基于西門子s7-200plc的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-07-24 21:05 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 0。 實(shí)數(shù) ~1) 回路輸入輸出變量的數(shù)值轉(zhuǎn)換方法本文中，設(shè)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(guān)。在本文中，經(jīng)過測量的溫度 信號被轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)信號溫度值才是過程變量，所以，這兩個(gè)數(shù)不在同一個(gè)數(shù)量值，需要他們作比較，那就必須先作一下數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。溫度輸入變量的數(shù)10倍據(jù)轉(zhuǎn)化。 傳感器輸入的電壓信號經(jīng)過EM231轉(zhuǎn)換后，是一個(gè)整數(shù)值，他的值大小是實(shí)際溫度的把A/D模擬量單元輸出的整數(shù)值的10倍。但PID指令執(zhí)行的數(shù)據(jù)必須 是實(shí)數(shù)型，所以需要把整數(shù)轉(zhuǎn)化成實(shí)數(shù)。使用指令DTR就可以了。如本設(shè)計(jì)中，是從AIW0讀入溫度被傳感器轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。其轉(zhuǎn)換程序如下:MOVW AIW0, AC1DTR AC1, AC1MOVR AC1, VD1002) 實(shí)數(shù)的歸一化處理因?yàn)镻ID中除了采樣時(shí)間和PID的三個(gè)參數(shù)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(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)數(shù)值； ——未標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)數(shù)值。 ——補(bǔ)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(zhuǎn)換公式為: （）因?yàn)闇囟冉?jīng)過檢測和轉(zhuǎn)換后，得到的值是實(shí)際溫度的10倍，所以為了SP值和PV值在同一個(gè)數(shù)量值，我們輸入SP值的時(shí)候應(yīng)該是填寫一個(gè)是實(shí)際溫度10倍的 數(shù)，即想要設(shè)定目標(biāo)控制溫度為100℃時(shí)，需要輸入一個(gè)1000。另外一種實(shí)現(xiàn)方法就是，在歸一化的時(shí)候，值域大小可以縮小10倍，那么，填寫目標(biāo)溫度的 時(shí)候就可以把實(shí)際值直接寫進(jìn)去[19]。3) 回路輸出變量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換本設(shè)計(jì)中，利用回路的輸出值來設(shè)定下一個(gè)周期內(nèi)的加熱時(shí)間。~，是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化了的實(shí)數(shù)，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(zhuǎn)換成相應(yīng)的整數(shù)。這一過程是實(shí)數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化過程。 （）S7200不提供直接將實(shí)數(shù)一步轉(zhuǎn)化成整數(shù)的指令，必須先將實(shí)數(shù)轉(zhuǎn)化成雙整數(shù)，再將雙整數(shù)轉(zhuǎn)化成整數(shù)。程序如下：ROUND AC1, AC1DTI AC1, VW34 PID參數(shù)整定PID參數(shù)整定方法就是確定調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)P、積分時(shí)間Ti和和微分時(shí)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(dá)到最為滿意的質(zhì)量指標(biāo)要 求。一般可以通過理論計(jì)算來確定，但誤差太大。目前，應(yīng)用最多的還是工程整定法：如經(jīng)驗(yàn)法、衰減曲線法、臨界比例帶法和反應(yīng)曲線法。經(jīng)驗(yàn)法又叫現(xiàn)場湊試法，它不需要進(jìn)行事先的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，而是根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，利用一組經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，根據(jù)反應(yīng)曲線的效果不斷地改變參數(shù)，對于溫度控制系統(tǒng)，工程上已經(jīng)有大量的經(jīng)驗(yàn)，其規(guī)律如表412所示。 表 412溫度控制器參數(shù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)被控變量 規(guī)律的選擇 比例度 積分時(shí)間（分鐘） 微分時(shí)間（分鐘）溫度 滯后較大 20~60 3~10 ~3實(shí)驗(yàn)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(yīng)，直至得到反應(yīng)快、超調(diào)小的響應(yīng)曲線。2）整定積分環(huán)節(jié)先將步驟1）中選擇的比例系數(shù)減小為原來的50～80％，再將積分時(shí)間置一個(gè)較大值，觀測響應(yīng)曲線。然后減小積分時(shí)間，加大積分作用，并相應(yīng)調(diào)整比例系數(shù)，反復(fù)試湊至得到較滿意的響應(yīng)，確定比例和積分的參數(shù)。3）整定微分環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)先置微分時(shí)間TD=0，逐漸加大TD，同時(shí)相應(yīng)地改變比例系數(shù)和積分時(shí)間，反復(fù)試湊至獲得滿意的控制效果和PID控制參數(shù)[20]。根據(jù)反復(fù)的試湊，調(diào)出比較好的結(jié)果是P=120. I= D=。第五章 程序設(shè)計(jì)PLC采用的是的S7200，CPU是224系列，采用了5個(gè)燈來顯示過程的狀態(tài)，分別是運(yùn)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(gè)燈的開關(guān)狀況判斷加熱爐內(nèi)的大概情況。K型傳感器負(fù)責(zé)檢測加熱爐中的溫度，把溫度信號轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的電壓信號，經(jīng)過PLC模數(shù)轉(zhuǎn)換后進(jìn)行 PID調(diào)節(jié)。根據(jù)PID輸出值來控制下一個(gè)周期內(nèi)（10s）內(nèi)的加熱時(shí)間和非加熱時(shí)間。在加熱時(shí)間內(nèi)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(diǎn)地址分配如表52所示。地址 名稱 功能 啟動按扭 按下開關(guān)，設(shè)備開始運(yùn)行 開關(guān)按鈕 按下開關(guān)，設(shè)備停止運(yùn)行 保護(hù)按鈕 按下開關(guān)，終止加熱 運(yùn)行燈 燈亮表示設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài) 停止燈 燈亮表示設(shè)備處于停止?fàn)顟B(tài) 溫度狀態(tài)指示燈（正常 燈亮表示爐溫在正常范圍內(nèi) 溫度狀態(tài)指示燈（危險(xiǎn)） 燈兩表示爐溫過高，處于危險(xiǎn)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(nèi)存地址分配地址 說明VD0 用戶設(shè)定比例常數(shù)P存放地址VD4 用戶設(shè)定積分常數(shù)I存放地址VD8 用戶設(shè)定微分常數(shù)D存放地址VD12 目標(biāo)設(shè)定溫度存放地址VD16 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間秒存放地址VD20 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間分鐘存放地址VD30 當(dāng)前實(shí)際溫度存放地址VW34 一個(gè)周期內(nèi)加熱時(shí)間存放地址VW36 一個(gè)周期內(nèi)非加熱時(shí)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(shù)，可正可負(fù)VD116 采樣時(shí)間（Ts） 單位為s，必須是正數(shù)VD120 采樣時(shí)間（Ti） 單位為min，必須是正數(shù)VD124 微分時(shí)間（Td） 單位為min，必須是正數(shù)VD128 積分項(xiàng)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(gè)主程序，3個(gè)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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