【正文】 Transmission Rate：；Timeout：1s； Highest Node Address：15在Local Connection（本地連接）選項卡中，設(shè)置Connection to：Com1。若CPU的通訊口工作在自由口模式下時，此通訊口不能同時工作在其他通訊模式下，如PPI編程狀態(tài)。自由口模式使S7－200可以與許多通訊協(xié)議公開的設(shè)備和控制器進行通訊，波特率范圍為1200～115200b/s。PPI網(wǎng)絡(luò)中可以有多個主站，PPI并不限制與任意一個從站通訊的主站數(shù)量，但是在一個網(wǎng)段中，通訊站的個數(shù)不能超過32[8]。本設(shè)計中用到的通訊協(xié)議有PPI和自由口兩種[7]。同時在程序中加入了簡單的解耦控制算法，來調(diào)節(jié)爐內(nèi)溫度的平衡。在控制過程中，可以根據(jù)每一段的溫度偏差的大小，自動調(diào)整的變系數(shù)，以此達到自動變換積分系數(shù)的目的，并得到較理想的控制量。本節(jié)將對本設(shè)計中主要模塊的程序設(shè)計進行介紹。3. Windows系統(tǒng)支持的鼠標(biāo)。STEP 7－Micro/WIN －200 Explorer。 ，對三段電阻爐的一段工作情況進行了說明，本小節(jié)將給出整個三段電阻爐溫度控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖，因每段硬件構(gòu)成相同，故其工作原理類似于一段工作原理。 因為EM235輸出的模擬量是控制全隔離單相交流調(diào)壓模塊，所以在輸出端要連接電壓負載端子，而其輸入是從WP系列顯示屏接過來的，在本設(shè)計中采用單極性，量程為0~5V的電壓輸入類型，全隔離單相交流調(diào)壓模塊兩段分別接電壓發(fā)送器的兩端。對于EM231 8TC模塊，SW1～SW3用于選擇熱電偶類型，SW4用于選擇斷線檢測方向，SW5用于選擇測量單位，SW6用于選擇是否進行冷端補償。EM231熱電偶模塊提供一個方便的，隔離的接口，用于七種熱電偶類型：J，K，E，N，S，T，和R型，它也允許連接微小的模擬量信號（177。l 穩(wěn)定時間：電壓，電流。2. EM235，模擬量混合輸入/輸出（AI/AO）模板l 模擬量輸入4路，模擬量輸出1路。其相關(guān)參數(shù)如下：1. EM231，4路12位模擬量輸入（AI）模板l 差分輸入，輸入范圍：電壓：。S7200PLC硬件系統(tǒng)的配置方式采用整體式加積木式，即主機中包含一定數(shù)量的輸入/輸出（I/O）點，同時還可以擴展I/O模塊和各種功能模塊。交流固體繼電器按開關(guān)方式分有電壓過零導(dǎo)通型（簡稱過零型）和隨機導(dǎo)通型（簡稱隨機型）；按輸出開關(guān)元件分有雙向可控硅輸出型（普通型）和單相可控硅反并聯(lián)型（增強型）；按安裝方式分有印刷線路板上用的針插式（自然冷卻，不必帶散熱器）和固定在金屬底板上的裝置式（靠散熱器冷卻）；另外輸入端又有寬范圍輸入（DC3－32V）的恒流源型和串電阻限流型等。它是用半導(dǎo)體器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)電接點作為切換裝置的具體繼電器特性的無觸點開關(guān)器件，單相SSR為四端有源器件，其中兩個輸入控制端，兩個控制輸出端，輸入輸出之間為光隔離，輸入端加上直流或脈沖信號到一定電流值后，輸出端就能從斷態(tài)轉(zhuǎn)變成通態(tài)。同時，B段熱電偶接至WP系列變送器將當(dāng)前溫度值顯示于顯示屏，形成溫度顯示模塊，并通過EM235形成溫度反饋電路。由上位機對整個系統(tǒng)進行監(jiān)控。