課程設計論文-基于ipc和plc的溫度控制系統(tǒng)設計(編輯修改稿)
2024-09-10 11:23 本頁面
【文章內容簡介】 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運算指令格式PID指令表格式PID TBL,LOOP梯形圖使用方法：當EN端口執(zhí)行條件存在時候，就可進行PID運算。指令的兩個操作數(shù)TBL和LOOP，TBL是回路表的起始地址，本文采用的是VB100，因為一個PID回路占用了32個字節(jié)，所以VD100到VD132都被占用了。LOOP是回路號，可以是0～7，不可以重復使用。 PID指令回路表偏移地址名稱數(shù)據類型說明0過程變量（PVn）實數(shù)~4給定值（SPn）實數(shù)~8輸出值（Mn）實數(shù)~12增益（Kc實數(shù)比例常數(shù)，可正可負16采樣時間（Ts）實數(shù)單位為s，必須是正數(shù)20采樣時間（Ti）實數(shù)單位為min，必須是正數(shù)24微分時間（Td）實數(shù)單位為min，必須是正數(shù)28積分項前值（MX）實數(shù)~32過程變量前值（PVn1）實數(shù)~ 回路輸入輸出變量的數(shù)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TKPLC2型加熱爐的溫度。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(shù)不在同一個數(shù)量值，需要他們作比較，那就必須先作一下數(shù)據轉換。傳感器輸入的電壓信號經過轉換后，是一個整數(shù)值，但PID指令執(zhí)行的數(shù)據必須是實數(shù)型，所以需要把整數(shù)轉化成實數(shù)。使用指令DTR就可以了。 實數(shù)歸一化處理因為PID中除了采樣時間和PID的三個參數(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節(jié)器的比例系數(shù)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(shù)，根據反應曲線的效果不斷地改變參數(shù)，對于溫度控制系統(tǒng)，工程上已經有大量的經驗， 溫度控制器參數(shù)經驗數(shù)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20～603～10～3 S7200程序設計流程圖運行PLC初始化PID初始化運行指示燈調用子程序0設定溫度設定PID值每100ms調用一次中斷程序讀入溫度并轉換把實際溫度值放入VD100調用PID指令輸出PID值返回主程序子程序0中斷程序現(xiàn)場總線測控系統(tǒng)設計 溫度控制對象 S7200 PLC控制程序的設計（1） 初次上電1)讀入模擬信號，并把數(shù)值轉化顯示TKPLC2型加熱爐的當前電壓（2）數(shù)據發(fā)送和接收程序 數(shù)據發(fā)送梯形圖 數(shù)據發(fā)送梯形圖（3） 子程序1）輸入設定溫度。（）2）把設定溫度、P值、I值、D值都導入PID。（）3）中斷程序。（）4 中斷程序，PID的計算1）模擬信號的采樣處理，歸一化導入PID。（）2）PID程序運算。（）3）輸出PID運算結果，逆轉換為模擬信號。（） PID控制程序在整個程序中是重要的組成部分，通過PID控制程序可以很好的控制加熱爐的工作狀態(tài)。PID控制程序在整個程序中是重要的組成部分，通過PID控制程序可以很好的控制加熱爐的工作狀態(tài)。當被控對象的結構和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學模型時，控制理論的其它技術難以采用時，系統(tǒng)控制器的結構和參數(shù)必須依靠經驗和現(xiàn)場調試來確定，這時應用PID控制技術最為方便。4整體界面的設計。SP用來輸入設定值，PV是用來顯示時事的檢測值。同時還可以設置P、I、D 3個參數(shù)用來進行PID算法的計算。圖 ，測量值高于3V，P=75，I=，D=。由趨勢圖可以看到測量電壓緩緩的逼近測量值，%達到預期的效果。5總結本課題設計了基于IPC和PLC的溫度控制系統(tǒng)設計PLC（可編程控制器）以其可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單、功能強大、性價比高、體積小、能耗低等顯著特點廣泛應用于現(xiàn)代工業(yè)的自動控制之中。PID閉環(huán)控制是控制系統(tǒng)中應用很廣泛的一種控制算法，對大部分控制對象都有良好的控制效果。組態(tài)軟件組態(tài)王因其簡單易用的特點，在HMI設計中深受用戶的喜歡而得到廣泛的使用。在西門子S7200系列PLC和C++ Builder的基礎上，我們成功設計出了溫度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)達到了快、準、穩(wěn)的效果，也達到了預期的目標。再加上運用C++Builder來開發(fā)上位機軟件，既能滿足實時性要求較高的場合，又大大簡化了編程難度、縮短了開發(fā)周期，同時還能方便地開發(fā)出豐富的圖形界面，對于初學者是一種很好的選擇。該溫度控制系統(tǒng)也有一些有不足的地方需要改進，編程時我們用了編程軟件自帶的PID指令向導模塊，這樣雖然方便，但是使得控制系統(tǒng)超調量和調節(jié)時間都稍微偏大，若不直接調用該模塊，而是自己編寫PID控制子程序的話，控制效果
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