【導(dǎo)讀】溫度是生產(chǎn)實(shí)踐中普遍存在的被控物理量，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電阻爐的應(yīng)用越。因此在現(xiàn)代控制領(lǐng)域中,精密溫度控制成為最重要的研究課題之一。首先對(duì)電阻爐的研究現(xiàn)狀、發(fā)展過程以及設(shè)計(jì)目的進(jìn)行介紹，確定了以三段電阻爐作為。固態(tài)繼電器的控制輸出方式和帶有解耦控制輸出的變積分PID控制算法；最后介紹了系。統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)思想、系統(tǒng)硬件的選擇及硬件框圖，在軟件方面，采用了基于PLC程序設(shè)。計(jì)，同時(shí)闡述了PLC與上位機(jī)通訊實(shí)現(xiàn)等問題，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件對(duì)系統(tǒng)。的控制算法進(jìn)行了MATLAB仿真，對(duì)單相交流調(diào)功模塊進(jìn)行了PLC仿真實(shí)驗(yàn)，以此完

　　

【正文】 ress： 15 在 Local Connection（本地連接）選項(xiàng)卡中，設(shè)置 Connection to： Com1。 在程序中設(shè)置下 位機(jī)與上位機(jī)通訊方式為 PPI 和自由口通訊模式。自由口模式用于下位機(jī)向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，而 PPI 模式用于上位機(jī)下載 PLC 控制程序到 PLC中。 其程序設(shè)計(jì)如下 NETWORK1： LD //自由口通訊模式 第 24 頁 EU MOVB 1609, SMB30 XMT VB100, 0 NETWORK2： LD //PPI 從站模式 ED MOVB 1608, SMB30 由程序可以看出，當(dāng) 上升沿 時(shí)，進(jìn)行自由口通訊模式， PLC 將 VB101開始的 3 個(gè)溫度值發(fā)送至上位機(jī)，而當(dāng) 下降沿時(shí)，則恢復(fù) PPI 從站模式，此時(shí)下位機(jī)不能向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，但是上位機(jī)可以下載程序到 PLC 中。 單相交流固體繼電器調(diào)試 在交流調(diào)功模塊的試驗(yàn)中，為了檢測(cè)模塊是否可以起到調(diào)功功用，故在試驗(yàn)中在單相交流固態(tài)繼電器模塊的輸出端接一 1000W 的燈泡，用其亮暗來證明是否單相交流固體繼電器模塊在系統(tǒng)中有調(diào)功功用。而單相交流固體繼電器模塊的輸入端則接 PLC 的 輸出端，進(jìn)行控制量輸出。而 PLC 與上位機(jī)之間用一 RS－ 232/PPI 電纜進(jìn)行連接，具體調(diào)試步驟如下： 首先在 STEP 7－ Micro/WIN 中編寫簡(jiǎn)單的控制燈泡亮暗的程序，讓 PLC 每 2S鐘發(fā)送一次控制量（高電平為 24V，低電平為 0V），如燈泡每 2S 亮暗一次，依次循環(huán)，則調(diào)試成功。程序清單如下： 主程序?yàn)椋? 第 25 頁 然后連接單相交流固體繼電器模塊，用 輸出端口連接固態(tài)繼電器的輸入端，220V 交流電通過調(diào)壓模塊連接一個(gè) 1000W 的燈泡，其連接圖如圖 所示。 單 相 交 流 固 體 繼 電 器P L CQ 0 . 02 2 0 VP C 機(jī)1 M 圖 交流調(diào)壓模塊連接圖 最 后，將 PLC 程序下載至 PLC 中，然后運(yùn)行程序，若燈泡的亮度變換與預(yù)期變換一樣，則說明調(diào)功模塊可以正常工作，并且各個(gè)模塊間的通訊沒有問題，若不能正確變換，則可用萬用表進(jìn)行各個(gè)端口電壓信號(hào)的檢測(cè)，以此來判斷錯(cuò)誤所在。 第 26 頁 結(jié) 論 在現(xiàn)代控制領(lǐng)域中 ,精密溫度控制是最重要的研究課題之一。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種行業(yè)對(duì)溫度精度的要求越來越高，對(duì)溫控系統(tǒng)穩(wěn)定性要求越來越嚴(yán)格。而溫度控制系統(tǒng)是變參數(shù)、有時(shí)滯和具有隨機(jī)干擾的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，往往很難得到滿意的控制效果，理想的精密溫度控制系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)精度高、響應(yīng)速度快、參數(shù)易于調(diào)整 、操作靈活方便、溫度穩(wěn)定性好等特點(diǎn) ,傳統(tǒng)的控制方法很難一次全部實(shí)現(xiàn)。隨著電子技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，一些學(xué)者在這方面進(jìn)行了有益的嘗試，提出了許多有建設(shè)性的想法和做法。一般而言，精密溫控系統(tǒng)的好壞主要取決于系統(tǒng)的 3 個(gè)方面，即溫度探測(cè)儀器 (如金屬電阻溫度計(jì)、熱電偶等 ) 的特性、系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)采取的控溫方式方法。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用也日新月異，很多過程控制已實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制。本設(shè)計(jì)上位機(jī)基于 Windows XP 操作系統(tǒng)，使用 STEP7Micro/ 進(jìn)行變 速積分 PID 控制算法的編寫，下位機(jī)以 PLC 作為控制器，進(jìn)行電阻爐溫的控制?？刂戚敵龇绞接懈淖儗?dǎo)通角 ? 的交流調(diào)壓控制方式和基于固態(tài)繼電器的交流調(diào)功控制輸出，因考慮到調(diào)壓控制方式中有非正弦波對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生很大的諧波影響，而此影響對(duì)實(shí)驗(yàn)室其他設(shè)備會(huì)產(chǎn)生很大干擾，本設(shè)計(jì)中使用了 3 個(gè)單相交流固態(tài)繼電器構(gòu)成三相交流調(diào)功控制輸出模塊。