【正文】 由于條件的限制，此設(shè)計(jì)未能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，因而進(jìn)行 PID 調(diào)節(jié)的參數(shù)整定值只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定。 程序調(diào)試主要是模擬調(diào)試。 K型傳感器負(fù)責(zé)檢測(cè)加熱爐中的溫度，把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò) PLC 模數(shù)轉(zhuǎn)換后進(jìn)行 PID 調(diào)節(jié)。因?yàn)殡娐房偸谴嬖陔姼械?(變壓器漏感或負(fù)載電感 )，所以與電容 C 串聯(lián)電阻 R 可起阻尼作用，它可以防止 R、 L、 C電路在過(guò)渡過(guò)程中，因振蕩在電容器兩端出現(xiàn)的過(guò)電壓損壞晶閘管。若電壓上升率過(guò)大，超過(guò)了晶閘管的電壓上升率的值，則會(huì)在無(wú)門極信號(hào)的情況下開(kāi)通。型號(hào)如下： RT1420,底座單極，額定電流20A。 保護(hù)單臺(tái)長(zhǎng)期工作的電機(jī)熔體電流可按最大起動(dòng)電流選取，也可按下式選?。? IRN ≥ ( ～ )IN 式中 IRN熔體額定電流； IN— 電動(dòng)機(jī) 額定電流。 施耐德 LRD 熱過(guò)載繼電器 使用于交流 50Hz/60Hz、電流 的交流電動(dòng)機(jī)的過(guò)載與斷相保護(hù)。過(guò)載保護(hù)電流 160A。脫扣器是斷路器總體的一個(gè)組成部分，而繼電器，則通過(guò)與斷路器操作機(jī)構(gòu)相 連的欠電壓脫扣器、分勵(lì)脫器來(lái)控制斷路器。 （ 3）對(duì)于 11KW以上的電動(dòng)機(jī)，其控制接觸器的額定電流約為電動(dòng)機(jī)額定功率數(shù)值的～ 2倍。 8 器件選型 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 接觸器 接觸器是用來(lái)接通或分?jǐn)嚯妱?dòng)機(jī)主電路或其他負(fù)載電路的控制器，用它可以實(shí)現(xiàn)頻繁的遠(yuǎn)距離自動(dòng)控制。 10％ 50HZ 過(guò)零觸發(fā)周期 3～ 10s177。 由于本設(shè)計(jì)采用的是單極性數(shù)據(jù)，故轉(zhuǎn)換公式為： )3 2 0 0 0/( ra wn o u m RR ? 對(duì) PID 輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行工程量化處理 程序執(zhí)行時(shí)把各個(gè) 標(biāo)準(zhǔn)化為實(shí)數(shù)量用離散化 PID 算式進(jìn)行處理，產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)數(shù)運(yùn)算結(jié)果。 公式如下 : ()1( ) ( / ) ( ) ( / ) ( )n C n n C s i n nC D S n nM K S P P V K T T S P P VM X K T T P V P V?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? 公式中包含 9個(gè)用來(lái)控制 PID 運(yùn)算的參數(shù)，其中： CK ： PID 回路增益 SPn : 第 n次采樣的設(shè)定值 PVn ： 第 n次采樣時(shí)刻的設(shè)定值 1PVn? ： 第 n1次采樣時(shí)刻的設(shè)定值 ST ：采樣周期 iT ：積分時(shí)間的比例常數(shù) MX ：積分項(xiàng)前值 DT ：微分項(xiàng)的比例常數(shù) PID 控制算法 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 61 帶 PID控制器的閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖 6． 3 PID 在 PLC 中的使用 使用 PID 回路指令的關(guān)鍵有三步：（ 1）建立 PID 回路表；（ 2）對(duì)收入采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理；（ 3）對(duì) PID 輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行工程量化處理。 比例調(diào)節(jié)：按比例反應(yīng)系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用以減少偏差。熱電偶將 采集的硅鉬棒加熱對(duì)象的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，再將相應(yīng)的電信號(hào)傳輸給 EM231 熱電偶模塊。 EM231 模塊需要用戶通過(guò) DIP 開(kāi)關(guān)進(jìn)行選擇的有：熱電偶的類型、斷線檢查、測(cè)量單位、冷端補(bǔ)償和開(kāi)路故障方向，用戶可以很方便地通過(guò)位于模塊下部的組態(tài)DIP 開(kāi)關(guān)進(jìn)行以上選擇，如圖所示。 表 53 七種熱電偶溫度范圍 J型熱電偶 0～ 760℃ K型熱電偶 0～ 1370℃ T型熱電偶 100～ 400℃ E型熱電偶 0～ 1000℃ R型熱電偶 500～ 1750℃ S型熱電偶 500～ 1750℃ 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 B型熱電偶 500～ 1800℃ 因而采 用的是 K 型熱電阻 。 表 51 S7200系列 PLC中 CPU22X的基本單元 型 號(hào) 輸入點(diǎn) 輸出點(diǎn) 可帶擴(kuò)展模塊數(shù) CPU221 6 4 0 CPU222 8 6 2個(gè)擴(kuò)展模塊 CPU224 14 10 7個(gè)擴(kuò)展模塊 CPU224XP 24 16 7個(gè)擴(kuò)展模塊 CPU226 24 16 7個(gè)擴(kuò)展模塊 CPU224 具體參數(shù) 表 52 CPU 224 AC/DC/繼電器 I/O特性 數(shù)字量輸入 14 輸入 數(shù)字量輸出 10 輸出 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 模擬量輸入 無(wú) 模擬量輸出 無(wú) 允許最大的擴(kuò)展 I/O模塊 7個(gè)模塊 允許最大的智能模塊 7個(gè)模塊 脈沖捕捉輸入 14 單相計(jì)數(shù)器 6，每個(gè) 30KHz 兩相計(jì)數(shù)器 4，每個(gè) 20KHz 脈沖輸出 2個(gè) 20KHz(僅限于 DC輸出 ) 測(cè)溫模塊的選擇 熱電偶模塊 熱電偶是一種感溫元件，它直接測(cè)量溫度，并把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào) ，通過(guò)電氣儀表 ， 轉(zhuǎn)換成被測(cè)介質(zhì)的溫度。 CPU 222 是 S7200家族中低成本的單元，通過(guò)可連接的擴(kuò)展模塊即可處理模擬量。但 AB、松下、日立、光洋品牌的 PLC 在國(guó)內(nèi)的普及率遠(yuǎn) 不如西門子、三菱、歐姆龍。 Y80~315電動(dòng)機(jī)符合 Y系列（ IP44）三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件 JB/T96161999。 