基于plc的溫度控制閉環(huán)系統(tǒng)-wenkub.com
2025-06-24 18:47 本頁(yè)面
【正文】 在此還要感謝陪我走過(guò)大學(xué)4年的所有同學(xué)，你們給了我很多美好的回憶，謝謝你們。本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)雖說(shuō)成功的實(shí)現(xiàn)了電爐內(nèi)部的恒溫控制，但在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中也存在一些問(wèn)題，如：PID參數(shù)的整定，利用PLC內(nèi)部功能模塊對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行整定的時(shí)，并不是每次都會(huì)得到理想的參數(shù)，并且參數(shù)的自整定需要花很成長(zhǎng)的時(shí)間；系統(tǒng)的硬件部分過(guò)于復(fù)雜，該系統(tǒng)在PLC的輸入和輸出端都需要加變送器，使得整個(gè)系統(tǒng)硬件過(guò)于繁雜。第六步：在觸摸屏上按速度曲線按鈕，觸摸屏可顯示當(dāng)前溫度變化的趨勢(shì)，電壓調(diào)節(jié)的趨勢(shì)和溫度的設(shè)定值。3)接下來(lái)選擇菜單[編輯]/[系統(tǒng)參數(shù)],彈出系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置對(duì)話框,如圖所示我們選擇PLC的類(lèi)型為SIEMENS S7/200, [人機(jī)類(lèi)型].第二步：添加元件1) 選擇菜單[元件]/[位狀態(tài)切換開(kāi)關(guān)]：依次放2個(gè)位切換開(kāi)關(guān)：運(yùn)行，手動(dòng)；其中參數(shù)如下表：開(kāi)關(guān)讀取地址輸出地址屬性（開(kāi)關(guān)類(lèi)型）運(yùn)行切換開(kāi)關(guān)手動(dòng).切換開(kāi)關(guān)2）切換到[圖形]頁(yè),選中[使用位圖]復(fù)選框,并按下[位圖庫(kù)]按鈕3）這時(shí)將彈出[位圖庫(kù)]對(duì)話框,，在圖庫(kù)中選擇所需要的圖標(biāo)，如下圖：然后將返回到圖形選擇對(duì)話框,按下[確定]在屏幕上按下鼠標(biāo)左鍵,把元件放置如下所示：4）功能元件和文本文件的放置和切換開(kāi)關(guān)元件的放置一樣,其對(duì)應(yīng)的屬性如下表：文本文件后顯示元件元件讀取地址字?jǐn)?shù)顯示數(shù)值（X）Kp數(shù)值顯示元件VW10122單精度浮點(diǎn)XTi數(shù)值顯示元件VW10202單精度浮點(diǎn)XTd數(shù)值顯示元件VW10242單精度浮點(diǎn)X當(dāng)前溫度數(shù)值顯示元件VW5502單精度浮點(diǎn)X設(shè)定溫度數(shù)值輸入元件VW6502單精度浮點(diǎn)X燈泡電壓數(shù)值輸入元件VW8502單精度浮點(diǎn)X功能鍵元件的功能屬性是：切換窗口；切換的窗口的編號(hào)為11。 觸摸屏編程軟件Eview簡(jiǎn)介 WeinView MT500系列人機(jī)界面的組態(tài)工具EasyBuilder500軟件操作容易而功能強(qiáng)大，Easy Manager是整套WeinView500軟件的系統(tǒng)綜合軟件，整個(gè)WeinView500系統(tǒng)共包含3個(gè)模塊：EasyLoad[Upload(上傳)和Download(下載)]、EasyWindow(在線模擬和離線模擬)及Easybuilder。5 基于MT500 系列觸摸屏的監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì) MT500系列觸摸屏概述 MT500系列觸摸屏是專門(mén)面向PLC應(yīng)用的，它不同于一些簡(jiǎn)單的儀表式或其它的一些簡(jiǎn)單的控制PLC的設(shè)備，其功能非常強(qiáng)大，使用非常方便，非常適合現(xiàn)代工業(yè)越來(lái)越龐大的工作量及功能的需求。 根據(jù)上述操作，參數(shù)調(diào)整結(jié)果如下： PID參數(shù)表參數(shù)結(jié)果KpTiTd PLC爐溫控制系統(tǒng)的調(diào)試當(dāng)PID參數(shù)整定完成后，系統(tǒng)便可以實(shí)現(xiàn)溫度的控制，通過(guò)STEP7Micro/WIN32軟件可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行監(jiān)控。