【正文】 性，故轉(zhuǎn)換公式為 ： )3 2 0 0 0/( ra wn o u m RR ? （ 26） 因?yàn)闇囟冉?jīng)過(guò)檢測(cè)和 標(biāo)度變換 后，得到的值是實(shí)際溫度 值 ，所以為了 SP 值江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 和 PV 值在同一個(gè)數(shù)量值 0~ 對(duì)應(yīng) 0~100℃，所以 輸入 SP 值 的 時(shí)候應(yīng)該是填寫(xiě)一個(gè)是實(shí)際溫度 1/100 的數(shù)，即想要設(shè)定目標(biāo)控制溫度為 80℃時(shí)，需要輸入一個(gè)。指令的兩個(gè)操作數(shù) TBL 和 LOOP， TBL 是回路表的起始地址，本文采用的是 VB100，因?yàn)橐粋€(gè) PID 回路占用了 32 個(gè)字節(jié)，所以 VD100 到 VD132 都被占用了。PID 調(diào)節(jié)器的傳輸函數(shù)為： ?????? ???? STSTKSE SUSD diP 11)( )()( (23) 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。 在積分控制 (I)中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。 江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 軟件 方案設(shè)計(jì) 軟件基本結(jié)構(gòu) 由 主 /副控器 PID， 控制對(duì)象 溫度調(diào)功器、 檢測(cè)元件 溫度變送器等部分組成。 第 四 章， 系統(tǒng)軟件編程：對(duì)編程的思路和各個(gè)編程部分的任務(wù)、組成、流程圖和梯形圖進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并對(duì)編程用軟件的安裝進(jìn)行了說(shuō)明。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)有開(kāi)發(fā)出性能可靠的自整定軟件?；诳偩€控制系統(tǒng)（ FCS）的溫度控制系統(tǒng)具有高精度，高智能，便于管理等特點(diǎn)， FCS 系統(tǒng)由于信息處理現(xiàn)場(chǎng)化，能直接執(zhí)行傳感、控制、報(bào)警和計(jì)算功能。與常規(guī)儀表相比具有 豐富的監(jiān)控、協(xié)調(diào)管理功能等特點(diǎn)。它能夠適應(yīng)多種工業(yè)惡劣環(huán)境，抗振動(dòng)、抗高溫、防灰塵，防電磁輻射。 基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，工作精度高。在現(xiàn)代化的建設(shè)中，能源的需求非常大，然而我國(guó)的能源利用率極低，所以實(shí)現(xiàn)溫度控制的智能化，有著極重要的實(shí)際意義。從古人類(lèi)的燒火取暖，到今天的工業(yè)溫度控制，處處都體現(xiàn)了溫度控制。 設(shè)計(jì)（論文）提綱及進(jìn)度安排： . 8 認(rèn)真收集有關(guān)資料，完成開(kāi)題報(bào)告 提出總體方案 并進(jìn)行論證 論文主體設(shè)計(jì) 論文撰寫(xiě)，完成初稿 程序調(diào)試和修改論文 . 7 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，準(zhǔn)備答辯提綱，進(jìn)行答辯 主要參考文獻(xiàn)和書(shū)目： [1] 廖常初 .S7200PLC 編程及應(yīng)用 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,20xx. 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PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施的目的。 2 通 過(guò)檢測(cè)內(nèi)膽和夾套的溫度來(lái)控制電阻板兩端的電壓變化，使?fàn)t溫達(dá)到設(shè)定值。因此， PLC 對(duì)溫度的控制是一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到的控制問(wèn)題。日本 、美國(guó)、德國(guó)、瑞典等技術(shù)領(lǐng)先的國(guó)家，都生產(chǎn)出了一批商品化得，性能優(yōu)異的溫度控制器及儀器儀表，并在各行業(yè)廣泛應(yīng)用。 