基于plc與組態(tài)王的溫度控制系統(tǒng)畢業(yè)論文(文件)
【正文】 圖1 系統(tǒng)框架圖 工作原理系統(tǒng)選用PLC CPU226為控制器， K型熱電偶將檢測到的實際爐溫轉(zhuǎn)化為電壓信號，經(jīng)過EM231模擬量輸入模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號并送到PLC中進行PID調(diào)節(jié)，PID控制器輸出量轉(zhuǎn)化成占空比，通過固態(tài)繼電器控制爐子加熱的通斷來實現(xiàn)對爐子溫度的控制?？蛇B接7個擴展模塊，最大擴展至248點數(shù)字量或35點模擬量I/O。 EM231模擬量輸入模塊本溫度控制系統(tǒng)中，傳感器將檢測到的溫度轉(zhuǎn)換成0～41mv的電壓信號，系統(tǒng)需要配置模擬量輸入模塊把電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號再送入PLC中進行處理。EM231模塊需要用戶通過DIP開關(guān)進行組態(tài)： SW1～SW3用于選擇熱電偶類型，SW4沒有使用，SW5用于選擇斷線檢測方向，SW6用于選擇是否進行斷線檢測，SW7用于選擇測量單位，SW8用于選擇是否進行冷端補償。,0~20mA分辨率：12 Bit轉(zhuǎn)換速度：250μS隔離：有耗電從CPU的DC 5V （I/O總線）耗電10mADIP開關(guān)SW1 0, SW2 0, SW3 1（以K型熱電偶為例）表2所示為如何使用DIP開關(guān)設(shè)置EM231模塊，開關(guān)2和3可選擇模擬量輸入范圍。5VONOFF177。其中最常用于測量溫度的是熱電偶和熱電阻，熱電偶是將溫度變化轉(zhuǎn)換為電勢變化,而熱電阻是將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻的變化。國際標(biāo)準(zhǔn)熱電偶有S、B、E、K、R、J、T七種類型，在本系統(tǒng)中，我們選用了K型熱電偶（分度表如表3所示），其測溫范圍大約是0～1000℃?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，方框圖如圖5所示。比例控制是一種最基本的控制規(guī)律，具有反應(yīng)速度快，控制及時，但控制結(jié)果有余差等特點。將三種方式加以組合在一起，就是比例積分微分（PID）控制,其數(shù)學(xué)表達式為 ut=Kpet+1TI0tetdt+TDdetdt （13）式13中：為比例系數(shù)，為積分時間常數(shù)，為微分時間常數(shù)?？刂破鲄?shù)整定方法很多。對于工程整定法，工程技術(shù)人員無需知道對象的數(shù)學(xué)模型，無需具備理論計算所需的理論知識，就可以在控制系統(tǒng)中直接進行整定，因而簡單、實用，在實際工程中被廣泛使用。經(jīng)驗整定法實質(zhì)上是一種經(jīng)驗湊試法，是工程技術(shù)人員在長期生產(chǎn)實踐中總結(jié)出來的。然后再加入積分( I )作用，一般先取積分時間T1為衰減振蕩周期的一半左右。通過微分時間的湊試，使過渡時間最短，超調(diào)量最小。 表5 控制器參數(shù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)控制變量規(guī)律的選擇比例度（%）積分時間Ti（分鐘）微分時間Td（分鐘）溫度對象容量滯后較大，即參數(shù)受干擾后變化遲緩，應(yīng)小，Ti要長，一般需要微分2060310通過經(jīng)驗整定法的整定，PID控制器整定參數(shù)值為： 比例系數(shù)=120，積分時間=3分鐘，微分時間=1分鐘。上面的指令中，PV_I為反饋值，也就是熱電偶將檢測到的當(dāng)前溫度值送入溫度模塊后輸出的模擬電壓值A(chǔ)IW0；Setpoint_R為設(shè)定值。歸一化的公式為R1=(R/S+ M) （14）式中，R1為標(biāo)準(zhǔn)化的實數(shù)值；R為未標(biāo)準(zhǔn)化的實數(shù)值；M為偏置，；S為值域大小，為最大允許值減去最小允許值，單極性為32000，雙極性為64000。VW2和VW4分別是采樣周期內(nèi)的加熱時間和非加熱時間。STEP7Micro/WIN提供了PID Wizard（PID指令向?qū)В?，可以幫助用戶方便地生成一個閉環(huán)控制過程的PID算法。從而使得程序簡單易懂，同時也達到了控制要求。組態(tài)王和其他組態(tài)軟件相比最大的優(yōu)勢是它操作方便，提供了資源管理器式的操作主界面，并且提供了以漢字作為關(guān)鍵字的腳本語言支持，對于新手來說很容易上手。打開主界面，點擊“開始”按鈕，則開關(guān)變綠色，系統(tǒng)開始運行，目前溫度值開始有數(shù)據(jù)顯示，溫度儀表上也顯示了當(dāng)前溫度值。本項目編寫程序時用了PID指令向?qū)?，Kc設(shè)置了120，Ti設(shè)置了3分鐘，Td設(shè)置了1分鐘，則設(shè)定畫面上也是現(xiàn)實同樣的數(shù)據(jù)。由實時趨勢曲線圖可知，系統(tǒng)運行后當(dāng)前溫度快速上升到95度，然后稍微緩慢上升到105度左右，最后下降到100度左右穩(wěn)定下來。圖62 系統(tǒng)運行—設(shè)定畫面2) 打開主界面，點擊“歷史趨勢曲線”按鈕，則切換到歷史趨勢曲線畫面。由圖64可知，該溫度控制系統(tǒng)從開始運行到趨于穩(wěn)定需要14分鐘 20秒，系統(tǒng)反應(yīng)快速，控制精確度高，抗干擾能力強。經(jīng)過測試，當(dāng)設(shè)定溫度為100度時。以其可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單、功能強大、性價比高、體積小、能耗低等顯著特點廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)的自動控制之中。再加上由組態(tài)王設(shè)計的人機界面，整個系統(tǒng)操作簡單，控制方便，大大提高了系統(tǒng)的自動化程度和實用性。從這里走出，對我的人生來說，將是踏上一個新的征程，要把所學(xué)的知識應(yīng)用到實際工作中去。三年的風(fēng)風(fēng)雨雨，我們一同走過，充滿著關(guān)愛，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。在畢業(yè)設(shè)計即將完成之際，回想從開始進入課題到畢業(yè)設(shè)計的順利完成，我的心情無法平靜，很快就要結(jié)束了我的學(xué)業(yè)生涯，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！七.[參考文獻][1] 劉繼修. PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計. 福建科技出版社，2007[2] 徐亞飛，劉官敏，高國章. 溫箱溫度PID與預(yù)測控制. 武漢理工大學(xué)學(xué)報交通科學(xué)與工程版，2004，28(4)：554557[3] 曾貴娥,邱麗,朱學(xué)峰. , 2005，7(4):8991[4] 張偉林. 電氣控制與PLC綜合應(yīng)用技術(shù). 人民郵電出版社，200928 。最后，我要特別感謝本設(shè)計的指導(dǎo)老師——白金老師，感謝她耐心的輔導(dǎo)。感謝老師三年來對我孜孜不倦的教誨，對我成長的關(guān)心和愛護
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