基于plc與組態(tài)王的溫度控制系統(tǒng)畢業(yè)論文-全文預(yù)覽
【正文】 。還有人機(jī)界面內(nèi)容不夠豐富，若再加上報(bào)表系統(tǒng)、打印功能的話(huà)，那就更完美了。組態(tài)軟件組態(tài)王因其簡(jiǎn)單易用的特點(diǎn)，在HMI設(shè)計(jì)中深受用戶(hù)的喜歡而得到廣泛的使用?？梢?jiàn)，報(bào)警信息顯示正確，從而為操作人員及時(shí)了解系統(tǒng)運(yùn)行情況提供了很大的幫助。如圖65所示，當(dāng)溫度低于60度時(shí)，報(bào)警類(lèi)型顯示當(dāng)前溫度太低。其中Y軸不是實(shí)際的溫度值而是百分比?？梢?jiàn)，該溫控系統(tǒng)超調(diào)量很小。1）打開(kāi)主界面，點(diǎn)擊“實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線(xiàn)”按鈕，則切換到實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線(xiàn)畫(huà)面。圖61 系統(tǒng)運(yùn)行—主界面打開(kāi)主界面，點(diǎn)擊“設(shè)定畫(huà)面”按鈕，則切換到設(shè)定畫(huà)面。第四章 系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果及分析完成了PLC程序設(shè)計(jì)和人機(jī)界面設(shè)計(jì)之后，進(jìn)入系統(tǒng)運(yùn)行測(cè)試階段。HMI畫(huà)面是用組態(tài)軟件來(lái)做的，常見(jiàn)的組態(tài)軟件有西門(mén)子公司的Wincc、羅克韋爾公司的RsView及國(guó)產(chǎn)的組態(tài)王、力控等。PID向?qū)Ъ瓤梢陨赡M量輸出PID控制算法，也支持開(kāi)關(guān)量輸出；既支持連續(xù)自動(dòng)調(diào)節(jié)，也支持手動(dòng)參與控制[4]。 PID指令向?qū)У倪\(yùn)用該網(wǎng)絡(luò)的程序是為了在電腦上通過(guò)STEP7Micro/WIN編程軟件顯示當(dāng)前溫度和設(shè)定溫度值而寫(xiě)的，其實(shí)也就是歸一化的逆過(guò)程。又因我們?cè)O(shè)置了采樣時(shí)間為10秒。執(zhí)行PID指令前必須把它們轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的浮點(diǎn)型實(shí)數(shù)。 控制程序流程圖啟動(dòng)綠燈亮，系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)用PID模塊PID輸出轉(zhuǎn)換成占空比定時(shí)器控制加熱時(shí)間溫度當(dāng)前值和設(shè)定值等顯示開(kāi)始圖 6 程序流程 啟動(dòng)，綠燈亮停止，紅燈亮 上述程序中，（綠燈）和系統(tǒng)停止指示燈（紅燈）。如果開(kāi)始時(shí)Ti和Td設(shè)置的不合適，則有可能得不到要求的理想曲線(xiàn)。調(diào)整積分時(shí)間的大小，直到出現(xiàn)4：1的衰減振蕩。由于比例作用是最基本的控制作用，經(jīng)驗(yàn)整定法主要通過(guò)調(diào)整比例度的大小來(lái)滿(mǎn)足質(zhì)量指標(biāo)。在這里，我們采用經(jīng)驗(yàn)整定法來(lái)整定控制器的參數(shù)值。理論計(jì)算整定法是在已知被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)選取的質(zhì)量指標(biāo)，通過(guò)理論計(jì)算（微分方程、根軌跡、頻率法等），來(lái)求得最佳的整定參數(shù)。完成了上述內(nèi)容后，該溫度控制系統(tǒng)就已經(jīng)確定了。微分作用是對(duì)偏差的變化速度加以響應(yīng)的，因此，只要偏差一有變化，控制器就能根據(jù)變化速度的大小，適當(dāng)改變其輸出信號(hào)，從而可以及時(shí)克服干擾的影響，抑制偏差的增長(zhǎng)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 K0=?y∞?u （12） 由階躍響應(yīng)法求得， =；=；=。表3 K型熱電偶分度表 I/O點(diǎn)分配及電氣連接圖（１）該溫度控制系統(tǒng)中I/O點(diǎn)分配表和整個(gè)硬件連接圖如表4和圖4所示。該系統(tǒng)中需要用傳感器將溫度轉(zhuǎn)換成電壓，且爐子的溫度最高達(dá)幾百度,所以我們選擇了熱電偶作為傳感器。