉(zhuǎn)換等將這些信號轉(zhuǎn)換成CPU能夠接收和處理的信號。 型號輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)可帶擴(kuò)展模塊數(shù)S7200CPU221640S7200CPU222862個(gè)擴(kuò)展模塊S7200CPU22424107個(gè)擴(kuò)展模塊S7200CPU224XP24167個(gè)擴(kuò)展模塊S7200CPU22624167個(gè)擴(kuò)展模塊 S7200系列PLC中CPU22X的基本單元 本文采用的是CPU222CN。4個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。可完全適應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。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測量。 EM231CN端子連接圖： － EM231CN接線圖 單極性 滿量程輸入 分辨率 SW1 SW2 SW3 ON OFF ON 0到10V ON OFF 0到5V 0到20mA 5uA 雙極性 滿量程輸入 分辨率 OFF OFF ON 177。對雙極性格式，4個(gè)連續(xù)的0使得ADC計(jì)數(shù)數(shù)值每變化1個(gè)單位，則數(shù)據(jù)字的變化是以16為單位變化的。：經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法即在一些典型的控制電路程序的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控制對象的具體要求，進(jìn)行選擇組合，并多次反復(fù)調(diào)試和修改梯形圖，有時(shí)需增加一些輔助觸點(diǎn)和中間編程環(huán)節(jié)，才能達(dá)到控制要求。此法的關(guān)鍵是畫出功能流程圖。 以 STEP7Micro/WIN創(chuàng)建程序，為接通STEP7Micro/WIN，可雙擊STEP7 Micro/WIN的圖標(biāo)，如圖41所示，STEP7Micro/WIN項(xiàng)目窗口將提供用于創(chuàng)建程序的工作空間。子程序和中斷程序在程序編輯器窗口的的底部按標(biāo)簽顯示。在將新的設(shè)置下載到S7200之前，應(yīng)設(shè)置遠(yuǎn)程站的地址，是它與S7200的地址。 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟 設(shè)計(jì)PLC應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，首先是進(jìn)行PLC應(yīng)用系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)，即根據(jù)被控對象的功能和工藝要求，明確系統(tǒng)必須要做的工作和因此必備的條件。2．確定