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-全文預(yù)覽
【正文】 度顯示、與上位PLC通信程序、警告和處理。當(dāng)系統(tǒng)處于過溫度狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)風(fēng)扇，控制吹風(fēng)冷卻裝置，從而使?fàn)t溫下降，知道重新等于給定值為止。由于電壓輸出波形的不完整，含有高次諧波分量，對電網(wǎng)有一定的干擾。I/O端子排可很容易地整體拆卸。 主控模塊PLCS7200 cup 224 集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)。5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。所以，爐溫控制系統(tǒng)是一個(gè)按偏差調(diào)節(jié)的閉環(huán)系統(tǒng)。u(t)隨之加大，使得。比較以上三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，方案二簡單、靈活、可擴(kuò)展性好，具有電路設(shè)計(jì)簡單、精確度高、控制效果好等優(yōu)點(diǎn)，能達(dá)到題目設(shè)計(jì)要求，因此采用方案二實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì). PLC的組成框圖本系統(tǒng)的基本工作原理：假定實(shí)際爐溫等于給定爐溫，這時(shí)，反饋值與給定值相同，電爐處于規(guī)定的恒溫狀態(tài)。對于過溫度，控制吹風(fēng)冷卻裝置。本方案的特點(diǎn)是電路簡單，易容易實(shí)現(xiàn)，但系統(tǒng)所得結(jié)果的精度不高并且調(diào)節(jié)動(dòng)作頻繁，系統(tǒng)靜差大，不穩(wěn)定。當(dāng)PLC與打印機(jī)相連時(shí)，可將過程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打印。對于模塊式PLC，有的采用單獨(dú)電源模塊，有的將電源與CPU封裝到一個(gè)模塊中。通過接口電路將這些信號轉(zhuǎn)換成中央處理器能夠識別和處理的信號，并存到輸入映像寄存器。根據(jù)需要，部分?jǐn)?shù)據(jù)在停電時(shí)用后備電池維持其當(dāng)前值，在停電時(shí)可保持?jǐn)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)器區(qū)域稱為數(shù)據(jù)保持區(qū)。元件映象寄存器用來存儲(chǔ)PLC的開關(guān)量輸入/輸出和定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、輔助繼電器等內(nèi)部繼電器的ON/OFF狀態(tài)。當(dāng)用戶程序調(diào)試修改完畢，不希望被隨意改動(dòng)時(shí)，(如歐姆龍公司的CPMIA型PLC)采用快閃存儲(chǔ)器作用戶程序存儲(chǔ)器，快閃存儲(chǔ)器可隨時(shí)讀寫，掉電時(shí)數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，不需用后備電池保護(hù)。 存儲(chǔ)器根據(jù)存儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)器就是用來存放這部分程序的。它按照系統(tǒng)程序所賦予的功能，完成以下任務(wù):① 接收并存儲(chǔ)從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)；② 診斷電源、PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程的語法錯(cuò)誤。組合式PLC將CPU單元、輸入單元、輸出單元、智能1/0單元、通信單元等分別做成相應(yīng)的電路板或模塊，各模塊插在底板上，模塊之間通過底板上的總線相互聯(lián)系。按結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC可分為整體式和組合式兩類。PLC技術(shù)在溫度監(jiān)控系統(tǒng)上的應(yīng)用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)，控制對象數(shù)學(xué)模型的建立、控制算法的選擇和參數(shù)的整定等。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)展的趨勢。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀自70年代以來，由于工業(yè)過程控制的需要，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、德國、瑞典等國技術(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。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。 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。PLC的快速發(fā)展發(fā)生在上世紀(jì)80年代至90年代中期。通過模擬量輸入/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。本文中被控對象是電爐，在爐溫自動(dòng)控制系統(tǒng)中，爐溫經(jīng)過熱電偶檢測和溫度變送器的轉(zhuǎn)換，變?yōu)橄鄳?yīng)的電壓信號，送往PLC控制器，再經(jīng)過模擬量輸入/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。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)。因?yàn)槠淇煽啃愿?、算法簡單、魯棒性好，所以被廣泛應(yīng)用于過程控制中,尤其適用于可建立精確數(shù)學(xué)模型的確定性系統(tǒng)。在PID算法中，針對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。能適應(yīng)于較高的控制場合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國內(nèi)還不十分成熟。其性能優(yōu)越，已被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，并已經(jīng)成為工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱（PLC、工業(yè)機(jī)器人、CAD/CAM）之一。它具有體積小、 功能強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡單、靈活通用、維護(hù)方便的一系列的優(yōu)點(diǎn)，特別是它的高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣工作環(huán)境的能力，更是得到了用戶的好評，因而在冶金、能源、化工、交通、電力等領(lǐng)域中的到了越來越廣泛的應(yīng)用，成為了現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC、機(jī)器人、CAD/CAM） PLC的基本組成及各部分作用PLC是一種通用的工業(yè)控制裝置，其組成與一般的微機(jī)系統(tǒng)基本相同。主機(jī)中，CPU是PLC的核心，1/0單元是連接CPU與現(xiàn)場設(shè)備之間的接口電路，通信接口用于PLC與編程器和上位機(jī)等外部設(shè)備的連接。 中央處理單元(CPU)
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