【正文】 8位處理器及存儲器 產(chǎn)品系列化 第三代 高性能 8位微處理器及位片式微處理器 處理速度提高，向多功能及聯(lián)網(wǎng)通信發(fā)展 基于 PLC 的電阻爐溫度控制系統(tǒng) 5 第四代 16位、 32位微處理器及高性能位片式微處理器 邏輯、運動、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)功能的多功能 PLC 的基本組成 PLC 從組成形式一般分為整體模塊兩項。 總體設(shè)計方案 PLC 和單片機的比較 單片機編程的復(fù)雜性，采用抗干擾能力強的難度 ，因為 PLC 具有強大的功能、極高的可靠性、編程簡單易學(xué)，即使是不熟悉電腦的工程師也能夠應(yīng)用它來研究和開發(fā)復(fù)雜的控制系統(tǒng)。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及說明 本系統(tǒng)能夠?qū)﹄娮锠t爐溫實現(xiàn)自動控制與溫度數(shù)值的顯示，出現(xiàn)故障及時報警，實現(xiàn)熱處理工藝過程的自動跟蹤和監(jiān)控，實現(xiàn)熱處理工藝優(yōu)化。由溫度傳感器檢測所述加熱單元和 PLC 的溫度，然后由 PLC 來控制加熱單 元是一個閉環(huán)系統(tǒng)。 基于 PLC 的電阻爐溫度控制系統(tǒng) 7 第 3 章 電阻爐的選擇及改造 電阻爐的選擇 電阻爐結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，工作溫度范圍廣，爐溫分布較均勻，且便于控制氣氛，容易實現(xiàn)機械化和自動化?；馃岬亩窢幙颖环譃橐粋€坑，高溫爐，爐高溫電阻爐窖窖低溫。 RJ2256 井式電阻爐基本參數(shù)見表 1。在爐外安裝一個電機，電機出來聯(lián)軸器再接減速器，其次齒輪，齒條及升降平臺從事升降機驅(qū)動器上升和下降，以方便喂養(yǎng)和放電。 圖 電阻爐內(nèi)部改裝圖 溫度傳感器類型及選擇 當(dāng)溫度監(jiān)測系統(tǒng)傳輸?shù)?A / D 模塊時， A / D 模塊溫度迅速轉(zhuǎn)換為數(shù)字，并且通過一個溫度的傳感器傳送到 PLC 的溫度。 溫度傳感器分熱電偶溫度傳感器和熱電阻溫度傳感兩種。當(dāng)存在被測介質(zhì)的溫度梯 度，測得的溫度是溫度感測元件中的介電層的平均溫度的范圍內(nèi)。 %或 ℃的最大值。 f．測量范圍： 200～ 850℃。 與 FP0 配接的 A/D 模塊有兩個模擬輸入通道，其所占用的 I/O 口分別為： CH0 WX2（ X20～ X2F） CH1 WX3（ X30～ X3F） 其技術(shù)指標(biāo)見表 2 表 2： A21 模塊模擬輸入 信號范圍 模擬量 輸入范圍 電壓 0～ 5V 電流 0～ 20mA A21 的輸出數(shù)據(jù)是十進制的，那么說 DT0 中的數(shù)據(jù)也是十進制的，所以必須將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的十進制數(shù)據(jù)才可以進行比較，即數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的問題。 溫度與十進制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：當(dāng) x1 = x2 是可以得出溫度與十進制的轉(zhuǎn)換關(guān)系。在這篇文章中，由 PLC 模擬單元進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的應(yīng)用和傳輸，實現(xiàn)實時的模擬值和 需求值不斷比較，直到操作應(yīng)該執(zhí)行的需求值。第一個階段加熱器需要持續(xù)加熱，一旦加熱溫度超過設(shè)定值就進入第二階段。加熱器工作狀態(tài)改變太頻繁，大大縮短了工作壽命。 c 按上爐內(nèi)的電梯觸摸屏按鈕，在“關(guān)”自動 下降，馬上就當(dāng)蓋子自動關(guān)閉底部 d“回火”按鈕觸摸屏上之后， LED 燈閃爍 10 秒，同時開始全加熱，當(dāng)溫度達到設(shè)定值時，絕緣進普通相位，時間和半小時停止加熱 。 基于 PLC 的電阻爐溫度控制系統(tǒng) 11 第 4 章 硬件設(shè)計 的介紹 的介紹 PLC 是一種工業(yè)控制計算機，英文名：可編程控制器，和用于個人計算機（ PC）來區(qū)分，一般簡稱 PLC。