【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。溫度檢測環(huán)節(jié)、積分分離PID算法以及過零數(shù)字觸發(fā)電路的設(shè)計。和標(biāo)度變換后得到實際爐溫。導(dǎo)通時間，調(diào)節(jié)爐溫的變化使之與給定恒溫值一致。達到恒溫控制目的。易行和可靠，同時也提高了產(chǎn)品質(zhì)量和減輕人工勞力負(fù)擔(dān)。中具有一定參考價值。

　　

【正文】 分項 iK e（ k）的剩余項 ）。若 e（ k）小于 5 時則進行 PID 算式運算（實現(xiàn)式 （ 42） ）。最后保存 u（ k），更新 u（ k1）、 e（ k1）和 e（ k2）以備下次運算。 南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 開始 e（ k） =Q0Q e（ k） 10 Y u(k)=240 N 計算 PD 項 u（ k）=u(k1)+kp[e(k)e(k1)]+kd[e(k)2e(k1)+e(k2)] e(k)5 Y N 計算 PD+I 項 u(k)=u(k)+kie(k) u(k)u(k1) e(k1)e(k2) e(k)e(k1) 保存 u(k) 結(jié)束 圖 36 數(shù)字控制器程序 南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 圖 37 數(shù)字控制器程序 數(shù)字觸發(fā)器程序設(shè)計 數(shù)字觸發(fā)器組成與原理 數(shù)字觸發(fā)器按照調(diào)節(jié)器輸出的控制量控制輸送給電阻爐的能量。由于晶閘管移相觸發(fā)存在很大的諧波干擾“污染”電網(wǎng)，本系統(tǒng)采用過零觸發(fā)，觸發(fā)器的組成如 圖 38 所示。 南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 圖 38 過零數(shù)字觸發(fā)器組成 工作原理如下：數(shù)字觸發(fā)器準(zhǔn)備程序?qū)⒖刂屏?u（ k）變換為晶閘管的導(dǎo)通周波數(shù) n，且當(dāng) n0 時，置晶閘管 允許觸發(fā)標(biāo)志為 1。準(zhǔn)備程序在每個控制周期執(zhí)行一次。當(dāng)電源正半波到來時（ )(sgn ku 由低電平變高電平），若晶閘管允許觸發(fā)標(biāo)志為 1，則在 Y0 端產(chǎn)生一個觸發(fā)脈沖，經(jīng)光電隔離和功率放大后觸發(fā)晶閘管 VT1導(dǎo)通，使電源正半波加到電阻絲上。當(dāng)電源負(fù)半波到來時（ )(sgn ku 由高電平變低電平），若晶閘管允許觸發(fā)標(biāo)志為 1，則在 Y1 端產(chǎn)生一個觸發(fā)脈沖，經(jīng)光電隔離和功率放大后觸發(fā)晶閘管 VT2 導(dǎo)通，使電源負(fù)半波加到電阻絲上，使負(fù)載得到一個完整的電壓波形。程序還完成晶 閘管已導(dǎo)通周波數(shù)計數(shù)工作，當(dāng)已導(dǎo)通周波數(shù)等于 n時，表示本控制周期內(nèi)向電阻絲輸送的能量已達到控制要求，將晶閘管允許觸發(fā)標(biāo)志清 0， Y0、 Y1不再輸出觸發(fā)脈沖。 數(shù)字觸發(fā)器程序 數(shù)字觸發(fā)器程序由兩部分組成：準(zhǔn)備程序和觸發(fā)程序 其程序框圖如 圖 39 和圖 310所示。 電源在一個控制周期（ ）有 240 個周波，而 u（ k）的最大亦也240，因此，晶閘管在一個控制周期的導(dǎo)通周波數(shù) n 與控制量 u（ k）的關(guān)系為 n=u（ k） 脈沖輸出通道要求 PLC 輸出的觸發(fā)脈沖為正脈沖，故程序先使 Y0（或Y1）由 0 變 1，延 時約 后（半個周波時間），再將 Y0（或 Y1）置 0，在 Y0（或 Y1）端形成一個寬約 的正脈沖。 南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 圖 39 晶閘管觸發(fā)準(zhǔn)備程序 圖 310 數(shù)字觸發(fā)程序 數(shù)字觸發(fā)器功能的 PLC 程序如下圖 311 所示： 當(dāng) X2 為 ON 時，將 u（ k）送 D25 作觸發(fā)周波數(shù) n，將其與 0 比較，若 n 大于 0，則置位 D26（觸發(fā)允許標(biāo)志）允許觸發(fā)并將 Y0 和 Y1 置 1。X0 為電源周波信號輸入端，當(dāng)允許晶閘管觸發(fā)時，當(dāng) X0 的上升沿（下降沿）到時 Y0（ Y1）輸出 1，延時半個周波時間后 Y0（ Y1）輸出 0，即在Y0（ Y1）端口產(chǎn)生正脈沖去觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通。同時每完成一個周波觸發(fā)，將 D25 減 1。直到 D25 為 0 止。 D25 為 0 而采樣周期未到 D26 被清 0，系統(tǒng)將不再對晶閘管輸出觸發(fā)脈沖。 