【正文】 n=K*u(k)式 中 ， K= / 為 比 例 系 數(shù) （ 約 為 1） ， 為 一 個(gè) 控 制 周 期 內(nèi) 的 電 源maxntumaxn周 波 數(shù) ， 溫 度 偏 差 不 同 ， 則 u（ k） 、 n 不 同 ， 電 熱 爐 消 耗 的 電 能 亦 不 同 ， 達(dá)到 了 根 據(jù) 溫 度 偏 差 調(diào) 節(jié) 輸 入 電 能 ， 保 證 爐 溫 按 要 求 變 化 的 目 的 。圖 25 電 功 率 控 制 電 路這 種 控 制 方 法 的 原 理 是 ： 各 晶 閘 管 的 觸 發(fā) 角 α 恒 為 0186。由 于 移 相 觸 發(fā) 控 制 會(huì) 產(chǎn) 生 較 大 的 諧 波 干 擾 信 號 “污 染 ”電 網(wǎng) ， 因 此 采 用 過零 觸 發(fā) 控 制 。 也 即 說 ， 若 要 使 已 導(dǎo) 通的 晶 閘 管 關(guān) 斷 ， 只 能 利 用 外 加 反 向 電 壓 和 外 電 路 的 作 用 使 流 過 晶 閘 管 的 電 流降 到 接 近 零 的 某 一 數(shù) 值 以 下 。 它 是 一 種 半 控 型 器 件 ， 是 一種 可 以 利 用 控 制 信 號 控 制 其 導(dǎo) 通 而 不 能 控 制 其 關(guān) 斷 的 電 力 電 子 器 件 。 電 路 的 工 作 波 形 如 圖 24（ b） 所 示 。圖 24（ a） 過 零 檢 測 電 路圖 中 ， GND 為 +5V 電 源 地 ， LM339 為 過 零 比 較 器 .LM339 集 成 塊 內(nèi) 部 裝 有 四個(gè) 獨(dú) 立 的 電 壓 比 較 器 ， 共 模 范 圍 很 大 ； 差 動(dòng) 輸 入 電 壓 范 圍 較 大 ， 大 到 可 以 等于 電 源 電 壓 。 經(jīng) 零 點(diǎn) 遷 移 后 ,加 熱 管 溫 度 為 0~100℃ 時(shí) ，u=0~， =0~， A/D 轉(zhuǎn) 換 后 的 數(shù) 字 量 為 0~4000。 根 據(jù) 設(shè) 計(jì) 要 求 ， 給 定 溫 度 值 為 0~100℃ ， 本 系 統(tǒng)2u選 取 測 溫 范 圍 為 0~100℃ ， 將 0℃ 作 為 測 溫 起 點(diǎn) （ 零 點(diǎn) ） 。溫度變送器11圖 23 加 熱 管 溫 度 檢 測 與 放 大 電 路圖 中 ， R C1 完 成 低 通 濾 波 ， R RP、 2CW51 組 成 零 點(diǎn) 遷 移 電 路 ， 加 熱管 溫 度 檢 測 元 件 采 用 鎳 鉻 —鎳 鋁 熱 電 偶 ， 分 度 號 為 EU2， 查 分 度 表 可 得 ，當(dāng) 溫 度 為 0~100℃ 時(shí) ， 輸 出 電 勢 為 0~。其 電 路 如 圖 23 所 示 。本 系 統(tǒng) 利 用 熱 電 偶 完 成 加 熱 管 溫 度 檢 測 （ 熱 端 檢 測 加 熱 管 溫 度 ， 冷 端 置于 0℃ 溫 度 中 ） 、 FX2N2AD 模 塊 一 個(gè) 通 道 實(shí) 現(xiàn) A/D 轉(zhuǎn) 換 。圖 22 溫 度 檢 測 基 本 結(jié) 構(gòu)溫 度 變 送 器 將 測 溫 點(diǎn) 的 溫 度 變 換 為 模 擬 電 壓 ， 其 值 一 般 為 mA 級 ， 需要 放 大 為 滿 足 A/D 轉(zhuǎn) 換 要 求 的 電 壓 值 。在 PLC 溫 度 控 制 系 統(tǒng) 中 ， 溫 度 的 檢 測 不 僅 要 完 成 溫 度 到 模 擬 電 壓 量 的 轉(zhuǎn) 換還 要 將 電 壓 轉(zhuǎn) 換 為 數(shù) 字 量 送 PLC。 比如 ， 先 后 按 下 開 關(guān) SB SB2 和 SB2， 則 表 示 給 定 溫 度 值 為 300℃ ， 并 送PLC 數(shù) 據(jù) 寄 存 器 保 存 。觸 摸 屏 溫 度 給 定 輸 入 ： （ 右 圖 第 一 行 數(shù) 字 即 為 溫 度 給 定 輸 入 ） ：觸摸屏啟動(dòng)控制：（左圖第一個(gè)方形圖形）觸摸屏停止控制：（左圖第二個(gè)方形圖形）9觸摸屏指示燈指示：恒溫完成指示信號（Y0004）當(dāng)前溫度大于給定溫度（Y0005）給定溫度超出范圍報(bào)警（Y0006）10按 鍵 設(shè) 計(jì) 電 路 如 圖 21 所 示 ： SB1 為 溫 度 值 輸 入 允 許 ， SB2~SB11 分別 表 示 十 進(jìn) 制 數(shù) 0~9。