基于西門子s7-200plc的溫度控制系統(tǒng)設計畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-24 21:05 本頁面
【文章內容簡介】 0。 實數 ~1) 回路輸入輸出變量的數值轉換方法本文中，設定的溫度是給定值SP，需要控制的變量是爐子的溫度。但它不完全是過程變量PV，過程變量PV和PID回路輸出有關。在本文中，經過測量的溫度 信號被轉化為標準信號溫度值才是過程變量，所以，這兩個數不在同一個數量值，需要他們作比較，那就必須先作一下數據轉換。溫度輸入變量的數10倍據轉化。 傳感器輸入的電壓信號經過EM231轉換后，是一個整數值，他的值大小是實際溫度的把A/D模擬量單元輸出的整數值的10倍。但PID指令執(zhí)行的數據必須 是實數型，所以需要把整數轉化成實數。使用指令DTR就可以了。如本設計中，是從AIW0讀入溫度被傳感器轉換后的數字量。其轉換程序如下:MOVW AIW0, AC1DTR AC1, AC1MOVR AC1, VD1002) 實數的歸一化處理因為PID中除了采樣時間和PID的三個參數外，~，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。~。: （）式中, ——標準化的實數值； ——未標準化的實數值。 ——補償值或偏置。 ——值域大小，為最大允許值減去最小允許值。本文中采用的是單極性，故轉換公式為: （）因為溫度經過檢測和轉換后，得到的值是實際溫度的10倍，所以為了SP值和PV值在同一個數量值，我們輸入SP值的時候應該是填寫一個是實際溫度10倍的 數，即想要設定目標控制溫度為100℃時，需要輸入一個1000。另外一種實現(xiàn)方法就是，在歸一化的時候，值域大小可以縮小10倍，那么，填寫目標溫度的 時候就可以把實際值直接寫進去[19]。3) 回路輸出變量的數據轉換本設計中，利用回路的輸出值來設定下一個周期內的加熱時間。~，是一個標準化了的實數，在輸出變量傳送給D/A模擬量單元之前，必須把回路輸出變量轉換成相應的整數。這一過程是實數值標準化過程。 （）S7200不提供直接將實數一步轉化成整數的指令，必須先將實數轉化成雙整數，再將雙整數轉化成整數。程序如下：ROUND AC1, AC1DTI AC1, VW34 PID參數整定PID參數整定方法就是確定調節(jié)器的比例系數P、積分時間Ti和和微分時間Td，改善系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)特性，使系統(tǒng)的過渡過程達到最為滿意的質量指標要 求。一般可以通過理論計算來確定，但誤差太大。目前，應用最多的還是工程整定法：如經驗法、衰減曲線法、臨界比例帶法和反應曲線法。經驗法又叫現(xiàn)場湊試法，它不需要進行事先的計算和實驗，而是根據運行經驗，利用一組經驗參數，根據反應曲線的效果不斷地改變參數，對于溫度控制系統(tǒng)，工程上已經有大量的經驗，其規(guī)律如表412所示。 表 412溫度控制器參數經驗數據被控變量 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。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、超調小的響應曲線。2）整定積分環(huán)節(jié)先將步驟1）中選擇的比例系數減小為原來的50～80％，再將積分時間置一個較大值，觀測響應曲線。然后減小積分時間，加大積分作用，并相應調整比例系數，反復試湊至得到較滿意的響應，確定比例和積分的參數。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[20]。根據反復的試湊，調出比較好的結果是P=120. I= D=。第五章 程序設計PLC采用的是的S7200，CPU是224系列，采用了5個燈來顯示過程的狀態(tài)，分別是運行燈，停止燈，溫度正常燈，溫度過高（警示燈）燈，和加熱 燈，可以通過5個燈的開關狀況判斷加熱爐內的大概情況。K型傳感器負責檢測加熱爐中的溫度，把溫度信號轉化成對應的電壓信號，經過PLC模數轉換后進行 PID調節(jié)。根據PID輸出值來控制下一個周期內（10s）內的加熱時間和非加熱時間。在加熱時間內使得繼電器接通，那加熱爐就可處于加熱狀態(tài)，反之則停 止加熱[21]。1) 硬件連線如圖51所示。2) I/O點地址分配如表52所示。地址 名稱 功能 啟動按扭 按下開關，設備開始運行 開關按鈕 按下開關，設備停止運行 保護按鈕 按下開關，終止加熱 運行燈 燈亮表示設備處于運行狀態(tài) 停止燈 燈亮表示設備處于停止狀態(tài) 溫度狀態(tài)指示燈（正常 燈亮表示爐溫在正常范圍內 溫度狀態(tài)指示燈（危險） 燈兩表示爐溫過高，處于危險狀態(tài) 固態(tài)繼電器 燈亮表示加熱爐正處于加熱階段3）程序地址分配如表53所示。 表 53 內存地址分配地址 說明VD0 用戶設定比例常數P存放地址VD4 用戶設定積分常數I存放地址VD8 用戶設定微分常數D存放地址VD12 目標設定溫度存放地址VD16 系統(tǒng)運行時間秒存放地址VD20 系統(tǒng)運行時間分鐘存放地址VD30 當前實際溫度存放地址VW34 一個周期內加熱時間存放地址VW36 一個周期內非加熱時間存放地址4） PID指令回路表如表54所示。 表 54 PID指令回路表地址 名稱 說明VD100 過程變量（PVn） ~VD104 給定值（SPn） ~VD108 輸出值（Mn） ~VD112 增益（Kc） 比例常數，可正可負VD116 采樣時間（Ts） 單位為s，必須是正數VD120 采樣時間（Ti） 單位為min，必須是正數VD124 微分時間（Td） 單位為min，必須是正數VD128 積分項前值（MX） ~VD132 過程變量前值（PVn1） ~ 程序流程圖程序流程圖如圖55所示，1個主程序，3個子程序。主程序LD // LPS // AR= VD30, // 如果溫度小于105℃S , 1 // R , 1 // LPP // AR= VD30, // 如果溫度大于105℃S , 1 // R , 1 // LD LPSA // 按下啟動按扭，啟動系統(tǒng)AN // ，一般情況下保持ONS , 1R
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