基于plc與組態(tài)王的溫度控制系統(tǒng)畢業(yè)論文-免費(fèi)閱讀
【正文】 在我的十幾年求學(xué)歷程里，離不開(kāi)父母的鼓勵(lì)和支持，是他們辛勤的勞作，無(wú)私的付出，為我創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件，我才能順利完成學(xué)業(yè)，感激他們一直以來(lái)對(duì)我的撫養(yǎng)與培育。該溫度控制系統(tǒng)也有一些有不足的地方需要改進(jìn)，編程時(shí)我們用了編程軟件自帶的PID指令向?qū)K，這樣雖然方便，但是使得控制系統(tǒng)超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間都稍微偏大，若不直接調(diào)用該模塊，而是自己編寫(xiě)PID控制子程序的話，控制效果可能會(huì)更好。由圖65可知，報(bào)警類型顯示當(dāng)前溫度偏高；當(dāng)前溫度為60度時(shí)，報(bào)警類型顯示當(dāng)前溫度偏低；，報(bào)警類型顯示當(dāng)前溫度太低。如圖64所示，畫(huà)面中紅色曲線表示設(shè)定溫度，藍(lán)色曲線表示當(dāng)前溫度。如圖62所示。 在這里我們制作了監(jiān)控主界面、實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線、歷史趨勢(shì)曲線、報(bào)警窗口等畫(huà)面。此向?qū)Э梢酝瓿山^大多數(shù)PID運(yùn)算的自動(dòng)編程，用戶只需在主程序中調(diào)用PID向?qū)傻淖映绦?，就可以完成PID控制任務(wù)。 在本項(xiàng)目中，R=100,即就是設(shè)定溫度100度；S=32000,M=,所以按照歸一化公式R1=100/32000+=，.該網(wǎng)絡(luò)的程序功能是把PID回路輸出轉(zhuǎn)換成占空比。 程序的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思路PLC運(yùn)行時(shí)，將溫度設(shè)定值，PID參數(shù)值等，存入有關(guān)的數(shù)據(jù)寄存器，使定時(shí)器復(fù)位；按啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)開(kāi)始溫度采樣，采樣周期為10秒；K型熱電偶傳感器把所測(cè)量的溫度進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)量轉(zhuǎn)換（041毫伏）；模擬量輸入通道AIW0通過(guò)讀入041毫伏的模擬電壓量送入PLC；經(jīng)過(guò)程序計(jì)算后得出實(shí)際測(cè)量的溫度T,將T和溫度設(shè)定值比較，根據(jù)偏差計(jì)算調(diào)整量，發(fā)出調(diào)節(jié)命令。由于積分作用將使振蕩加劇，在加入的積分作用之前，要先衰減比例作用，通常把比例度增大10%20%。常用的工程整定法有經(jīng)驗(yàn)整定法、臨界比例度法、衰減曲線法、反應(yīng)曲線法、自整定法等。根據(jù)以上的分析，本溫度控制系統(tǒng)適于采用PID控制。 PLC控制器固態(tài)繼電器烤爐溫度模塊熱電偶圖3圖4Gc(s)Go(s) R(s) + E(s) U(s) Y(s) 圖5 控制系統(tǒng)方框圖圖5中，R(s)為設(shè)定溫度的拉氏變換式；E(s)為偏差的拉氏變換式； Gc(s)為控制器的傳遞函數(shù)；Go(s)為廣義對(duì)象，即控制閥、對(duì)象控制通道、測(cè)量變送裝置三個(gè)環(huán)節(jié)的合并；該溫度控制系統(tǒng)是具有時(shí)滯的一階閉環(huán)系統(tǒng)，傳遞函數(shù)為 Gs=K0T0s+1eτs （11）式11中，為對(duì)象放大系數(shù)；為對(duì)象時(shí)間常數(shù)；為對(duì)象時(shí)滯。這兩種熱電式傳感器目前在工業(yè)生產(chǎn)中已得到廣泛應(yīng)用。所有的輸入設(shè)置成相同的模擬量輸入范圍。在這里，我們選用了西門(mén)子EM231 4TC模擬量輸入模塊。PLC和HMI相連接，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。本論文研究的是PLC技術(shù)在溫度監(jiān)控系統(tǒng)上的應(yīng)用。形成商品化并在儀表控制參數(shù)的自整定方面，國(guó)外已有較多的成熟產(chǎn)品，但由于國(guó)外技術(shù)保密及我國(guó)開(kāi)發(fā)工作的滯后，還沒(méi)開(kāi)發(fā)出性能可靠的自整定軟件。由于其具有工況復(fù)雜、參數(shù)多變、運(yùn)行慣性大、控制滯后等特點(diǎn)，它對(duì)控制調(diào)節(jié)器要求極高。溫度控制系統(tǒng)集自控技術(shù)、電氣技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)于一體。 在工業(yè)領(lǐng)域，隨著自動(dòng)化程度的迅速提高，用戶對(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)正好滿足了用戶這一需求。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。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)。 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。 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。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。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]。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輸入類型：0~10V，0~5V，177。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。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。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)。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)滿足質(zhì)量指標(biāo)。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。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)。 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
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