b0=0 指 定 CH1 b0=1 指 定 CH2b1: 由 0→ 1 時(shí) A/D 轉(zhuǎn) 換 過 程 開 始 硬 件 電 路 設(shè) 計(jì) 溫 度 值 給 定 電 路為 了 能 同 時(shí) 使 用 觸 摸 屏 和 開 關(guān) 按 鍵 實(shí) 現(xiàn) 溫 度 給 定 值 輸 入 ， 觸 摸 屏 程 序 利用 GT Designer3 設(shè) 計(jì) 觸 摸 屏 溫 度 給 定 值 輸 入 、 觸 摸 屏 溫 度 顯 示 、 觸 摸 屏 啟動(dòng) 控 制 、 觸 摸 屏 停 止 控 制 以 及 指 示 燈 指 示 如 下 圖 所 示 ； 本 系 統(tǒng) 還 設(shè) 計(jì) 了 十 個(gè)開 關(guān) 按 鍵 ， 作 為 溫 度 給 定 值 的 輸 入 端 口 ， 接 收 十 進(jìn) 制 數(shù) （ 觸 摸 屏 程 序 和 開 關(guān)按 鍵 電 路 分 別 如 下 圖 所 示 ） 。5） BFM1： 存 儲(chǔ) 由 BFM17 指 定 通 道 的 輸 入 數(shù) 據(jù) 當(dāng) 前 值 高 4 位 數(shù) 據(jù) ， 當(dāng) 前 值 數(shù) 據(jù) 以 二 進(jìn) 制 存 儲(chǔ) 。 同 時(shí) 在 編 程過 程 中 重 點(diǎn) 用 到 了 BFM數(shù) 據(jù) 緩 沖 存 儲(chǔ) 器 ， 具 體 分 布 情 況 如 表 24所 示 。1%（ 滿 量 程 177。 其 模 擬 量 輸 出 性 能 如 表 23所 示 。3） BFM17： b0： 指 定 由 模 擬 到 數(shù) 字 轉(zhuǎn) 換 的 通 道 （ CH1,CH2） 。表 24 FX2N2AD緩 沖 存 儲(chǔ) 器 的 功 能 及 分 配 BFM 內(nèi) 容6 編 號 b15b8 b7b4 b3 b2 b1 b00 保 留 輸 入 數(shù) 據(jù) 的 當(dāng) 前 值 （ 低 8位 ）1 保 留 輸 入 數(shù) 據(jù) 的 當(dāng) 前 值 （ 高 4位 ）216 保 留17保 留模 擬 到 數(shù)字 轉(zhuǎn) 換 開始模 擬 到 數(shù)字 轉(zhuǎn) 換 通道18 保 留BFM 說 明 ：1） BFM0： 存 儲(chǔ) 由 BFM17 指 定 通 道 的 輸 入 數(shù) 據(jù) 當(dāng) 前 值 低 8 位 數(shù) 據(jù) ， 當(dāng) 前 值 數(shù) 據(jù) 以 二 進(jìn) 制 存 儲(chǔ) 。1%（ 滿 量 程 4～ 20mA范 圍 ）轉(zhuǎn) 換 速 度 （ 與 順 空 程 序 同 步 動(dòng) 作 ）所 有 數(shù) 據(jù) 轉(zhuǎn) 換 和 參 數(shù) 設(shè) 置 的 調(diào) 整 可 通 過 FROM/TO指 令 完 成 。表 23 模 擬 量 輸 出 性 能 表項(xiàng) 目 電 壓 輸 入 電 流 輸 入模 擬 量 輸 入 范圍DC ： 0～ +10V（ 輸 入電 阻 200KΩ ）絕 對 最 大 輸 入 ： ,+15VDC ： 4～ +20mA（ 輸 入 電 阻250Ω ）絕 對 最 大 輸 入 ： 2mA,+60mA數(shù) 字 輸 出 12位 二 進(jìn) 制分 辨 率(10V/4000)(5V/4000)4μ A(20mA/4000)總 體 精 度177。 FX2N2AD 特 殊 功 能 模 塊FX2N2AD為 模 擬 量 輸 入 模 塊 ,有 兩 個(gè) 模 擬 量 輸 入 通 道 （ 分 別 為CH CH2） ， 每 個(gè) 通 道 都 可 進(jìn) 行 A/D轉(zhuǎn) 換 ， 將 模 擬 量 信 號 轉(zhuǎn) 換 成 數(shù) 字 量 信 號 ，其 分 辨 率 為 12位 。 其 內(nèi) 部 資 源 如 下 ：（ 1） 輸 入 繼 電 器 X（ X0~X27， 24 點(diǎn) ， 八 進(jìn) 制 ）（ 2） 輸 出 繼 電 器 Y（ Y0~Y27， 24 點(diǎn) ， 八 進(jìn) 制 ）（ 3） 輔 助 繼 電 器 M（ M0~M8255） [通 用 輔 助 繼 電 器 （ M0~M499） ]（ 4） 狀 態(tài) 繼 電 器 （ S0~S999）（ 5） 定 時(shí) 器 T（ T0~T255） （ T0~T245 為 常 規(guī) 定 時(shí) 器 ）（ 6） 計(jì) 數(shù) 器 C（ C0~C255）（ 7） 指 針 （ P/I） 見 表 21 和 表 22（ 8） 數(shù) 據(jù) 寄 存 器 D（ D0~D8255） （ D0~D199 為 通 用 型 ）表 21 定 時(shí) 器 中 斷 標(biāo) 號 指 針 表輸 入 編 號 中 斷 周 期 （ ms） 中 斷 禁 止 特 殊 輔 助 繼 電 器I6XX M8056I7XX M8057I8XX在 指 針 名 稱 的 XX 部 分 中 ， 輸入 10~99 的 整 數(shù) 。 