【正文】 程序的編寫 .................................................................................................... 18 致 謝 .......................................................................................................................... 23 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 24 附錄１ .......................................................................................................................... 25 附錄 2........................................................................................................................... 28 1 外文文獻(xiàn) ............................................................................................................ 28 安徽建筑大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 緒論 溫度 及濕度的 測量和控制對(duì)人類日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、氣象預(yù)報(bào)、物資倉儲(chǔ)等都起著極其重要的作用。 S7200 是西門子公司開發(fā)的一種可編程控制器。 S7200 系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。 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。參數(shù)大多靠人工經(jīng)驗(yàn)及我國現(xiàn)場調(diào)試來確定。本次設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)以上各個(gè)部分。系統(tǒng)開始工作時(shí)， 將水箱中得水溫通過傳感器傳送給 PLC 主機(jī)，主機(jī)再通過控制加熱器來加熱水箱中的水，當(dāng)水箱中的水溫達(dá)到設(shè)定值時(shí)，就自動(dòng)減少功率加熱。經(jīng)過 CPU處理后，輸出的數(shù)據(jù)通過 PLC 的輸出模塊，來控制可控硅的偏轉(zhuǎn)角，從而控制加熱器。溫度變送器是將溫度變量轉(zhuǎn)換為可傳送的標(biāo)準(zhǔn)化輸出信號(hào)的儀表，主要用于工業(yè)過程溫度參數(shù)的測量和控制。 性能指標(biāo) : * 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)： IEC688： 1992， QB/LF 系列 2020——1 * 輸入范圍： 60℃ ~175℃ * 精度等級(jí)： ≤%. * 整機(jī)功耗： ≤ * 絕緣電阻： ≥20MΩ(DC500V) * 響應(yīng)時(shí)間： ≤350mS * 工作環(huán)境： 10℃ ~50℃ ， 20%~90%無凝露 * 貯存環(huán)境： 40℃ ~100℃ ， 20%~95%無凝露 * 將被測環(huán)境溫度隔離轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出的單路標(biāo)準(zhǔn)直流電壓或直流電流； 安徽建筑大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 * 低功耗、可靠性高； * 優(yōu)良的抗干擾能力； * 拔插端子接口、標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌（ 35mm）安裝； * 體積小、外型尺寸 (mm)： 95(L) 37(W) 32(H)； 技術(shù)參數(shù) : 熱電偶溫度變送器技術(shù)指標(biāo) ※ 輸入 輸入類型： K、 E、 S、 B、 T、 J 等型熱電偶 溫度量程范圍：（如下圖） 輸入阻抗： ≥20KΩ 冷端溫度補(bǔ)償： 0～ 100℃ ※ 輸出 輸出電流： 4～ 20mA 輸出回路供電： 12～ 30VDC 最小工作電壓： 12VDC 負(fù)載電阻與供電電源的關(guān)系： ※ 綜合參數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)精度： 177。 %（ 12～ 30V） 安徽建筑大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 開機(jī)響應(yīng)時(shí)間： 1S（ 0～ 90%） 工作環(huán)境溫度： 0～ +100℃ 防護(hù)等級(jí)： IP00/IP54（傳感器防護(hù)等級(jí)決定） 電磁兼容：符合 IEC61000,EN61000 熱電阻溫度變送器技術(shù)指標(biāo) ※ 輸入 溫度 量程范圍： Pt100： 200～ 850℃ Cu50： 50～ 150℃ 最小溫度量程： 100℃ 引線電阻： ≤10Ω ※ 輸出 輸出電流： 4～ 20mA 輸出回路供電： 12～ 30VDC 最小工作電壓： 12VDC 負(fù)載電阻與供電電源的關(guān)系： 負(fù)載電阻（包括引線電阻） =供電電源（ V） 12（ V） / ※ 綜合參數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)精度： 177。 %（ 12～ 30V） 開機(jī)響應(yīng)時(shí)間： 1S（ 0～ 90%） 安徽建筑大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 工作環(huán)境溫度： 0～ +100℃ 防護(hù)等級(jí)： IP00/IP54（傳感器防護(hù)等級(jí)決定） 電磁兼容：符合 IEC61000,EN61000 PT100溫度傳感器 溫度傳感器種類繁多 ,但最符合要求的 PT100 溫度傳感器 . PT100 是鉑熱電阻，它的阻值會(huì)隨著溫度的變化而改變。 鉑電阻 的阻值隨溫度的變化而變化的計(jì)算公式： 200t0℃ Rt=R0[1+At+Bt*t+C(t100)t*t*t] （ 1） 0≤t 850℃ Rt=R0（ 1+At+Bt2） （ 2） Rt為 t℃ 時(shí)的電阻值， R0 為 0℃ 時(shí)的阻值。 2：量測 Vo 時(shí) ,不可分出任何電流 ,否則測量值會(huì)不準(zhǔn)。其后差動(dòng)放大器之輸出為Vo=10(V2V1)=10(+T/)=T/10,如果現(xiàn)在室溫為 25℃ ,則輸出電壓為 。 PLC= Programmable Logic Controller， 可編程邏輯控制器 ，一種數(shù)字運(yùn)算操作的 電子 系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。使用范圍可覆蓋從替代 繼電器 的簡單控制到更復(fù)雜的 自動(dòng)化控制 。 CPU 224 具有 14 個(gè)輸入點(diǎn)和 10 個(gè)輸出點(diǎn) 。 熱電偶選型：熱電阻選用 Pt100，其溫度測量范圍為 0℃ ~100℃，測量精度為 攝氏度。 SW5=0 正向斷線檢查。 型號(hào) 名稱 主要參數(shù) DC5V 消耗 功耗 安徽建筑大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 EM231 模擬量輸入 4 點(diǎn)， DC0~10V/0~20mA 輸入， 12 位 20mA 2W 2 點(diǎn)，熱電阻輸入， 16 位 87 mA 4 點(diǎn)，熱電偶輸入， 16 位 87 mA 型號(hào) 名稱 主要參數(shù) DC5V 消耗 功耗 EM232 模擬量輸出 2 點(diǎn)， 10V~+10V/0~20mA， 12 位 20mA 2W PID 模擬量閉環(huán)控制較好的方法之一是 PID 控制， PID 在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)有60多年，現(xiàn)在依然廣泛地被應(yīng)用。其特點(diǎn)是具有快速反應(yīng)，控制及時(shí)，但不能消除 余差。微分控制具有超前作用，它能猜測誤差變化的趨勢。偏差 e和輸入量 r、輸出量 c的關(guān)系 : 安徽建筑大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 )()()( tctrte ?? （ 31） 控制器的輸出為： ])()(1)([)( 10 dttdeTdtteTteKtu dip??? ? （ 32） )(tu PID回路輸出 pK 比例系數(shù) P iT 積分系數(shù) I dT 微分系數(shù) D PID 調(diào)節(jié)的傳輸函數(shù)為 ]11[)( )()( STSTKsE sUsD dip ???? （ 33） 數(shù)字計(jì)算機(jī)處理這個(gè)函數(shù)關(guān)系式，必須將連續(xù)函數(shù)離散化，對(duì)偏差周期采樣后，計(jì)算機(jī)輸出值。故可利用 PLC 中的 PID 指令實(shí)現(xiàn)位置式 PID控制算法量。 PID 回路在 PLC 中的地址分配情況如表 所示。傳感器輸入的 電流 信號(hào)經(jīng)過 EM231 轉(zhuǎn)換后，是一個(gè)整數(shù)值，但 PID 指令執(zhí)行的數(shù)據(jù)必須是實(shí)數(shù)型，所以需要把整數(shù)轉(zhuǎn)化成實(shí)數(shù)。使它們的值都在 ~ 之間。 經(jīng)驗(yàn)法又叫現(xiàn)場湊試法，它不需要進(jìn)行事先的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，而是根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，利用一組經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，根據(jù)反應(yīng)曲線的效果不斷地改變參數(shù)，對(duì)于溫度控制系統(tǒng)， 工程上已經(jīng)有大量的經(jīng)驗(yàn) 。 