5 圖 2 設(shè)計(jì)總體方案連接圖 加熱爐溫的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程是：首先溫度傳感器將加熱爐的溫度 轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)， PLC 的擴(kuò)展模塊 EM235 將送過(guò)來(lái)的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為西門(mén)子 S7200PLC可識(shí)別的數(shù)字量，夾套溫度主給定量 SV1 與夾套溫度主反饋量 PV1 比較后得到誤差信號(hào) e1，然后 PLC 將系統(tǒng)給定的溫度值與反饋回來(lái)的溫度值進(jìn)行比較并經(jīng)過(guò)PID 運(yùn)算處理，輸出控制量 OUT1 作為副控制器的給定，并與內(nèi)膽溫度副反饋量PV0 進(jìn)行比較得到誤差信 號(hào) e0，經(jīng)?？刂破鬟M(jìn)行 PID 運(yùn)算輸出控制量 OUT0作 為晶閘管調(diào)功器的輸入信號(hào)，來(lái)控制輸出電壓的變化，從而控制內(nèi)膽加熱器上電壓的高低，實(shí)時(shí)控制內(nèi)膽溫度副被控量和夾套溫度主被控量，構(gòu) 成雙閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖 3 所示。實(shí)驗(yàn)證明，以 PLC 作為控制核心，在通過(guò) PLC 編程控制溫度對(duì)象，這種設(shè)計(jì)方式可以方便快捷的設(shè)計(jì)出符合要求的溫度控制系統(tǒng)。 近年 來(lái)，加熱爐 的溫度 控制系統(tǒng)是比較常見(jiàn)和典型的過(guò)程控制系統(tǒng)，溫度是工業(yè)生產(chǎn)中重要的被控參數(shù)之一，冶金、機(jī)械、食品、化工等各類(lèi)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐，對(duì)工件的處理均需要對(duì)溫度進(jìn)行控制，因此，在工業(yè)生產(chǎn)中和家居生活過(guò)程中對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)控，由于許多實(shí)踐現(xiàn)場(chǎng)對(duì)溫度的影響是多方面的，使得溫度的控制比較復(fù)雜， 而 傳統(tǒng)的溫度控制器多由繼電器組成的，但是繼電器的觸點(diǎn)的使用壽命有限，故障率偏高，穩(wěn)定性差，無(wú)法滿足現(xiàn)代的控制要求。溫度控制系統(tǒng)是人類(lèi)供熱、取暖的主要設(shè)備的驅(qū)動(dòng)來(lái)源，它的出現(xiàn)迄今已有兩百余年的歷史。 PLC 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、 編程簡(jiǎn)單，易于被工程人員掌握和使用，目前在工業(yè)領(lǐng)域上被廣泛應(yīng)用。而計(jì)算機(jī)提供了諸如數(shù)字濾波，積分分離 PID，選擇性 PID。由于它的任務(wù)是為系統(tǒng)所有部件之間提供通信網(wǎng)絡(luò)，因此，數(shù)據(jù)公路自身的設(shè)計(jì)就決定了總體的靈活性和安全性。 各種溫度系統(tǒng)都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，用戶需要根據(jù)實(shí)際需要選擇系統(tǒng)配置，當(dāng)然 ，在實(shí)際運(yùn)用中，為了達(dá)到更好的控制系統(tǒng)，可以采取多個(gè)系統(tǒng)的集成，做到互補(bǔ)長(zhǎng)短。日本、美國(guó)、德國(guó)、瑞典等技術(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，并在各行業(yè)廣泛應(yīng)用。 硬件 方案 設(shè)計(jì) 硬件基本構(gòu)成有 PLC 主控系統(tǒng)部分、調(diào)功器、加熱爐、加熱器 、啟動(dòng) /停止開(kāi)關(guān)按鈕、數(shù)顯表 與溫度變送器五部 分組成。 圖 22 加熱爐軟件控制部分組成圖 江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 圖 23 系統(tǒng)流程框圖 PID 控制 算 法 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。微分控制具有超前作用，它能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)。 計(jì)算中，沒(méi)有必要保留所有的采樣周期的誤差項(xiàng)，只需要保留積分項(xiàng)前值，計(jì)算機(jī)的處理就是按照這種思想。 