【導(dǎo)讀】行詳細(xì)的檢測和控制。這在冶金、化工、建材、食品、機(jī)械、石油等工業(yè)中，具有舉足輕重的作用。其中溫度控制又以其較為復(fù)雜的工藝過程而備受人們關(guān)。所以各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等得到了廣泛應(yīng)用。制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求?？删幊炭刂破鬟m時(shí)的解決了這一技術(shù)難題。是繼承計(jì)算機(jī)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)為一體的新型自動裝置。這其中PID控制占據(jù)著核心地位。PID算法簡單容易為現(xiàn)場工程技術(shù)人員所。三個參數(shù)的大小就可以獲得較好的控制效果。

　　

【正文】 積分系數(shù) I dT 微分系數(shù) D PID 調(diào)節(jié)的傳輸函數(shù)為 ]11[)( )()( STSTKsE sUsD dip ???? （ ） 數(shù)字計(jì)算機(jī)處理這個函數(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。其離散化的規(guī)律如表 ： 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 表 模擬與離散形式 模擬形式 離散化形式 )()()( tctrte ?? )()()( nrne ?? dTtde)( T nene )1()( ?? ?t dtte0 )( ?? ?? ? nini ieTTie 00 )()( 所以 PID 輸出經(jīng)過離散化后，它的輸出方程為 : 00( ) { ( ) ( ) [ ( ) ( 1 ) ] }( ) ( ) ( )n dpiip i dTTu n K e n e i e n e nTTu n u n u n u?? ? ? ? ?? ? ? ?? （ ） 式中， )()( neKnu pp ? 稱為比例項(xiàng) ??? niipi ieTTKnu 0 )()( 稱為積分項(xiàng) )]1()([)( ??? neneTTKnu dpd 稱為微分項(xiàng) 上式中，積分項(xiàng)是包括第一個采樣周期到當(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 進(jìn)行處理的 。故 可利用 PLC中的 PID指令實(shí)現(xiàn)位置式 PID 控制算法量。 參數(shù)整定 PID控制器的參數(shù)整定是 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 的核心內(nèi)容。它是根據(jù)被控過程的特性確定 PID 控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。一般可以通過理論計(jì)算來確定，這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改。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。它主要依賴工程經(jīng)驗(yàn)，直接在控制系統(tǒng)的試驗(yàn)中進(jìn)行，且方法簡單、易于掌握，在工程實(shí)際中被廣泛采用。 經(jīng)驗(yàn)法又叫現(xiàn)場湊試法，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)，對于溫度控 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 制系統(tǒng)，工程上已經(jīng)有大量的經(jīng)驗(yàn)，其規(guī)律如表 所示 表 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～ 60 3～ 10 ～ 3 實(shí) 驗(yàn) 湊 試 法 的 整 定 步 驟 為 “ 先 比 例 ， 再 積 分 ， 最 后 微 分 ”。 a. 整定 比例環(huán)節(jié) 將比例控制作用由小變到大，觀察各次響應(yīng)，直至得到反應(yīng)快、超調(diào)小的響 應(yīng) 曲 線 。 先將步驟 1）中選擇的比例系數(shù)減小為原來的 50％～ 80％，再將積分時(shí)間置一個較大值，觀測響應(yīng)曲線。然后減小積分時(shí)間，加大積分作用，并相應(yīng)調(diào)整比例系數(shù)，反復(fù)試湊至得到較滿意的響應(yīng)，確定比例和積分的參數(shù)。 先置微分時(shí)間 Td=0，逐漸加大 Td，同時(shí)相應(yīng)地改變比例系數(shù)和積分時(shí)間，反復(fù)試湊至獲得滿意的控制效果和 PID 控制參數(shù)。 根據(jù)反復(fù)的試湊，調(diào)處比較好的結(jié)果是 P=15， I=， D=。 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 5 結(jié)論 本課題設(shè)計(jì)了基于 PLC 的溫度控制系統(tǒng)。 PLC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)的自動控制之中。 在西門子 S7200 系列 PLC 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)。后期的參數(shù)整定我們選擇經(jīng)濟(jì)適用的試驗(yàn) 湊試法，通過經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)我們得到了基本上滿足需要的參數(shù)。 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，控制效果可能會更好。另外由于條件限制后期沒有人機(jī)界面的互動操作，我們多數(shù)還是局限在理論研究的基礎(chǔ)之上的。 在今后，我想這些不足會隨著對 PLC 硬件系統(tǒng)和通信方式的深入了解，而得到改善的。從而通過構(gòu)建復(fù)雜的多級網(wǎng)絡(luò)來適應(yīng)大型的工業(yè)控制，使該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)更加穩(wěn)定可靠，性能更加完善。 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 致謝 大學(xué)的美好時(shí)光將隨著這篇設(shè)計(jì)的完成告一段落，回首過往不得不唏噓時(shí)光荏苒。相信下一個路口一定會有更加美 好的風(fēng)景等待著我去欣賞。我要感謝讓我擁有這些動力的一切。 首先我要感謝我的導(dǎo)師李教授，李教授學(xué)識 淵博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、工作一絲不茍 ，更有誨人不倦的師者風(fēng)范， 在此謹(jǐn)向 李教授 致以誠摯的謝意和崇高的敬意 ！ 此外，衷心感謝本組的其他成員，若是沒有他們，也就不會有這篇論文的產(chǎn)生。 畢業(yè)在即，衷心感謝指導(dǎo)過我的各位老師，四年的成長離不開你們的諄諄教誨；感謝西京學(xué)院，您給我的大學(xué)生涯是我人生中的一筆寶貴財(cái)富；感謝相伴度過四年的舍友、感謝同窗四年的同學(xué)、感謝幫助關(guān)心過我的學(xué)長，感謝默默關(guān)心我支持我的朋友們，祝大家在今后的生活中幸 ?？鞓罚? 最后感謝含辛茹苦撫養(yǎng)我的父母，感謝他們多年來的支持與付出！ 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 參考文獻(xiàn) [1] 李誠人 .現(xiàn)代機(jī)電控制系統(tǒng) [M].西安 :西北工業(yè)大學(xué)出版社 ,～ 38 [2] 向曉漢 .西門子 PLC 高級應(yīng)用實(shí)例精解 [M].北京 :機(jī)械出版社 ,～ 38 [3] 顧戰(zhàn)松 ,陳鐵年 .可編程控制器原理與應(yīng)用 [M].北京 :國防工業(yè)出版社，～ 58 [4] 蔡軍 ,曹慧英 .基于 PLC 的溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究 [J].計(jì)算機(jī)信息，2021,23:26～ 28 [5] 郭犇，陳建 明 ,董泳 .基于小型 PLC 的溫度模糊控制系統(tǒng) [J].自動化技術(shù)與應(yīng)用 ,2021,25（ 4） :17～ 18 [6] 祖國建 .電氣控制與 PLC[M].武漢 :華中科技大學(xué)出版 ,～ 79 [7] 趙進(jìn)學(xué) .PLC 應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目教程 [M].北京 :科學(xué)出版社 ,～ 19 [8] Li cheng ren .“ A— B 7300 CNC machine tool rebuilding” [M]. International Journal of Plant Engineering and Management 1997(4) [9] Li cheng ren .“ Real— time operating system of NC machine tool” [M].International Journal of Plant Engineering and Management, 1999(4) [10] Ashraf Salah El Din Zein El Din . PLCBased Speed Control of DC Motor [A]. In: Power Electronics and Motion Control Conference, 2021. IPEMC 39。06. CES/IEEE 5th International[C]. Protozoa: 2021. 1～ 6