表 41。四個輸入 一個輸出點。其系統(tǒng)配置包括基本單元，擴展單元，編程，存儲卡，作家，文本顯示。 表 42 S7200 系列 PLC 中 CPU22X 的基本單元 型 號 數(shù)字量輸入點 數(shù)字量輸出點 可帶擴展模塊數(shù) 模擬量 I/O 數(shù)字量輸入特性 PPI、 MPI/波特率 S7200CPU221 6 4 0 無 24V DC， 4mA 、 、 S7200CPU222 8 6 2個擴展模塊 無 24V DC， 4mA 、 、 S7200CPU224 14 10 7個擴展模塊 無 24V DC， 4mA 、 、 S7200CPU224XP 24 16 7個擴展模塊 2/1 24V DC， 4mA 、 、 S7200CPU226 24 16 7個擴展 模塊 無 24V DC， 4mA 、 、 基于 PLC 的電阻爐溫度控制系統(tǒng) 13 傳感器 設(shè)計時采用 的 K 型熱電偶傳感器，屬于熱電偶溫度傳感元件，溫度信號可轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號。 我們通常可以編程熱電偶分為兩類，熱電偶標(biāo)準(zhǔn)熱電偶不是另一種標(biāo)準(zhǔn)。輸入固態(tài)繼電器具有小的控制信號，直接驅(qū)動高電流負載。其結(jié)果是根據(jù)加熱時間和非熱時間（ 10秒）的循環(huán) PID 控制。 運 行 P L C初 始 化 安 全 燈I 0 . 0 = ？初 始 化 運 行指 示 燈調(diào) 用 子 程 序 0調(diào) 用 子 程 序 1每 1 0 s 調(diào) 用 一 次 子 程 序 2爐 子 加 熱I 0 . 0 = 0I 0 . 0 = 1 圖 51主程序 該程序運行：運行 PLC，開始跑燈， PWM 技術(shù)的應(yīng)用為粗調(diào)，微調(diào)，那么 PID 控制。易于使用的 S7200 系列 PLC 編程軟件 能夠很好的運營以下三種模式：LAD（梯形圖）， FBD（功能塊圖）和 STL（語句表）。主要是利用了高解析度的計數(shù)器才得以實現(xiàn)的，它的編碼原則是通過方波調(diào)制模擬信號的占空比。如溫度，加熱時間上的大，小的溫度差，加熱時間是很小的。 PID 控制程序設(shè)計 一個模擬閉環(huán)控制比較好的方法是 PID 控制，在工業(yè)建設(shè)領(lǐng)域的 PID 的應(yīng)用已經(jīng) 60 年了，在世界各地仍然被廣泛使用。其特征為快速反應(yīng)，及時的控制，但并沒有消除的殘余誤差。正向微分控制，可預(yù)測的錯誤趨勢。偏差 e 和輸入 R，輸出 C 之間的關(guān)系： + PID 控制環(huán)節(jié) 被控對象 反饋環(huán)節(jié) r(t) e(t) u(t) c(t) _ 基于 PLC 的電阻爐溫度控制系統(tǒng) 19 c( t )r ( t)=e( t ) (51) 控制器的輸出為： ?????? ??? ?tdiP dttdeTdtteTteKtu0)()(1)()( (52) 上式中 , )(tu —— PID 回路的輸出 。 PID 調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為： ?????? ???? STSTKSE SUSD diP 11)( )()( (53) 數(shù)字計算機處理函數(shù)關(guān)系式必須是離散的連續(xù)函數(shù)，所述偏差后定期抽樣，該計算機的輸出值。 PID 在 PLC 中的回路指令 現(xiàn)在很多 PLC已經(jīng)具備了 PID功能， STEP 7 Micro / WIN的是一些特定的模塊之一，其中一些是在教學(xué)的形式。 TBL 指令和兩個操作數(shù) LOOP，循環(huán)起始地址 TBL 是一個表 ，使用 VB100，由于 PID 回路占用 32個字節(jié)，所以 VD100到 VD132 被占用。但是，這不是一個過程變量PV過程變量 PV 輸出和 PID 回路介入。但數(shù)據(jù) PID 運算要教的道理，所以他們需要被轉(zhuǎn)換成整數(shù)，這是實際數(shù)量。所以，他們的價值是 到 之間。 標(biāo) 準(zhǔn) 化 過 程 是 一 個 真 正 的 價 值 。