南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 圖 311 數(shù)字觸發(fā)器程序 顯示程序 本設(shè)計系統(tǒng)用三個 LED 數(shù)碼管（含 BCD 譯碼器）顯示溫度（本系統(tǒng)設(shè)定溫度范圍為 280~700℃ ），需要先將實際溫度轉(zhuǎn)換成 BCD 碼，從Y10~Y23 端口輸出， BCD 碼經(jīng)過 BCD 譯碼器譯碼，由七段 LED 完成 顯示功能。 顯示程序如圖 312 所示： 圖 312 顯示程序 將實際溫度（ D5）除以 100 得到百位數(shù)，存放 D122 中；同理，所得的余數(shù)（ D103）除以 10 得到十位數(shù)存放 D121 中；余數(shù) D105 為個位數(shù)存放 D120 中。D12 D121 和 D120 中的數(shù)據(jù)分別從 Y10~Y1 Y14~Y17 和 Y20~Y23 端口輸出。經(jīng)譯碼器譯成相應(yīng)的段碼，送七段 LED 顯示。 南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 恒溫指示程序 當(dāng)實際溫度與溫度給定值相等時，系統(tǒng)發(fā)出恒溫指示信號（ Y4=1，綠燈亮）。恒溫指示程序 如 圖 313 所示： 圖 313 恒溫顯示程序 將實際溫度值（ D5）與溫度設(shè)定值（ D4）進行比較，如果相等則令Y4 為 ON，恒溫指示燈亮。同時令觸發(fā)脈沖個數(shù)為 0，系統(tǒng)將不對電阻爐加熱。 報警程序 將 A/D 轉(zhuǎn)換的數(shù)字量與 2047 比較，若連續(xù)兩次檢測到 A/D 轉(zhuǎn)換的數(shù)字量大于 2047，則表示斷偶，系統(tǒng)輸出斷偶報警信號， Y5 為 ON，亮紅燈。如圖 314 所示。 圖 314 報警程序 南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 第四章 總結(jié) 與展望 總結(jié) 本文主要是針對“基于 PLC的模擬量控制”的研究。 PLC完成對系統(tǒng)現(xiàn)場的控制過程。通過功能模塊實現(xiàn)了對模擬量、開關(guān)量、脈沖量的轉(zhuǎn)換，從而達到了對上述變量的控制，以及顯示、報警等功能。同時，控制系統(tǒng)現(xiàn)場對變量的變換有著直觀的顯示作用。 本文所做的主要工作 : （ 1）溫度設(shè)定由輸入端口獲得（十進制輸入），具備實時顯示和報警功能，人機界面良好。 （ 2） PLC編程實現(xiàn)積分分離 PID算法。 （ 3）基于 PLC模擬量控制和過程控制實現(xiàn)溫度控制。 （ 4）過零觸發(fā)晶閘管實現(xiàn)電功率的控制。 由于本人能力尚 存在不足，同時時間、條件的限制令本次系統(tǒng)的開發(fā)尚存在著不足，在今后的學(xué)習(xí)以及工作中會不斷克服障礙 展望 由于 PLC的諸多優(yōu)點，也已經(jīng)在工控領(lǐng)域得到了廣泛引用， 但是，還沒有形成系統(tǒng)化、理論化的開發(fā)方法。 隨著可編程序控制器技術(shù) 的發(fā)展，PLC已越來越多地應(yīng)用于對模擬量的控制，所以應(yīng)增加 D/A,A/D轉(zhuǎn)換及運算功能的仿真。同時，要盡量抑制干擾，尤其是控制回路之外的干擾。 過程控制系統(tǒng)開發(fā)工具功能的不斷完善，使過程控制將具有更廣闊的應(yīng)用前景，對我國國民生產(chǎn)生活各個領(lǐng)域的自動化水平的提高都有著重要的意義。 隨 著微機的軟硬件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，工業(yè)自動化領(lǐng)域發(fā)生了革命性的技術(shù)進步。而 PLC及工控機作為工業(yè)控制的設(shè)備基礎(chǔ)，通過技術(shù)的不斷革新，在工業(yè)控制中的地位日益加強，并且成為工業(yè)控制技術(shù)進步的主要工具。 南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 致 謝 本文是在夏慶觀和路紅老師的悉心指導(dǎo)下完稿的。在這幾個月的學(xué)習(xí)生活中，夏老師、路老師淵博的學(xué)識，實干的作風(fēng)和寬厚的師長作風(fēng)，令我在生活、學(xué)習(xí)和思想上都受益匪淺。我在學(xué)習(xí)、生活、為人等諸多方面都得到了夏老師和路老師熱心幫助和教導(dǎo)。夏老師和路老師創(chuàng)造性的學(xué)術(shù)思想、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、堅持理論 聯(lián)系實際的工作作風(fēng)，都給我留下了深刻的印象。 在這畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束之際 ，我謹(jǐn)向夏老師和路老師表達我由衷的謝意：夏老師、路老師，謝謝你們！ 