基于數(shù)字pid的電阻爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書-資料下載頁
2025-06-23 18:03本頁面
【正文】 ，h（∞）=KR0，因而有K=h（∞）/R0=輸出穩(wěn)態(tài)值/階躍輸入當(dāng)t=T時，則有h(T)=KR0(1e1)==(∞) 式（）表示一階慣性環(huán)節(jié)的響應(yīng)曲線是一單調(diào)上升的指數(shù)函數(shù)。 單容水箱的單調(diào)上升指數(shù)曲線，該曲線上升到穩(wěn)態(tài)值的63%所對應(yīng)的時間，就是水箱的時間常數(shù)T。該時間常數(shù)T也可以通過坐標(biāo)原點(diǎn)對響應(yīng)曲線作切線，切線與穩(wěn)態(tài)值交點(diǎn)所對應(yīng)的時間就是時間常數(shù)T，由響應(yīng)曲線求得K和T后，就能求得單容水箱的傳遞函數(shù)如式（）所示。 單容水箱的階躍響應(yīng)曲線 ，則在此曲線的拐點(diǎn)D處作一切線，它與時間軸交于B點(diǎn)，與響應(yīng)穩(wěn)態(tài)值的漸近線交于A點(diǎn)。圖中OB即為對象的滯后時間τ，BC為對象的時間常數(shù)T，所得的傳遞函數(shù)為：H(S)= （） 控制系統(tǒng)流程圖。上水箱液位檢測信號LT1為標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號，直接傳送到SIEMENS的模擬量輸入模塊SM331，SM331和分布式I/O模塊ET200M直接相連，ET200M掛接到PROFIBUSDP總線上，PROFIBUSDP總線上掛接有控制器CPU3152 DP（CPU3152 DP為PROFIBUSDP總線上的DP主站），這樣就完成了現(xiàn)場測量信號到CPU的傳送。本實(shí)驗(yàn)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為帶PROFIBUSPA通訊接口的閥門定位器，掛接在PROFIBUSPA總線上，PROFIBUSPA總線通過LINK和COUPLER組成的DP鏈路與PROFIBUSDP總線交換數(shù)據(jù)，PROFIBUSDP總線上掛接有控制器CPU3152 DP，這樣控制器CPU3152 DP發(fā)出的控制信號就經(jīng)由PROFIBUSDP總線到達(dá)PROFIBUSPA總線來控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥門定位器。本實(shí)驗(yàn)選擇上水箱作為被測對象（也可選擇中水箱或下水箱）。實(shí)驗(yàn)之前先將儲水箱中貯足水量，然后將閥門F1F1F16全開，將上水箱出水閥門F19開至適當(dāng)開度，其余閥門均關(guān)閉。接通控制柜和控制臺的相關(guān)電源，并啟動磁力驅(qū)動泵，接通空壓機(jī)電源?？刂乒駸o需接線。打開作上位控制的PC機(jī)，點(diǎn)擊“開始”菜單，選擇彈出菜單中的“SIMATIC”選項(xiàng)，再點(diǎn)擊彈出菜單中的“WINCC” ，再選擇彈出菜單中的“WINCC CONTROL CENTER ”,進(jìn)入WINCC資源管理器，打開組態(tài)好的上位監(jiān)控程序，點(diǎn)擊管理器工具欄上的“激活（運(yùn)行）”按鈕。 鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“一階單容水箱對象特性測試實(shí)驗(yàn)”，系統(tǒng)進(jìn)入正常的測試狀態(tài)， 在實(shí)驗(yàn)界面的左邊是實(shí)驗(yàn)流程圖，右邊是參數(shù)整定，下面一排六個切換鍵的功能如下：“實(shí)驗(yàn)流程”鍵：系統(tǒng)進(jìn)入正常測試狀態(tài)時，實(shí)驗(yàn)界面左邊就會顯示實(shí)驗(yàn)流程圖，當(dāng)點(diǎn)擊“歷史曲線”鍵時，實(shí)驗(yàn)流程圖將會被歷史曲線所覆蓋，如需轉(zhuǎn)到實(shí)驗(yàn)流程圖，應(yīng)點(diǎn)擊“實(shí)驗(yàn)流程”鍵就可在實(shí)驗(yàn)界面左邊再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)流程圖。“參數(shù)整定”鍵：系統(tǒng)進(jìn)入正常測試狀態(tài)時，實(shí)驗(yàn)界面右邊就會顯示參數(shù)整定畫面，當(dāng)你點(diǎn)擊“實(shí)時曲線”或“數(shù)據(jù)報(bào)表”鍵時，參數(shù)整定畫面的下半部分將會被實(shí)時曲線或數(shù)據(jù)報(bào)表所覆蓋，如需轉(zhuǎn)到參數(shù)整定，點(diǎn)擊“參數(shù)整定”鍵即可在實(shí)驗(yàn)界面右邊再現(xiàn)參數(shù)整定畫面?！皩?shí)時曲線”鍵：系統(tǒng)進(jìn)入正常測試狀態(tài)時，實(shí)時曲線是不顯示的，如果需要觀察實(shí)時曲線，點(diǎn)擊“實(shí)時曲線”鍵，即可在實(shí)驗(yàn)界面右下方顯示實(shí)時曲線?！皻v史曲線”鍵：系統(tǒng)進(jìn)入正常測試狀態(tài)時，歷史曲線是不顯示的，如果需要觀察歷史曲線，點(diǎn)擊“歷史曲線”鍵，即可在實(shí)驗(yàn)界面左邊顯示歷史曲線。“數(shù)據(jù)報(bào)表”鍵：系統(tǒng)進(jìn)入正常測試狀態(tài)時，數(shù)據(jù)報(bào)表是不顯示的，如果需要數(shù)據(jù)報(bào)表，點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)報(bào)表”鍵，即可在實(shí)驗(yàn)界面右下方顯示歷史曲線?！