這時(shí)只需耐心等待。第三步：在調(diào)節(jié)參數(shù)區(qū)點(diǎn)擊高級(jí)按鈕，設(shè)定PID自整定選項(xiàng)。如果系統(tǒng)的參數(shù)發(fā)生變化,則需要重新進(jìn)入測(cè)試模態(tài)進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試完畢之后再回到調(diào)節(jié)模態(tài)進(jìn)行控制。S7200使用的自整定算法為Astrom和Hagglun提出的繼電型PID自整定控制法,它用繼電特性的非線性環(huán)節(jié)代替ZN法(ZieglerNichols)中的純比例控制器,使系統(tǒng)出現(xiàn)極限環(huán),從而獲取所需要的臨界值。這兩項(xiàng)功能相結(jié)合,使用戶能輕松地實(shí)現(xiàn)PID的參數(shù)自整定,同時(shí)可以對(duì)最多8個(gè)回路進(jìn)行自整定。整定的好壞不但會(huì)影響到控制質(zhì)量，而且還會(huì)影響到控制器的魯棒性[12]。雖然鉑電阻的測(cè)溫范圍是在0到150攝氏度之間，所以本系統(tǒng)只對(duì)0至150攝氏度之間的溫度做顯示， 當(dāng)輸出值大于16000時(shí)，說(shuō)明溫度高于150攝氏度，考慮到反相調(diào)壓模塊，輸出值設(shè)為0；當(dāng)輸出值小于0時(shí)說(shuō)明溫度低于0攝氏度，同樣要考慮到反相調(diào)壓模塊，輸出要設(shè)為16000；當(dāng)輸出在0至150攝氏度之間時(shí)，輸出值應(yīng)當(dāng)設(shè)定為16000減去當(dāng)前值才可適應(yīng)于反相調(diào)壓模塊。 PID算法在S7200中的實(shí)現(xiàn)S7200的編程軟件Micro/WIN提供了PID指令向?qū)?，PID控制程序可以通過(guò)指令向?qū)ё詣?dòng)生成[10]。如編程、編譯和調(diào)試程序系統(tǒng)組態(tài)等，但所有的程序和參數(shù)都只能存放在計(jì)算機(jī)上[9]。梯形圖中的錯(cuò)誤處的下方自動(dòng)加紅色曲線，語(yǔ)句表中錯(cuò)誤行前有紅色叉，且錯(cuò)誤處的下方加紅色曲線。4 基于PLC的爐溫控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) STEP 7 MICRO/WIN32軟件介紹STEP7Micro/WIN32編程軟件是由西門(mén)子公司專為S7200系列PLC設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，它功能強(qiáng)大，主要為用戶開(kāi)發(fā)控制程序使用[8]，例如創(chuàng)建用戶程序、修改和編輯原有的用戶程序，編輯過(guò)程中編輯器具有簡(jiǎn)單語(yǔ)法檢查功能。如果不想要積分動(dòng)作（PID計(jì)算中沒(méi)有“I”），可以吧積分時(shí)間（復(fù)位）置為無(wú)窮大“INF”。其中采樣時(shí)間是重新計(jì)算輸出的時(shí)間間隔，而積分時(shí)間控制積分項(xiàng)在整個(gè)輸出結(jié)果中影響的大小。其中Kc決定輸出對(duì)偏差的靈敏度，偏差（e）是給定值（SP）與過(guò)程變量值（PV）之差，S7200解決的求比例項(xiàng)的算式是：MPn=Kc*（SPnPVn）其中：MPn 第n采樣時(shí)刻比例項(xiàng)的值 Kc 增益 SPn 第n采樣時(shí)刻的給定值 PVn 第n采樣時(shí)刻的過(guò)程變量的值積分項(xiàng)值MI與偏差和成正比。模擬PID控制系統(tǒng)框圖： PID模擬控制系統(tǒng)框圖PID控制器的微分方程和傳遞函數(shù)形式為: PID算法的數(shù)字化處理為了能讓數(shù)字計(jì)算機(jī)處理這個(gè)控制式，連續(xù)算式必須離散化為周期采樣偏差算式，才能用來(lái)計(jì)算輸出值，數(shù)字計(jì)算機(jī)處理的算式如下：Mn =Kc*en +Ki*∑ex+Mintial+Kd*(enen1)輸出=比例項(xiàng)+積分項(xiàng) +微分項(xiàng)其中：Mn 在采樣時(shí)刻n，PID回路輸出的計(jì)算值 Kc PID回路增益 en 采樣時(shí)刻n回路的偏差值 en1 回路的偏差值的前一個(gè)值 ex
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