在此，我還要感謝在畢業(yè)設(shè)計過程中為我提供三菱系列資料手冊的尤正建同學(xué)，正是由于資料的齊備，才令我在課題設(shè)計中遇到障礙時，能盡快找到解決的方案。同時，我還要感謝孫文波同學(xué)和王江濤同學(xué)，感謝他們在這畢業(yè)設(shè)計的幾個月的日常生活中，給予我熱情的幫助和支持。正是有了夏老師、路老師和以上三位同學(xué)的幫助支持，才使我的論文順利完成。 最后，我要感謝我的家人，有了他們的關(guān)心和支持，我才有機會 迎來這個人生重要階段的結(jié)束，同時又開啟了一扇走向嶄新未來的大門。 衷心感謝所有關(guān)心、支持和幫助過我的老師和同學(xué)，謝謝大家！ 汪竹杰 二 ?一一年五月 于南京 南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 參 考 文 獻 [1] 郁漢琪主編 . 電氣控制與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù) [M]. 南京：東南大學(xué)出版社， 20xx [2] 張永豐、劉祖潤主編 . 畢業(yè)設(shè)計指 導(dǎo) [M]. 北京：工業(yè)大學(xué)出版社， 1996 [3] 賴壽宏主編 . 微型計算機控制技術(shù) [M]. 北京：機械工業(yè)出版社， 20xx [4] 方承遠主編 . 工廠電氣控制技術(shù)（第二版） [M]. 北京：機械工業(yè)出版社， 20xx [5] 王炳實主編 . 機床電氣控制 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社， 1999 [6] HEWLETTPACKARD 8175A Digital Signal Generator. Operating and Programming Guide. [7] 張萬忠主編 . 可編程序控制器應(yīng)用技術(shù) [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 20xx [8] 尚雅層，趙朝蘭主編 . Electromechanical Engineering English Readings [M]. 西安：電子科技大學(xué)， 1994 [9] 三菱公司編 . 三菱 FX 系列可編程序控制器特殊功能模塊用戶手冊， 20xx [10] 三菱公司編 . 三菱可編程序控制器應(yīng)用 101 例， 1994 南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 附錄一 三菱 FX 系列 PLC 指令一覽表 一、基本指令 （本系統(tǒng)所涉及） 指令助記符、名稱 功能 指令助記符、名稱 功能 [LD]取 觸點運算 開始 [ORB]電路塊或 串聯(lián)電路塊的并聯(lián)連接 [LDI]取反 觸點運算開始 [OUT]輸出 線圈驅(qū)動指令 [LDP]取脈沖 上升沿檢測運算開始 [SET]置位 線圈接通保持指令 [LDF]取脈沖 下降沿檢測運算開始 [RST]復(fù)位 線圈接通清除指令 [AND]與 串聯(lián)連接 [MPS]進棧 運算存儲 [ANDI]與非 串聯(lián)連接 [MRD]讀棧 存儲讀出 [OR]或 并聯(lián)連接 [MPP]出棧 存儲讀出與復(fù)位 [ORI]或非 并聯(lián)連接 [NOP]空操作 無動作 [ANB]電 路 塊與 并聯(lián)電路塊的串 聯(lián)連接 [END]結(jié)束 順控程序結(jié)束 二、功能指令 （本系統(tǒng)所涉及） 指令分類 功能號 FNC NO. 指令助記符 功能 程序流程 00 CJ 條件跳轉(zhuǎn) 01 CALL 子程序調(diào)用 02 SRET 子程序返回 03 IRET 中斷返回 04 EI 中斷許可 05 DI 中斷禁止 06 FEND 主程序結(jié)束 指令分類 功能號 FNC NO. 指令助記符 功能 南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 傳送與比較 10 CMP 比較 11 ZCP 區(qū)域比較 12 MOV 傳送 18 BCD BCD 轉(zhuǎn)換 四則邏輯 運算 20 ADD BIN 加法 21 SUB BIN 減法 22 MUL BIN 乘法 23 DIV BIN 除法 24 INC BIN 加一 數(shù)據(jù)處理 40 ZRST 批次復(fù)位 外圍設(shè)備 I/O 70 TKY 數(shù)字鍵輸入（十鍵） 73 SEGD 7 段譯碼 78 FROM BFM 讀出 79 TO BFM 寫入 南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 附錄二 熱電偶溫度傳感器和信號放大器 （ 1）熱電偶傳感器 熱電偶傳感器是工業(yè)溫度測量中應(yīng)用最廣泛的一種傳感器，具有精 度高、測量范圍廣、構(gòu)造簡單、使用方便等優(yōu)點。 熱電偶是由兩種不同材料的導(dǎo)體 A 和 B 連接在一起構(gòu)成的感溫元件，如圖 F1 所示 。 圖 F1 熱電偶測溫原理圖 A 和 B 的兩個接點 1 和 2 之間存在溫差時，回