從對(duì)變速積分 PID 控制算法和普通 PID 控制算法的 MATLAB 仿真可知，變速積分 PID 控制算法具有超調(diào)小，過渡時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，又考慮三段電阻爐內(nèi)溫度不均， 需進(jìn)行解耦，故算法中使用了帶有解耦控制輸出的變速積分 PID 控制算法。設(shè)計(jì)中還采用了 WP 系列變送器進(jìn)行爐溫的顯示和變送，以此使整個(gè)系統(tǒng)即使在 PLC 不能正常工作的情況下，也能得到爐內(nèi)的溫度值。 本設(shè)計(jì)針對(duì)實(shí)驗(yàn)室三段電阻爐控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，基本上完成上下位機(jī)的設(shè)計(jì)，達(dá)到了溫度控制和溫度顯示的功能。但本設(shè)計(jì)仍存在不足之處，如缺少上位機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)，雖下位機(jī)存在溫度顯示模塊，但難以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控。本系統(tǒng)可進(jìn)行如下完善，首先使用 Delphi 編寫上位機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)，形成完整的監(jiān)控系統(tǒng)，其次在控制算法中可根據(jù)偏差大小進(jìn) 行多種控制算法的選擇，以達(dá)到最合理的控制效果，相信通過以上改善，系統(tǒng)將得到更好的控溫效果，可操作性將提高。 第 27 頁 總之，本設(shè)計(jì)基本上實(shí)現(xiàn)了畢業(yè)設(shè)計(jì)目標(biāo)。在設(shè)計(jì)中，不僅學(xué)到了很多新的知識(shí)，更重要的是培養(yǎng)了我獨(dú)立動(dòng)手設(shè)計(jì)以及在自學(xué)能力，這是畢業(yè)設(shè)計(jì)最大的收獲。 第 28 頁 致 謝 第 29 頁 參考文獻(xiàn) [1] 王月鉸 ,朱家駒 . 固體繼電器在單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J].中南民族大學(xué)學(xué)報(bào)，2021， 3： 5153. 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The Proceedings of the International Symposium on NonFerrous Pyrometallurgy: Trace Metals, Furnace Practices and Energy Efficiency, Alberta, Canada, Aug. 23, 1992, 337 341. 第 30 頁 附錄 A MAIN SBR_0 第 31 頁 第 32 頁 SBR_1 第 33 頁 SBR_2 第 34 頁 第 35 頁 SBR_3 第 36 頁 第 37 頁 第 38 頁 第 39 頁 第 40 頁 第 41 頁 第 42 頁 第 43 頁 SBR_4 第 44 頁 第 45 頁 第 46 頁 INT_0 第 47 頁 附錄 B %PID Controler with differential in advance clear all。 close all。 ts=20。 sys=tf([1],[60,1],39。inputdelay39。,80) dsys=c2d(sys,ts,39。zoh39。) [num,den]=tfdata(dsys,39。v39。) u_1=0。u_2=0。u_3=0。u_4=0。u_5=0。 y_1=0。y_2=0。y_3=0。 error_1=0。error_2=0。 ei=0。 for k=1:1:100 time(k)=k*ts。 rin(k)=1。 %Linear model yout(k)=den(2)*y_1+num(2)*u_5。% output transfer function error(k)=rin(k)yout(k)。 kp=。kd=12。ki=。%kp=。kd=14。ki=。 A=。B=。 %T type integration ei=ei+(error(k)+error_1)/2*ts。 M=2。 if M==1 if abs(error(k))=B f(k)=1。 第 48 頁 elseif abs(error(k))Bamp。abs(error(k))=A+B f(k)=(Aabs(error(k))+B)/A。 else f(k)=0。 end elseif M==2 f(k)=1。 end u(k)=kp*error(k)+kd*(error(k)error_1)/ts+ki*f(k)*ei。 if u(k)=10 u(k)=10。 end if u(k)=0 u(k)=0。 end %return of pid parameters u_5=u_4。 u_4=u_3。u_3=u_2。u_2=u_1。u_1=u(k)。 y_3=y_2。y_2=y_1。y_1=yout(k)。 error_2=error_1。 error_1=error(k)。 end yout。 figure(1)。 plot(time,rin,39。b39。,time,yout,39。r39。)。 xlabel(39。time(s)39。)。ylabel(39。rin,yout39。)。 figure(2)。 plot(time,f,39。r39。)。 xlabel(39。time(s)39。)。ylabel(39。Integration rate f39。)。 第 49 頁 附錄 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16ABCD16151413121110987654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eED a t e : 3 1 M a y 20 0 5 S he e t o f F i l e : E : \ 我的論文 \ 論文資料 \ M y D e s i g n .d db D r a w n B y:A A ANABCS M 1 ( 1 段爐通電 )K M 1SB K M 1 K M 2K M 3S M 3K M 2S M 5K M 3K M 5S M 2 ( 1 段爐斷電 )S M 4S M 6K M 1K M 2K M 3S 1+ S 1 S 2+ S 2S 3+ S 3S S RC P U 2 2 4 X P D C / D C / D C1M 1 L + Q 0. 0 Q 0. 1 Q 0. 2 Q 0. 3 Q 0. 4 Q 0. 5 2M 2 L +Q 0. 6 Q 0. 7 M L+ A+ A B+ B C+ C D+ DM L+E M 2 3 11M I 0 .0 I 0 .1 I 0 .2 I 0 .3 I 0 .4通信開關(guān)報(bào)警復(fù)位PC 機(jī)S 1+ S 1 S 3+ S 32 4 V 穩(wěn)壓電源一Q 1. 0