【正文】 ..10 系統(tǒng)參數(shù)設置 ..........................................12第四章 控制算法描述 .............................................................14 PWM 技術 .......................................................14 PID 控制程序設計 ...............................................14 PID 控制算法 ...........................................15 PID 在 PLC 中的回路指令 .................................16 PID 參數(shù)整定 ...........................................19第五章 程序設計 .................................................................21 方案設計思路 ...................................................21 程序流程圖 .....................................................23 助記符語言表 ...................................................24 梯形圖 .........................................................29第六章 組態(tài)畫面設計 .............................................................35 組態(tài)軟件概述 ...................................................35 組態(tài)王的介紹 ...................................................35 組態(tài)畫面的建立 .................................................35 創(chuàng)建項目 ...............................................36 建立主畫面 .............................................38 建立趨勢曲線畫面 .......................................39IV 建立數(shù)據(jù)報表 ...........................................41 建立報警窗口 ...........................................43 建立參數(shù)監(jiān)控畫面 .......................................45第七章 系統(tǒng)測試 .................................................................46 啟動組態(tài)王 .....................................................46 參數(shù)監(jiān)控和設定 .................................................47 報警信息提示 ...................................................48 報表系統(tǒng)查詢 ...................................................49 趨勢曲線監(jiān)控 ...................................................50 實時趨勢曲線 ...........................................50 分析歷史趨勢曲線 ......................................51第八章 結 論 ....................................................................54參考文獻 ......................................................................55致 謝 ......................................................................560第一章 前 言 課題研究背景溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和化學反應過程都與溫度密切相關。　1 溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展狀況溫度控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中獲得了廣泛的應用，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科研以及日常生活等領域占有重要的地位。影響燃燒的因素十分復雜，較正確的數(shù)學模型不易建立，以經(jīng)典的 PID 為基礎的常規(guī)儀表控制，已很難達到最佳狀態(tài)。但是，F(xiàn)CS 還沒有完全成熟，它才剛剛進入實用化的現(xiàn)階段，另一方面，另一方面， 目前現(xiàn)場總線的國際標準共有 12 種之多，這給 FSC 的廣泛應用添加了很大的阻力。 第五章，介紹了設計程序的設計思想和程序，包括助記符語言表和梯形圖。模塊式 PLC 一般由 CPU 模塊、I/O 模塊、內(nèi)存模塊、電源模塊、底版或機架組成。 5）電源 PLC 的電源將外部供給的交流電轉(zhuǎn)換成供 CPU、存儲器等所需的直流電，是整個 PLC 的能源供給中心。80mV 范圍)，所有連到模塊上的熱電偶必須是相同類型，且最好使用帶屏蔽的熱電偶傳感器。通信端口的設置，同樣的，我們用到的地址是 1，如圖 39 所示。在 積 分 控 制 (I)中 ， 控 制 器 的 輸 出 與 輸 入 誤 差 信 號 的 積 分 成 正 比 關 系 。西門子 S7200 系列 PLC 中使用的是 PID 回路指令。歸一化的公式如 : （??estpanrawnoumOfSRR??/）式中, ——標準化的實數(shù)值；noumR ——未標準化的實數(shù)值 。然后減小積分時間，加大積分作用，并相應調(diào)整比例系數(shù)，反復試湊至得到較滿意的響應，確定比例和積分的參數(shù)。可用于工業(yè)自動化的過程控制和管理監(jiān)控。37 圖 新建畫面 2）新建變量要實現(xiàn)組態(tài)王對 S7200 的在線監(jiān)控，就先必須建立兩者之間的聯(lián)系，那就需要建立兩者間的數(shù)據(jù)變量。