在A、C兩段的設(shè)計中，因為不需要溫度顯示模塊。設(shè)A、B、C三段溫度分別為a、b、c攝氏度，若b的溫度與a、c的平均值之差大于某一溫度值W攝氏度（本設(shè)計中為5℃），即時，即段停止加熱一個控制周期，以此來使三段加熱平衡，達到升溫同步的效果。若采用統(tǒng)一算法進行控制量輸出，就會使得三段電阻絲的加熱速度不同，造成爐內(nèi)溫度不均衡，對于同一個加熱材料，就會使得其結(jié)構(gòu)異化，在生產(chǎn)和科研中造成很大負面影響。采用普通PID控制。變速積分PID算法為： （） 這種算法對、兩參數(shù)的要求不精確，所以參數(shù)整定比較容易。在變速積分PID算法中，設(shè)置系數(shù)，它是的函數(shù)。因此如何根據(jù)系統(tǒng)偏差的大小改變積分的速度，對于提高系統(tǒng)的品質(zhì)是很重要的。本設(shè)計引入前饋補償解耦控制，以此使?fàn)t內(nèi)溫度達到均勻分布?？梢?，只要控制在設(shè)定周期內(nèi)的周波數(shù)，就可調(diào)節(jié)負載的功率，控制加載到電阻絲上的定額周期的正弦波，達到調(diào)控溫度的目的。 直流固態(tài)繼電器（二線制）結(jié)構(gòu)圖當(dāng)加入控制信號后，T1導(dǎo)電使T2飽和導(dǎo)通，負載與電源接通。當(dāng)有信號輸入時, T1 管截止, RRT2組成過零電壓檢測，只要RR6的分壓超過T2的基、射極壓降，T2管飽和導(dǎo)通, 它使SCR的控制極箝位在低電壓上，而不能導(dǎo)通，只有當(dāng)輸入信號加入的同時，負載電壓又處在零電壓附近（+ 10V～+ 20V 范圍），來不及使T2進入飽和導(dǎo)通，此時SCR才能通過R3注入控制電流而導(dǎo)通，雙向可控硅TRAC通過R7→整流橋→SCR→整流橋，得到了觸發(fā)電流，故TRAC 導(dǎo)通，將負載與電源接通。由于以上優(yōu)點, SSR 在測控系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。目前工業(yè)上普遍采用交流固體繼電器的交流調(diào)功控制和全隔離三相交流調(diào)壓模塊的交流調(diào)壓控制這兩種控制輸出方式。并有上位機進行監(jiān)控，進行溫度給定、顯示、和管理。通過查找PLC、全隔離單相交流調(diào)壓模塊、上下位機通訊等方面的資料，閱讀相關(guān)教材內(nèi)容、論文和資料，確定了多段電阻爐溫度控制的硬件的選型和軟件程序的設(shè)計。這三種調(diào)節(jié)規(guī)律的作用是：比例調(diào)節(jié)產(chǎn)生穩(wěn)定的作用；積分調(diào)節(jié)可以消除靜差；微分調(diào)節(jié)可加速過渡過程，克服因積分作用而產(chǎn)生的滯后，減少超調(diào)。它的工作原理是在給定溫度附近，儀表的觸點不停的周期性的斷開和接通，且斷開和接通的時間隨實際溫度和給定溫度的偏差變化而變化，則控制觸點的通斷動作就起到了相當(dāng)于連續(xù)調(diào)節(jié)電阻爐輸入功率的作用，使?fàn)t溫的控制質(zhì)量有了一定的提高。這樣的系統(tǒng)叫做定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它由被調(diào)節(jié)對象（爐溫）、檢測元件（熱電偶）、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行機構(gòu)等四大環(huán)節(jié)組成。80年代以來，繼電器控制系統(tǒng)已經(jīng)基本不用，而智能化控制儀表和可編程控制器PLC的綜合控制方式已經(jīng)普及。 