它 有 27 條 基 本 指 令 ， 其 基 本 指 令 的執(zhí) 行 速 度 超 過 了 很 多 大 型 PLC。 用 戶 存 儲(chǔ) 器 容 量 可 擴(kuò) 展 到16K 步 。 FX3U PLCFX3U 系 列 PLC 是 FX 系 列 中 功 能 最 強(qiáng) 、 速 度 最 高 的 微 型 可 編 程 序 控 制器 。第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) PLC 選擇 根 據(jù) 設(shè) 計(jì) 方 案 的 分 析 ， 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 需 要 使 用 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 和 D/A 轉(zhuǎn) 換 器來 完 成 溫 度 采 樣 。 數(shù) 字 控 制 器 根 據(jù) 恒 溫 給 定值 Q0 與 實(shí) 際 加 熱 管 溫 度 Q 的 偏 差 e（ k） 按 積 分 分 離 PID 控 制 算 法 ， 得 到輸 出 控 制 量 u（ k） ， 控 制 晶 閘 管 導(dǎo) 通 時(shí) 間 ， 調(diào) 節(jié) 加 熱 管 溫 度 的 變 化 使 之 與 給定 恒 溫 值 一 致 ， 達(dá) 到 恒 溫 控 制 目 的 。（ 3） 測 溫 電 路 和 A/D 模 塊 ： 主 要 功 能 是 010V 溫度測量信號經(jīng) FX2NA/D 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入 PLC 處理。 圖 11 常 規(guī) PID 溫 度 控 制 系 統(tǒng) 的 結(jié) 構(gòu) 對 應(yīng) 圖 11 的 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) ， 確 定 總 體 設(shè) 計(jì) 方 案 如 圖 12 所 示 ：圖 12 總 體 設(shè) 計(jì) 方 案 該 總 體 方 案 主 要 由 以 下 幾 個(gè) 部 分 組 成（ 1） 觸 摸 屏 ： 主 要 功 能 是 設(shè) 定 和 顯 示 相 應(yīng) 的 溫 度 值 ， 以 及 停 止 和 開始 功 能 。 本 文 介 紹 了 以 PLC 為 核 心實(shí) 現(xiàn) PID 算 法 的 溫 度 控 制 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 方 法 。 所 以 ， 相 比 較 于 微 機(jī) 控 制 ， PLC 控 制 在過 程 控 制 方 面 更 具 有 優(yōu) 勢 。 以 微 機(jī) 為 核 心 控 制 系 統(tǒng) 雖 然 成 本 較 低 ，但 微 機(jī) 的 可 靠 性 和 抗 干 擾 性 較 差 而 使 其 硬 件 設(shè) 計(jì) 較 復(fù) 雜 。 其 重 復(fù) 性 差 ， 工 藝 要 求 難 以 保 證 ， 人 工 勞 動(dòng) 強(qiáng) 度 大 。在 工 業(yè) 生 產(chǎn) 過 程 中 ， 加 熱 管 溫 度 控 制 是 十 分 常 見 的 。 人 工智 能 的 研 究 目 標(biāo) 正 是 利 用 計(jì) 算 機(jī) 來 實(shí) 現(xiàn) 、 模 擬 這 些 智 能 行 為 ,通 過 人 腦 與計(jì) 算 機(jī) 協(xié) 調(diào) 工 作 ,以 人 機(jī) 結(jié) 合 的 模 式 ,為 解 決 十 分 復(fù) 雜 的 問 題 尋 找 最 佳 的 途徑 。在 生 產(chǎn) 實(shí) 踐 中 ,自 動(dòng) 化 給 人 們 帶 來 了 極 大 的 便 利 和 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 上 的 保 證 ,同 時(shí) 也 減 輕 了 人 員 的 勞 動(dòng) 強(qiáng) 度 ,減 少 了 人 員 上 的 編 制 ?？颇浚壕C合控制系統(tǒng)題目：溫度控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)姓 名： LC 學(xué) 號： 系 別： 班 級： 完成時(shí)間： 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院電子信息工程學(xué)院1目 錄 前言 ............................................................................................................1第一章 系統(tǒng)總體方