家用電器 中的調(diào)光燈、調(diào)速風(fēng)扇、空調(diào)機(jī)、 電視機(jī) 、電冰箱、洗衣機(jī)、照相機(jī)、組合音響 、聲光電路、定時(shí) 控制器 、玩具裝置、 無線電遙控 、攝像機(jī)及工業(yè)控制等都大量使用了 可控硅 器件 ?？煽毓杵骷饕迷陂_關(guān)方面，使器件從關(guān)閉或是阻斷的 狀態(tài) 轉(zhuǎn)換為開啟或是導(dǎo)通的狀態(tài)，反之亦然。 本設(shè)計(jì)所使用是 12— 16A 的可控硅，可控硅的電流留有一倍的流量這樣使用起來比較安全，型號(hào) ： BTA12G， 最大電流 12A， 擊穿電壓 600 V； 安徽建筑大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 4 軟件設(shè)計(jì) ４ .1 軟件的設(shè)計(jì) 首 先計(jì)算溫度值，因?yàn)闇囟鹊淖兓菑?0℃ ~100℃ ，而模塊中的是6400~32020，所以設(shè)輸入的溫度是 X，則轉(zhuǎn)化的溫度是 Y，計(jì)算公式是： 01 0 006 4 0 03 2 0 0 06 4 0 0X??? Y 根據(jù)這個(gè)公式可以得出溫度的具體值 。 安徽建筑大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 子程序，把設(shè) 定的溫度放到ＶＤ４０４中。因此，一個(gè)大的挑戰(zhàn)是提供技術(shù)以限制自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)變化需要和新機(jī)會(huì)的反應(yīng)，所以，設(shè)計(jì)和操作知識(shí)可以實(shí)時(shí)的被再次利用，在工業(yè)實(shí)踐中提供了一個(gè)重要的競爭 面。在可編程邏輯控制器程序設(shè)計(jì)過程中，測試和調(diào)試可能會(huì)占用超過百分之五十的人力。 ISO 157451, 1999]，但是， 基本上這些標(biāo)準(zhǔn)都不能參與有效的程序和系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面知識(shí)的革新。逐漸下降的硬件價(jià)格，破壞了對(duì)通過優(yōu)化程序獲得的軟件性能的需要。現(xiàn)在安全性增加了，例如，關(guān)于防火的新措施，以及現(xiàn)代自動(dòng)化系統(tǒng)的柔韌性增加了程序設(shè)計(jì)過程的復(fù)雜性。這種有目的性的研究產(chǎn)生了一個(gè)副產(chǎn)品，就是通 過推廣這中研究到系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，從而加固了我們對(duì)設(shè)計(jì)理論和技巧的基本理解。 從邏輯學(xué)的角度來看，可編程邏輯控制器（ PLC）的軟件設(shè)計(jì)類似與集成電路的硬件設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，所有功能塊都將被整合起來，整個(gè)系統(tǒng)行為特性和功能將會(huì)通過仿真形式加以測試。 該產(chǎn)品具有光電隔離，高電磁兼容；具有很高的工業(yè)適用性，允許的環(huán)境溫度達(dá) 60℃；具有很強(qiáng)的抗干擾、抗振動(dòng)與抗沖擊性能，因此在嚴(yán)酷的工作環(huán)境中得到了廣泛的應(yīng)用。任何具有串行接口的外設(shè)，例如：打印機(jī)或條形碼閱讀器、變頻器、調(diào)制解調(diào)器（ Modem）、上位 PC 機(jī)等都可連接使用。管理人員和操作者 ，可以通過觀察 PC 機(jī)所顯示的各種信息來了解當(dāng)前和以往整個(gè)冰蓄冷自控系統(tǒng)的運(yùn)行情況和所有參數(shù)，并且通過鼠標(biāo)進(jìn)行設(shè)備管理和執(zhí)行打印任務(wù)。它支持用在線幫助和操作指南來消除故障。 0 操作系統(tǒng)下，在 PC 機(jī)上運(yùn)行的面向?qū)ο蟮囊涣?32 位應(yīng)用軟件，通過 OLE 和 ODBC 視窗標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制，作為理想的通訊伙伴進(jìn)入 WINDOWS 世界，因此 WINCC 可容易地結(jié)合到全公司的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中。 Larry Kotare 說 :”現(xiàn)在，生產(chǎn)自動(dòng)化協(xié)議仍然是生產(chǎn)中一個(gè)發(fā)展的對(duì)象，一個(gè)說明書并不是最終的結(jié)果。但是歐姆龍生產(chǎn)部門總經(jīng)理 Frank Newborn 說由于缺少一個(gè)固定的標(biāo)準(zhǔn)，歐姆龍的產(chǎn)品并不涉及到 MAP。 IEC611313, 1993。 have high industrial applicability, allowing the ambient temperature of 60