課程設(shè)計(jì)論文-基于ipc和plc的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-09-10 11:23 本頁面
【文章內(nèi)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(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(guān)。在本文中，經(jīng)過測(cè)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。 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(chǎng)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(duì)于溫度控制系統(tǒng)，工程上已經(jīng)有大量的經(jīng)驗(yàn)， 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20～603～10～3 S7200程序設(shè)計(jì)流程圖運(yùn)行PLC初始化PID初始化運(yùn)行指示燈調(diào)用子程序0設(shè)定溫度設(shè)定PID值每100ms調(diào)用一次中斷程序讀入溫度并轉(zhuǎn)換把實(shí)際溫度值放入VD100調(diào)用PID指令輸出PID值返回主程序子程序0中斷程序現(xiàn)場(chǎng)總線測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 溫度控制對(duì)象 S7200 PLC控制程序的設(shè)計(jì)（1） 初次上電1)讀入模擬信號(hào)，并把數(shù)值轉(zhuǎn)化顯示TKPLC2型加熱爐的當(dāng)前電壓（2）數(shù)據(jù)發(fā)送和接收程序 數(shù)據(jù)發(fā)送梯形圖 數(shù)據(jù)發(fā)送梯形圖（3） 子程序1）輸入設(shè)定溫度。（）2）把設(shè)定溫度、P值、I值、D值都導(dǎo)入PID。（）3）中斷程序。（）4 中斷程序，PID的計(jì)算1）模擬信號(hào)的采樣處理，歸一化導(dǎo)入PID。（）2）PID程序運(yùn)算。（）3）輸出PID運(yùn)算結(jié)果，逆轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。（） PID控制程序在整個(gè)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(gè)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(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。4整體界面的設(shè)計(jì)。SP用來輸入設(shè)定值，PV是用來顯示時(shí)事的檢測(cè)值。同時(shí)還可以設(shè)置P、I、D 3個(gè)參數(shù)用來進(jìn)行PID算法的計(jì)算。圖 ，測(cè)量值高于3V，P=75，I=，D=。由趨勢(shì)圖可以看到測(cè)量電壓緩緩的逼近測(cè)量值，%達(dá)到預(yù)期的效果。5總結(jié)本課題設(shè)計(jì)了基于IPC和PLC的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)PLC（可編程控制器）以其可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單、功能強(qiáng)大、性價(jià)比高、體積小、能耗低等顯著特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)的自動(dòng)控制之中。PID閉環(huán)控制是控制系統(tǒng)中應(yīng)用很廣泛的一種控制算法，對(duì)大部分控制對(duì)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(diǎn)，在HMI設(shè)計(jì)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(chǔ)上，我們成功設(shè)計(jì)出了溫度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)達(dá)到了快、準(zhǔn)、穩(wěn)的效果，也達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。再加上運(yùn)用C++Builder來開發(fā)上位機(jī)軟件，既能滿足實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合，又大大簡化了編程難度、縮短了開發(fā)周期，同時(shí)還能方便地開發(fā)出豐富的圖形界面，對(duì)于初學(xué)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(jìn)，編程時(shí)我們用了編程軟件自帶的PID指令向?qū)K，這樣雖然方便，但是使得控制系統(tǒng)超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間都稍微偏大，若不直接調(diào)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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