江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 表 23 PID 指令回路表 偏移地址 名稱(chēng) 數(shù)據(jù)類(lèi)型 說(shuō)明 0 過(guò)程變量（ PVn） 實(shí)數(shù) 必須在 ~ 之間 4 給定值（ SPn） 實(shí)數(shù) 必須在 ~ 之間 8 輸出值（ Mn） 實(shí)數(shù) 必須在 ~ 之間 12 增益（ Kc） 實(shí)數(shù) 比例常數(shù)，可正可負(fù) 16 采樣時(shí)間（ Ts） 實(shí)數(shù) 單位為 s，必須是正數(shù) 20 采樣時(shí)間（ Ti） 實(shí)數(shù) 單位為 min，必 須是正數(shù) 24 微分時(shí)間（ Td） 實(shí)數(shù) 單位為 min，必須是正數(shù) 28 積分項(xiàng)前值（ MX） 實(shí)數(shù) 必須在 ~ 之間 32 過(guò)程變量前值（ PVn1） 實(shí)數(shù) 必須在 ~ 之間 1) 回路輸入輸出變量的數(shù)值轉(zhuǎn)換方法 本設(shè)計(jì)中回路的輸入為兩個(gè)溫度模擬量輸入，夾套和內(nèi)膽溫度經(jīng)過(guò)溫度檢測(cè)模塊，傳送給 EM235 經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換后得到的是 16 為整數(shù)，而設(shè)計(jì)中所需要的過(guò)程變量為實(shí)數(shù)，所以我們需要將整數(shù)轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù)，這里就要用到 I_DI， DI_R指令，就如在標(biāo)度變換中的轉(zhuǎn)換一樣，得到實(shí)際的溫度值。這一過(guò)程是實(shí)數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程。 2）整定積分環(huán)節(jié) 先將步驟 1）中選擇的比例系數(shù)減小為原來(lái)的 50～ 80％，再將積分時(shí)間置一個(gè)較大值，觀測(cè)響應(yīng)曲線。 （ 4）調(diào)功器和加熱器：是 PLC 的控制對(duì)象，根據(jù) PLC 模擬量輸出模塊輸出的 0~5V 電壓信號(hào)，來(lái)控制調(diào)功器的輸出功率電壓，對(duì)加熱器進(jìn)行控制，來(lái)加熱爐內(nèi)溫度。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。由于具有極強(qiáng)的通信功能，在大型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也能充江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 分發(fā)揮作用。它可用于點(diǎn)數(shù)較多，要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。訂貨號(hào)為 6ES7 2350KD220XA0。最高有效位是符號(hào)位： 0 表示是正值數(shù)據(jù)字，對(duì)單極性格式， 3 個(gè)連續(xù)的 0使得 ADC 計(jì)數(shù)數(shù)值每變化 1 個(gè)單位則數(shù)據(jù)字的變化是以 8 為單位變化的。得到其滿量程輸入位 0~100mV。工作電源為 24V DC，所以可以并聯(lián) PLC 的工作電源。兩種不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的組合稱(chēng)為熱電偶。 AD590 的電源電壓范圍為 4V～ 30V。 圖 36 用于測(cè)量攝氏溫度的電路 如圖 36所示，電位器 R2用于調(diào)整零點(diǎn)， R4用于調(diào)整運(yùn)放 LF355 的增益。 圖 37 AD590 集成溫度傳感器 調(diào)功器 調(diào)功器又稱(chēng)電力控制器，本設(shè)計(jì)采用 SCR 電力控制器。采用這種控制，即實(shí)現(xiàn)了溫度控制，又消除了相位控制時(shí)帶來(lái)的高次諧波污染電網(wǎng)，不過(guò)控制精度有所降低。 圖 38 型號(hào)識(shí)別 A— 電源種類(lèi) 1：?jiǎn)蜗? (1Ф) 3 ：三相 (3Ф) B— 控制模式 P：相位控制 D：分配式零位控制 C— 電源電壓 110V 220V 380V 440V D— 電流種類(lèi) 40A～ 1200A 按客戶具體電流要求定制 E— 保護(hù)方式 0：無(wú) 1：快速熔斷保險(xiǎn)管（選配） 2：高速電子開(kāi)關(guān)保護(hù) F— 回饋控制 0：無(wú) 1：定電流 2：定電壓 江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，我們對(duì)型號(hào)進(jìn)行選擇：首先擬采用發(fā)熱絲為鎳鉻合金（恒阻性負(fù)載），功