Y 軸上不能直接出現(xiàn)實際的過程值，但可以通過工具箱的文本進行對應的標記，本文中設置了量程是 200℃，故 處的 X 方向表示 100℃。實時趨勢曲線隨時間變化自動卷動，可快速反應變量的新變化，但不能查詢過去的情況，其畫面時間跨度可以通過動畫連接中“表示定義設置” ，一個畫面最多可以設置四條曲線，本文只需要用到兩條曲線，綠色曲線表示設定的溫度，紅色曲線表示當前實際溫度。點擊確定，就會出現(xiàn)，畫面就會自動打開。國內(nèi)外的主要產(chǎn)品有 wonderware 公司的 InTouch軟件，Intellution 公司的 FIX 軟件，CIT 公司的 Citech 軟件，Simens 公司的Wincc 軟件，亞控公司的組態(tài)王，華富計算機公司的 Controx 軟件，力控公司的ForceControl 軟件和北京昆倉公司的 MCGS 軟件 [22]。 1）整定比例控制 將比例控制作用由小變到大，觀察各次響應，直至得到反應快、超調(diào)小的響應曲線。其轉(zhuǎn)換程序如下:MOVW AIW0, AC1DTR AC1, AC1MOVR AC1, VD1002) 實數(shù)的歸一化處理因為 PID 中除了采樣時間和 PID 的三個參數(shù)外，其他幾個參數(shù)都要求輸入或輸出值 ~ 之間，所以，在執(zhí)行 PID 指令之前，必須把 PV 和 SP 的值作歸一化處理。故可利用 PLC 中的 PID 指令實現(xiàn)位置式 PID 控制算法量 [18]。 其 控 制 器 的 輸 出 與 輸 入 誤 差 信 號 成比 例 關 系 。系統(tǒng)塊更改后需要下載到 CPU 中，新的設置才能生效。在這里，我們選用了西門子 EM231 4TC 模擬量輸入模塊。常見的編程器有簡易手持編程器、智能圖形編程器和基于 PC 的專用編程軟件。 表 11 可編程控制器功能表代次 器件 功能第一代 1 位處理器 邏輯控制功能第二代 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 可編程控制器的基本組成PLC 從組成形式上一般分為整體式和模塊式兩種。第三章，介紹了控制系統(tǒng)設計所采用的硬件連接、使用方法以及編程軟件的簡單介紹?；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，F(xiàn)CS 系統(tǒng)由于信息處理現(xiàn)場化，能直接執(zhí)行傳感、控制、報警和計算功能。它能夠適應多種工業(yè)惡劣環(huán)境，抗振動、抗高溫、防灰塵，防電磁輻射。 組 態(tài) 軟 件 的 出 現(xiàn) ， 解 決 了 這 個 問 題 。實驗結果表明，采用了粗調(diào)和細調(diào)思想的程序的PLC系統(tǒng)，具有反應速度快，超調(diào)量小，調(diào)節(jié)迅速，精度高等特點。指導教師意見：第 4 次檢查學生總結： 結合導師對論文的意見,對系統(tǒng)的部分功能進行了改善,包括美化組態(tài)畫面和調(diào)試反應曲線,得出更為好的實驗數(shù)據(jù),然后按照這些改變進一步修改論文,同時對論文的格式也進行了修改。對此偏差按 PID 算法進行修正，以此調(diào)節(jié)烤爐的加熱功率，從而實現(xiàn)對爐溫的控制。方法：先從理論上進行系統(tǒng)設計，在理論的指導下實現(xiàn)硬件的設計,然后對系統(tǒng)進行調(diào)試,得到最佳效果。對本論文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確的方式標明。在科學研究和生產(chǎn)實踐的諸多領域中, 溫度控制占有著極為重要的地位, 特別是在冶金、化工、建材、食品、機械、石油等工業(yè)中，具有舉足輕重的作用。溫度控制系統(tǒng)是人類供熱、取暖的主要設備的驅(qū)動來源，它的出現(xiàn)迄今已有兩百余年的歷史。而計算機提供了諸如數(shù)字濾波，積分分離 PID，選擇性PID。各種溫度系統(tǒng)都有自己的優(yōu)缺點，用戶需要根據(jù)實際需要選擇系統(tǒng)配置，當然，在實際運用中，為了達到更好的控制系統(tǒng)，可以采取多個系統(tǒng)的集成，做到互補長短。第六章，介紹了組態(tài)畫面的設計方法。本論文實物采用的是模塊式的PLC，不管哪種 PLC，都是屬于總線式的開發(fā)結構，其構成如圖 21 所示 [12]。PLC 大都采用高質(zhì)量的工作穩(wěn)定性好、抗干擾能力強的開關穩(wěn)壓電源，許多 PLC 電源還可向外部提供直流 24V 穩(wěn)壓電源，用于向輸入接口上的接入電氣元件供電，從而簡化外圍配置。EM231 模塊需要用戶通過 DIP 開關進行選擇的有：熱電偶的類型、斷線檢查、測量單位、冷端補償和開路故障方向，用戶可以很方便地通過位于模塊下部的組態(tài) DIP 開關進行以上選擇，如圖 32 所示。12圖 38 “系統(tǒng)塊對話框” 圖 39 通信端口設置 13 第四章 控制算法描述 PWM 技術脈 寬 調(diào) 制 （ PWM） 是 利 用 微 處 理 器 的 數(shù) 字 輸 出 來 對 模 擬 電 路 進 行 控 制的 一 種 非 常 有 效 的 技 術 ， 廣 泛 應 用 在 測 量 、 通 信 、 功 率 控 制 與 變 換 的 許 多 領域 中 。 積分 控 制 可 以 消 除 余 差 ， 但 具 有 滯 后 特 點 ， 不 能 快 速 對 誤 差 進 行 有 效 的 控 制 。見表 47。rawR ——補償值或偏置，單極性為 ，雙極性為 。 3）整定微分環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)先置微分時間 TD=0，逐漸加大 TD，同時相應地改變比例系數(shù)和積分時間，反復試湊至獲得滿意的控制效果和 PID 控制參數(shù) [20]。它提供了集成、靈活、易用的開發(fā)環(huán)境和廣泛的功能，能夠快速建立、測試和部署自動化應用，來連接、傳遞和記錄實時信息?；绢愋偷淖兞靠梢苑譃椤皟?nèi)存變量” 和 I/O 變量兩類。另外，在畫面中設置了返回按扭，點擊就可以返回到主畫面。 圖 主畫面設置實時趨勢曲線可在工具箱中雙擊后在畫面直接獲得。如下圖。組態(tài)軟件一般英文簡稱有三種，分別為 HMI/MMI/SCADA/.HMI/MMI 翻譯為人機接口軟件， SCADA 翻譯為監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集軟件。 表 412 溫度控制器參數(shù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)19被控變量 規(guī)律的選擇 比例度 積分時間（分鐘） 微分時間（分鐘）溫度 滯后較大 20~60 3~10 ~3實驗湊試法的整定步驟為先比例，再積分，最后微分。如本設計中，是從 AIW0 讀入溫度被傳感器轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。 計算中，沒有必要保留所有的采樣周期的誤差項，只需要保留積分項前值，計算機的處理就是按照這種思想。比例控制(P)是 一 種 最 簡 單 的 控