基于mcgs的鍋爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)_畢業(yè)設(shè)計(jì)(參考版)
2024-08-30 15:20本頁(yè)面
【正文】 第四：要學(xué)會(huì)與他人交流，有交流就會(huì)有進(jìn)步。 圖 14 組態(tài)界面 6 結(jié)束語(yǔ) 通過(guò)這次方向設(shè)計(jì)，我有了很大的收獲。經(jīng)過(guò)常規(guī) PID的抗干擾測(cè)試，可以看出系統(tǒng)的響應(yīng)曲線基本沒(méi)有太大波動(dòng)。 14 圖 10 Kp=100 、 KI= 、 KD=50時(shí)的仿真曲線圖 從圖 11 可以看出系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時(shí)有比較小穩(wěn)態(tài)誤差，超調(diào)量為 %，在暫態(tài)時(shí)最大超調(diào)量比較大，曲線也比較陡峭，這么長(zhǎng)的調(diào)整時(shí)間要求非常高的控制系統(tǒng)，所以還必須進(jìn)一步調(diào)整控制參數(shù)，以使得系統(tǒng)工作在最佳的控制狀態(tài)，通過(guò)多次試驗(yàn)，當(dāng) Kp=50、 KI=、 KD=50 時(shí)得到最佳的控制效果如圖 11所示。 常規(guī)的 PID 參數(shù)整定 根據(jù) PID 控制模型，利用 SIMULINK 靈活的非線性設(shè)計(jì)功能，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)對(duì)象分析及建模分析，綜合實(shí)際情況可建立 SIMULINK 模型如圖 9 所示： 圖 9 PID控制的 SIMULINK模型 根 據(jù)傳遞函數(shù)的各項(xiàng)系數(shù)，通過(guò)調(diào)節(jié) PID 的各個(gè)參數(shù)，得到不同數(shù)組下的曲線并對(duì)比分析。此時(shí)，我們就想到利用軟件仿真的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì) PID 參數(shù)的整定，而 MATLAB／Simulink 就給我們提供了一個(gè)良好的軟件平臺(tái)。 控制系統(tǒng)仿真及參數(shù)整定 在 PID 參數(shù)整定中，工程整定法因其固有的優(yōu)點(diǎn)而受到廣大工程技術(shù)人員的歡迎。這類程序雖然在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)不會(huì)動(dòng)作，但是在各類突發(fā) 情況出現(xiàn)時(shí)能直接處理或者安全停機(jī)，達(dá)到保護(hù)設(shè)備的目的。 圖 8 回路輸入輸出參數(shù)性質(zhì)配置界面 13 報(bào)警及系列連鎖程序 程序除了溫度采集、電壓大小轉(zhuǎn)換、 PID 程序以外還需要設(shè)計(jì)報(bào)警程序以及程序連鎖等系列附加程序，保證設(shè)備安全運(yùn)行。 圖 7 給定值范圍的設(shè)定 第三步 設(shè)置回路輸入輸出項(xiàng) ，輸入和輸出量都是單級(jí)性的模擬量，全部選擇“使用 20%偏移量”，因?yàn)?S7200 的單極性模擬量輸入輸出信號(hào)的數(shù)值范圍是 6400— 32020，所以輸入項(xiàng)的量程為 6400— 32020。 首先選擇運(yùn)用 PID 算法的回路，本系統(tǒng)就一個(gè)回路，故選擇回路 0，如圖 6 所示。 輸出到可控硅電壓 經(jīng)過(guò) PID 運(yùn)算后從 AQW0 輸出的信號(hào)為 6400— 32020 的標(biāo)準(zhǔn)值，可以直接加到可控硅模塊控制電壓大小，但是我們亦需要將其轉(zhuǎn)換為可以識(shí)別的電壓大小，其具體程序見(jiàn)附錄。接下來(lái)就要把實(shí)數(shù)再轉(zhuǎn)化成 PLC 能夠識(shí)別的 ~ 之 間數(shù)。因?yàn)?PID 只能針對(duì)浮點(diǎn)型實(shí)數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，因此要先把溫度變送器輸出的值轉(zhuǎn)換成 16 位的整型存儲(chǔ)在累加寄存器 AC0 中，再將 AC0 中的值轉(zhuǎn)化為 32位的雙整型繼續(xù)存放于 AC0中，接著把 AC0中的數(shù)由雙整型轉(zhuǎn)化為實(shí)型，仍然存放到 AC0 中。轉(zhuǎn)換的第一步是將給定值或 A/D 轉(zhuǎn)換后得到整數(shù)值由 16位轉(zhuǎn)換成浮點(diǎn)數(shù)，轉(zhuǎn)換后的下一步是將實(shí)數(shù)進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)數(shù)，鍋爐溫度測(cè)量范圍是 0～100℃，模擬量的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)是 420mA， A/D 轉(zhuǎn)換后數(shù)值為 640032020， 設(shè) T為轉(zhuǎn)換后的溫度值，則其轉(zhuǎn)換公式如下： 0 6 4 0 0 * (1 0 0 0 ) 03 2 0 0 0 6 4 0 0A IWT ?? ? ?? (1) 對(duì)于 輸出信號(hào)亦是同樣的設(shè)計(jì)公式，設(shè) U為輸出電壓，其轉(zhuǎn)換公式如下： 0 6 4 0 0 * ( 2 2 0 0 ) 03 2 0 0 0 6 4 0 0A Q WU ?? ? ?? (2) 系統(tǒng)框圖 設(shè)計(jì)鍋爐溫度的閉環(huán)控制回路，其具體框圖如圖 5。 變 送 器E M 2 3 5+2 4 V + 2 4 V A +A R AP T 1 0 0 圖 3 溫度變送器與 PLC連接 10 可控硅與電加熱棒構(gòu)成一個(gè)電壓可調(diào)的模塊，通過(guò)調(diào)節(jié)給到電熱棒兩端的電壓大小來(lái)改變電加熱棒對(duì)鍋爐內(nèi)液體供熱的大小，從而達(dá)到加熱的目的，單相 SCR 可調(diào)壓裝置與 PLC的接線如圖 4。 表 4 PLC硬件連接情況及 I/O分配 名稱 類型 地址 備注 開(kāi)始按鈕 數(shù)字量（ BOOL） 停止按鈕 數(shù)字量（ BOOL） 常閉 急停按鈕 數(shù)字量（ BOOL） 常閉 工作指示 數(shù) 字量（ BOOL） 報(bào)警指示 數(shù)字量（ BOOL） 加熱指示 數(shù)字量（ BOOL） 溫度采集 模擬量（ 4— 20mA） AIW0 電流接法 可控硅輸出 模擬量（ 4— 20mA） AQW0 電流接法 溫度實(shí)時(shí)值 VD14 比例參數(shù)設(shè)定 VD132 積分參數(shù)設(shè)定 VD140 微分參數(shù)設(shè)定 VD144 溫度設(shè)定值 VD250 可控硅端電壓 VD320
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