圖2 DIP配置EM231 熱電式傳感器 熱電式傳感器是一種將溫度變化轉(zhuǎn)化為電量變化的裝置。表中，ON為接通，OFF為斷開(kāi)。表1 EM231技術(shù)指標(biāo)型號(hào)EM231模擬量輸入模塊總體特性 外形尺寸：80mm62mm 功耗：3W輸入特性本機(jī)輸入：4路模擬量輸入電源電壓：標(biāo)準(zhǔn)DC 24V/4mA輸入類(lèi)型：0~10V，0~5V，177。EM231熱電偶模塊提供一個(gè)方便的，隔離的接口，用于七種熱電偶類(lèi)型：J、K、E、N、S、T和R型，它也允許連接微小的模擬量信號(hào)(177。配有2個(gè)RS485通訊口，具有PPI，MPI和自由方式通訊能力， kbit/s，可用于較高要求的中小型控制系統(tǒng)[11]。 S7200 CPU的選擇S7200系列的PLC有CPU22CPU22CPU22CPU224XP、CPU226等類(lèi)型。第二章 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用S7200CPU226型PLC、EM231模擬量擴(kuò)展模塊、熱電式傳感器、固態(tài)繼電器、烤爐及其他控制設(shè)備組成。從整體上分析和研究了控制系統(tǒng)的硬件配置、電路圖的設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)，控制對(duì)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(jī)界面的設(shè)計(jì)等。 可編程控制器(PLC)是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)為一體的新型自動(dòng)控制裝置。控制參數(shù)大多靠人工經(jīng)驗(yàn)及我國(guó)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定。 溫度控系統(tǒng)的現(xiàn)狀溫度控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛,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。在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為PID控制。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)溫度控制器的研究進(jìn)行了廣泛、深入的研究，特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，溫度控制器的研究取得了巨大的發(fā)展，形成了一批商品化的溫度調(diào)節(jié)器，如:職能化PID、模糊控制、自適應(yīng)控制等，其性能、控制效果好,可廣泛應(yīng)用于溫度控制系統(tǒng)及企業(yè)相關(guān)設(shè)備的技術(shù)改造服務(wù)。采用該系統(tǒng)進(jìn)行溫度控制可以提高供溫度系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，方便地實(shí)現(xiàn)溫度系統(tǒng)的集中管理與監(jiān)控；同時(shí)系統(tǒng)具有良好的節(jié)能效果，這在能量日益緊缺的今天尤為重要，所以研究設(shè)計(jì)該系統(tǒng)，對(duì)于提高企業(yè)效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。實(shí)驗(yàn)證明，此系統(tǒng)具有快、準(zhǔn)、穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)溫度控制領(lǐng)域能夠廣泛應(yīng)用。人機(jī)界面可以對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行全面監(jiān)控，包括過(guò)程監(jiān)測(cè)、報(bào)警提示、數(shù)據(jù)記錄等功能，從而使控制系統(tǒng)變得操作人性化、過(guò)程可視化，在自動(dòng)控制領(lǐng)域的作用日益顯著。 在工業(yè)領(lǐng)域，隨著自動(dòng)化程度的迅速提高，用戶(hù)對(duì)控制系統(tǒng)的過(guò)程監(jiān)控要求越來(lái)越高，人機(jī)界面的出現(xiàn)正好滿(mǎn)足了用戶(hù)這一需求。利用組態(tài)軟件組態(tài)
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