QA8， QA9， QA10 分別為三臺(tái)電機(jī)的主電路的隔離開(kāi)關(guān)， QA0 為主電源電路總開(kāi)關(guān)。在感性負(fù)載的情況下，如磁選設(shè)備的整流裝置。 圖 32 晶閘管基本結(jié)構(gòu) 選型 加熱系統(tǒng)主回路采用兩只晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中 ,控制晶閘管就可控制交流電力 ,以達(dá)到控制溫度的目的。夾頭導(dǎo)線與元件接觸電壓應(yīng)低于 ，為避免幅射熱傳到夾頭，夾頭下端和塞磚上面的距離不應(yīng)小于 50mm。阻容保護(hù)的作用是限制 加在晶閘管上的正向電壓上升率 dv/dt。 總體設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)框圖見(jiàn)圖 21?？刂葡到y(tǒng)由溫度控制系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)和 PLC、電動(dòng)機(jī)等組成。連續(xù)式窯爐包括隧道窯，輥道窯，推板窯。 研究意義 中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 隧道窯是現(xiàn)代化的連續(xù)式燒成的熱工設(shè)備，廣泛用于陶瓷產(chǎn)品的焙燒生產(chǎn)，在磨料等冶金行業(yè)中也有應(yīng)用?？刂茀?shù)大多靠人工經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試確定。 溫度控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防、科研以及日常生活等領(lǐng)域占有重要的地位。 關(guān)鍵詞： 溫度控制， 可編程控制器， PID II Abstract This thesis mainly introduces a design of temperature control system with SIMATIC programmable logic controller (PLC) S7200 and the King view configuration soft .We use the PLC s7200 with cup 22 the K type thermocouple and temperature module EM231 as the hardware . The thermocouple can measure the temperature of the stove, and translate the temperature signal to the voltage signal. And then the EM232 will transmit it to the PLC after disposing the signal .This system use positional type PID arithmetic and PulseWidth Modulation methodology .And the procedure use idea of coarse adjustment algorithm and the fine adjustment algorithm. The procedure will run with different PID parameter in different condition. The experimental results show that， the plc can work reliably, stably. The system using coarse adjustment algorithm and the fine adjustment algorithm can get a better result. That is fast response, small overshoot, rapid adjustment, high accuracy. The King view is powerful, easy to operate. We can speculate that configuration software will have a good prospect for development. Keywords： Temperature Control, PLC, PID, King View III 目 錄 1 引言 ?????????????????????????????? 1 課題背景 ????????? ???????????????? 1 研究意義 ????????????????????????? 2 2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及總體方案 ??????????????????????? 3 設(shè)計(jì)要求 ????????????????????????? 3 內(nèi)容概述 ????????????????????????? 3 總體設(shè)計(jì)方案 ???????????????????????3 3 加熱主電路設(shè)計(jì) ????????????????????????? 5 加熱主電路 ?????????? ?????????????? 5 硅鉬棒 ?????????????????????????? 5 硅鉬棒參數(shù)及選型 ?????????????????? 5 硅鉬棒的特點(diǎn) ???????????????????? 7 可控硅 ?????????????????????????? 8 簡(jiǎn)介 ???????????????????????? 8 選型 ???????????????????????? 8 4 電機(jī)主電路設(shè)計(jì) ?????????????????? ??????? 10 電機(jī)主電路 ???????????????????????? 10 電機(jī)選型 ????????????????????????? 10 選型 ???????????????????????? 10 電動(dòng)機(jī)相關(guān)技術(shù)參數(shù) ????????????????? 11 5 硬件配置 ???????????????????????????? 12 PLC 的選擇 ???????????????????????? 12 西門子 S7200??????? ???????????? 12 CPU224 具體參數(shù) ?????????????????? 13 測(cè)溫模塊的選擇 ?????????????????????? 13 熱電偶模塊 ????????????????????? 13 方案比較 ?????????????????????? 17 EM232 模擬量輸出模塊 ??????????????????? 18 6 控制算法描述 ?????????????????????????? 19 PID 控制介紹 ???? ??????????????????? 18 PID 控制算法 ??????????????????????? 20 PID 在 PLC 中的應(yīng)用 ???????????????????? 20 IV 建立 PID 回路表 ??????????????????? 20 對(duì)收入采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理 ???????????? 20 對(duì) PID輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行工程量化處理 ??????????? 21 PID 參數(shù)整定 ??????????????????????? 21 7 電氣控制原 理圖 ????????????????????????? 22 PLC 的 I/O 分配 ????