目前，最廣泛使用的或工程調(diào)整：如果經(jīng)驗方法，衰減曲線，與臨界比法和響應(yīng)曲線的方法。 2）調(diào)整積分 第一步驟 a）中選擇的比例因子已縮短到 50? 80％，積分時間設(shè)定為一個較大的值，響應(yīng)曲線是觀察。具體見下圖。 電阻爐結(jié)構(gòu)、原理 圖 21 XYJRL型高溫加熱爐是石化和學(xué)校等科研單位對需要加熱達 1000度 ,必選產(chǎn)品 ,也是最理想的產(chǎn)品。 ：177。這電爐外殼采用鋼板，爐用耐火材料砌襯的，把材料。 圖 22 基于 PLC 的電阻爐溫度控制系統(tǒng) 25 主程序 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 26 基于 PLC 的電阻爐溫度控制系統(tǒng) 27 子程序 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 28 基于 PLC 的電阻爐溫度控制系統(tǒng) 29 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 30 第 7 章 系統(tǒng)測試 因為它們使用相同的端口采取在線組態(tài)王監(jiān)視器配置的優(yōu)勢時，王和 PLC 編程軟件無法啟動，它必須在一個封閉的配置第一王，第一個 PLC 程序到 PLC，并運行該程序，然后關(guān)閉編程軟件，你就可以開始組態(tài)王，這樣就可以用它來監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)組態(tài)王。如果系統(tǒng)提示您成功連接設(shè)備后，窗口顯示，開始記錄數(shù)據(jù)，這意味著你可以啟動系統(tǒng)的操作。爐燈是實物電阻爐加熱指示燈等 效，明亮和黑暗的步伐是同步的。 參數(shù)監(jiān)控和設(shè)定 正如圖 73 所示，在屏幕的上半部分可以在運行，它也可以被觀察到的系統(tǒng)多少時間運行時，查詢當(dāng)前實際溫度和系統(tǒng) PID 參數(shù)。光按鈕用于顯示之前，系統(tǒng)處于操作，它的圖案下。報警確切的時間可以被記錄下來。組態(tài)王提供嵌入式報表系統(tǒng)，你可以根據(jù)自己的意愿設(shè)置報表格式。屏幕可以看到的時間，以及相應(yīng)的值，并設(shè)置可隨意選擇的最大值，最小值和平均值在這個范圍內(nèi)的間隔的值。 基于 PLC 的電阻爐溫度控制系統(tǒng) 35 圖 78 100℃恒溫控制 （ 2）系統(tǒng)穩(wěn)定性分析 比較以下不使用計劃成果的粗，細的控制。 圖 79 不采用粗調(diào)和細調(diào)控制的反應(yīng)曲線 1 1 2 2 1 2 1 2 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 36 圖 710 60℃ 90℃ 60℃ 90℃溫度控制 圖 710的反應(yīng)曲線后是從室溫到穩(wěn)定，運行一小時使用參數(shù)設(shè)定畫面顯示器和修改程序的在線功能，從原來的設(shè)定溫度的變化，然后一小時運行，并且然后再循環(huán)運行一次。我們的一個多星期后，團隊完成工作方案編制，并寫程序的編譯和仿真程序判斷的權(quán)利。實驗結(jié)果表明，使用粗略和精細過程控制系統(tǒng)是優(yōu)于 僅使用一個參數(shù)表現(xiàn)的 PID 控制系統(tǒng)，它具有較小的最大的過沖和穩(wěn)定時間。和實時報告系統(tǒng)反映了系統(tǒng)的操作的歷史 。之所以控制被密切相關(guān)的環(huán)境溫度的變化，是因為該冷卻系統(tǒng)是很慢的，雖然在不同的房間能最終控制在需要的范圍內(nèi)的溫度，但有時太多的時間來調(diào)整。高精度，高智能的是電阻爐溫度控制系統(tǒng)的目標(biāo)。不積跬步何以至千里，各位任課老師認真負責(zé)，在他們的悉心幫助和支持下，我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設(shè)計中得以體現(xiàn)，順利完成畢業(yè)論文。算法及技巧 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2020. 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