胺祷刂鞑藛巍辨I：實(shí)驗(yàn)結(jié)束，需退出實(shí)驗(yàn)時，點(diǎn)擊“返回主菜單”鍵，即關(guān)閉當(dāng)前實(shí)驗(yàn)界面返回實(shí)驗(yàn)主界面。4．在上位機(jī)實(shí)驗(yàn)界面窗口給定閥門開度值（既可拉動輸出值旁邊的滾動條，也可直接在輸出值顯示框中輸入閥門開度值），使水箱的液位處于某一平衡位置。點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)界面下邊的“實(shí)時曲線”鍵，在界面的右下方將顯示液位的變化曲線。6．在上位機(jī)實(shí)驗(yàn)界面窗口改變給定的閥門開度值，使其輸出有一個正（或負(fù)）階躍增量的變化（此增量不宜過大，以免水箱中水溢出），使水箱液位上升或下降，經(jīng)過一定時間的調(diào)節(jié)后，水箱的液位進(jìn)入新的平衡狀態(tài)。 單容箱特性響應(yīng)曲線7．觀察上位機(jī)監(jiān)控界面上水箱液位的歷史曲線和階躍響應(yīng)曲線。 結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)所得的特性曲線及其特性分析如下:：傳遞函數(shù)為 == ，：：傳遞函數(shù)為 == 。保持其他參數(shù)不變， ：傳遞函數(shù)為 == 由以上結(jié)果分析可知：、當(dāng)參數(shù)整定的輸出值為80%，50%，70%，其測量值依次為131mm、38mm、105mm，因而系統(tǒng)放大倍數(shù)和時間常數(shù)也隨之改變，其傳遞函數(shù)也相應(yīng)的改變。傳遞函數(shù)為 == ：當(dāng)參數(shù)設(shè)定的輸出值不變時，、其測量值由105mm變?yōu)?11mm.：傳遞函數(shù)為 == ，其參數(shù)設(shè)定輸出值同為80%，，其測量值由131mm到128mm.由以上可得改變PID的參數(shù)（比例度Kp、積分時間TI、微分時間TD）對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性有影響，具體每個參數(shù)對系統(tǒng)性能有什么影響，本課設(shè)不做研究。 實(shí)驗(yàn)曲線所得的結(jié)果 參數(shù)值測量值放大系數(shù)K周期T時間常數(shù)τ液位h正階躍輸入35128負(fù)階躍輸入30平均值 結(jié)論從本次電爐溫度控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)中體會到，要對論文控制并不是一個簡單的自動控制問題，它涉及到多方面的知識，并與PLC相互配合。系統(tǒng)的工作中，其他電路構(gòu)成。采用PLC進(jìn)行控制，具有電路設(shè)計(jì)簡單、精度高、控制效果好等特點(diǎn)，對提高生產(chǎn)效率、促進(jìn)科技進(jìn)步等方面具有重要現(xiàn)實(shí)意義。隨著電氣設(shè)備性能的日趨完善和微型處理機(jī)技術(shù)的普及與廣泛應(yīng)用，爐溫控制設(shè)備的智能化程度越來越高，同時也使煉鋼、電氣專業(yè)和相關(guān)專業(yè)的聯(lián)系更加密切。今后的發(fā)展模式的多能化，面對不斷更新的產(chǎn)品，電氣設(shè)計(jì)與其他相關(guān)專業(yè)技術(shù)一樣都需要不斷地協(xié)調(diào)創(chuàng)新和完善。本課程設(shè)計(jì)通過對單容水箱液位控制系統(tǒng)原理的了解和實(shí)際的系統(tǒng)特性的測試，我學(xué)會了系統(tǒng)特性測試的方法和傳遞函數(shù)的推導(dǎo)計(jì)算方法，并且對PID控制有了初步的了解。通過實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證得到很多有用的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，是我進(jìn)一步體會到過程控制這門學(xué)科知識的重要性，及其在工程上的應(yīng)用和重要性。這次的課程設(shè)計(jì)讓我知道掌握理論知識的重要性，更重要的是將課堂上學(xué)到的知識運(yùn)用到實(shí)際中，進(jìn)行研究性的學(xué)習(xí)，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，才會更加深刻的理解理論，從而更好地應(yīng)用理論為實(shí)際工程服務(wù)。 參考文獻(xiàn)[1] 吳中俊，（第2版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.[2] 馬丁. 西門子PLC200/300/400應(yīng)用程序設(shè)計(jì)實(shí)例精講（第2版）.北京：電子工業(yè)出版社，.[3] ：機(jī)械工業(yè)出版社，.[4] 王淑英. S7200 西門子PLC基礎(chǔ)教程. 北京：人民郵電，.[5] [M].北京：北京高等教育出版社，.[6] ：科學(xué)出版社，2007.[7] ：.[8] ：.[9] 金以慧,:清華大學(xué)出版社 1993[10] :機(jī)械工業(yè)出版社[11] 高金源，：清華大學(xué)出版社 2007 附錄電阻爐溫度控制系統(tǒng)plc程序 31
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