plcs7-200溫度控制系統(tǒng)(編輯修改稿)
2024-08-26 00:14 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 滿量程輸入分辨率SW1SW2SW3SW4SW5SW6ONOFFOFFONOFFON0到50mVOFFONOFFONOFFON0到100mV25μVONOFFOFFOFFONON0到500mV125uAOFFONOFFOFFONON0到1V250μVONOFFOFFOFFOFFON0到5VONOFFOFFOFFOFFON0到20mA5μAOFFONOFFOFFOFFON0到10V根據(jù)溫度檢測和控制模塊，我設(shè)置PID開關(guān)為010001 DIP開關(guān) 溫度檢測和控制模塊由學(xué)校提供，模擬真實(shí)鍋爐的溫度檢測和控制模塊，可自行將0～10V模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為占空比對鍋爐進(jìn)行加熱。輸出的模擬信號(hào)也是0～10V，鍋爐外接24V直流電源。第2節(jié) I/O分配表 I/O分配表輸入啟動(dòng)按鈕停止按鈕輸出啟動(dòng)指示燈停止指示燈正常運(yùn)行指示燈溫度越上限報(bào)警指示燈鍋爐加熱指示燈第3節(jié) 硬件接線圖 硬件連接圖 EM 235 CN連接圖 第二章 軟件設(shè)計(jì)第1節(jié) PID控制程序設(shè)計(jì)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。比例控制(P)是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。其特點(diǎn)是具有快速反應(yīng)，控制及時(shí)，但不能消除余差。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。積分控制可以消除余差，但具有滯后特點(diǎn)，不能快速對誤差進(jìn)行有效的控制。在微分控制(D)中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。微分控制具有超前作用，它能猜測誤差變化的趨勢。避免較大的誤差出現(xiàn)，微分控制不能消除余差。PID控制，P、I、D各有自己的長處和缺點(diǎn)，它們一起使用的時(shí)候又和互相制約，但只有合理地選取PID值，就可以獲得較高的控制質(zhì)量。 PID控制算法 閉環(huán)控制系統(tǒng)，PID控制器可調(diào)節(jié)回路輸出，使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。偏差e和輸入量r、輸出量c的關(guān)系: （31） 控制器的輸出為： （32） PID回路輸出 比例系數(shù)P 積分系數(shù)I 微分系數(shù)D PID調(diào)節(jié)的傳輸函數(shù)為 （33）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，對偏差周期采樣后，計(jì)算機(jī)輸出值。： 模擬與離散形式模擬形式離散化形式所以PID輸出經(jīng)過離散化后，它的輸出方程為: （34） 式中， 稱為比例項(xiàng) 稱為積分項(xiàng) 稱為微分項(xiàng)上式中，積分項(xiàng)是包括第一個(gè)采樣周期到當(dāng)前采樣周期的所有誤差的累積值。計(jì)算中，沒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。故可利用PLC中的PID指令實(shí)現(xiàn)位置式PID控制算法量。 PID在PLC中的回路指令西門子S7200系列PLC中使用的PID回路指令， PID回路指令名稱PID運(yùn)算指令格式PID指令表格式PID TBL,LOOP梯形圖使用方法：當(dāng)EN端口執(zhí)行條件存在時(shí)候，就可進(jìn)行PID運(yùn)算。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。LOOP是回路號(hào)，可以是0～7，不可以重復(fù)使用。 PID指令回路表偏移地址名稱數(shù)據(jù)類型說明0過程變量（PVn）實(shí)數(shù)~4給定值（SPn）實(shí)數(shù)~8輸出值（Mn）實(shí)數(shù)~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)~32過程變量前值（PVn1）實(shí)數(shù)~ 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(hào)被轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)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。傳感器輸入的電壓信號(hào)經(jīng)過EM235轉(zhuǎn)換后，是一個(gè)整數(shù)值，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 AC0 DTR AC0 AC0 MOVR AC0 VD100 實(shí)數(shù)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。~。單極性的歸一化的公式： （35） 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(dòng)態(tài)特性，使系
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