多段電阻爐控制的發(fā)展過程伴隨著計算機和微電子技術(shù)的發(fā)展，自動控制技術(shù)也得到了迅猛發(fā)展。SSR 的信號輸入端串聯(lián)接到溫控儀的信號輸出端，達到對SSR工作的控制。交流固態(tài)繼電器AC SSR（Solid State Relay)是一種四端有源功率半導(dǎo)體元器件。 多段電阻爐的研究狀況及成果早期型號的電阻爐電氣系統(tǒng)多采用接觸器加溫控儀表的方式，即通過溫控儀表對爐膛內(nèi)熱電偶采集的溫度信號進行處理來控制接觸器的通斷，從而達到對電阻爐加熱和保溫的控制。 PLC 第3頁目 錄摘 要 IAbstract II1 緒 論 1 畢業(yè)設(shè)計的選題背景 1 多段電阻爐的研究狀況及成果 1 多段電阻爐控制的發(fā)展過程 2 爐溫的自動控制方式 2 本設(shè)計研究的主要內(nèi)容 32 多段電阻爐溫度控制的方案 4 爐溫控制方法的選擇 4 交流調(diào)功的介紹 4 爐溫控制算法的選擇 7 變速積分PID控制算法 7 變速積分PID與普通PID仿真比較 8 解耦控制輸出算法 103 多段電阻爐溫度控制硬件部分設(shè)計 11 硬件設(shè)計方法介紹 11 硬件器件的選擇 12 單相交流繼電器介紹 13 西門子S7200系列PLC概述 14 EM231TC / EM235模塊參數(shù)及接線 15 爐溫控制系統(tǒng)的硬件框圖 164 多段電阻爐溫度控制的程序設(shè)計 18 PLC程序運行環(huán)境 18 系統(tǒng)程序設(shè)計概述 18 溫度采集程序設(shè)計 19 變速積分PID程序 19 控制輸出程序 20 主程序流程圖及地址分配 21 PLC與上位機通訊設(shè)計 22 單相交流固體繼電器調(diào)試 24結(jié) 論 26致 謝 28參考文獻 29附錄A 30附錄 B 47附錄 C 491 緒 論 畢業(yè)設(shè)計的選題背景溫度是生產(chǎn)實踐中普遍存在的被控制的物理參量，隨著冶金和材料等學(xué)科的發(fā)展，促使新的溫度加熱和檢測控制技術(shù)不斷完善與提高。本設(shè)計首先對電阻爐的研究現(xiàn)狀、發(fā)展過程以及設(shè)計目的進行介紹，確定了以三段電阻爐作為控制對象；其次，根據(jù)系統(tǒng)的要求選擇控制輸出方式和控制算法，確定了采用單相交流固態(tài)繼電器的控制輸出方式和帶有解耦控制輸出的變積分PID控制算法；最后介紹了系統(tǒng)硬件設(shè)計思想、系統(tǒng)硬件的選擇及硬件框圖，在軟件方面，采用了基于PLC程序設(shè)計，同時闡述了PLC與上位機通訊實現(xiàn)等問題，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)實驗室條件對系統(tǒng)的控制算法進行了MATLAB仿真，對單相交流調(diào)功模塊進行了PLC仿真實驗，以此完成了多段電阻爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計。因此在現(xiàn)代控制領(lǐng)域中,精密溫度控制成為最重要的研究課題之一。 variable integral PID control。鑒于這種情況之下，本設(shè)計對多段電阻爐溫度控制這一課題進行了研究。隨著功率半導(dǎo)體元件得到了廣泛應(yīng)用，特別是在一些老設(shè)備的電氣升級改造中采用半導(dǎo)體元件的效果非常明顯。經(jīng)過改進后的系統(tǒng)主電路采用三個單相SSR并聯(lián)使用。該系統(tǒng)對電阻爐的溫度能夠進行比較精確的控制，減小了超調(diào)量，使加熱功率更均勻，節(jié)電效果十分明顯。3. 計算機控制系統(tǒng)。通常工藝要求爐溫控制在預(yù)先設(shè)定