【正文】 進(jìn)行 PID調(diào)節(jié)。根據(jù)反復(fù)的試湊，調(diào)出比較好的結(jié)果是P=120. I= D=。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)。 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。1）整定比例控制 3~10 滯后較大 積分時(shí)間（分鐘） 規(guī)律的選擇經(jīng)驗(yàn)法又叫現(xiàn)場(chǎng)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(duì)于溫度控制系統(tǒng)，工程上已經(jīng)有大量的經(jīng)驗(yàn)，其規(guī)律如表412所示。一般可以通過(guò)理論計(jì)算來(lái)確定，但誤差太大。程序如下：ROUND這一過(guò)程是實(shí)數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程。 回路輸出變量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換本設(shè)計(jì)中，利用回路的輸出值來(lái)設(shè)定下一個(gè)周期內(nèi)的加熱時(shí)間。另外一種實(shí)現(xiàn)方法就是，在歸一化的時(shí)候，值域大小可以縮小10倍，那么，填寫(xiě)目標(biāo)溫度的 時(shí)候就可以把實(shí)際值直接寫(xiě)進(jìn)去[19]。 ——值域大小，為最大允許值減去最小允許值。 ——未標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)數(shù)值。~。 AIW0, AC1DTR其轉(zhuǎn)換程序如下:MOVW使用指令DTR就可以了。 傳感器輸入的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)EM231轉(zhuǎn)換后，是一個(gè)整數(shù)值，他的值大小是實(shí)際溫度的把A/D模擬量單元輸出的整數(shù)值的10倍。在本文中，經(jīng)過(guò)測(cè)量的溫度 信號(hào)被轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)溫度值才是過(guò)程變量，所以，這兩個(gè)數(shù)不在同一個(gè)數(shù)量值，需要他們作比較，那就必須先作一下數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。回路輸入輸出變量的數(shù)值轉(zhuǎn)換方法本文中，設(shè)定的溫度是給定值SP，需要控制的變量是爐子的溫度。 ~1) 過(guò)程變量前值（PVn1） 實(shí)數(shù) 單位為min，必須是正數(shù)28 微分時(shí)間（Td） 實(shí)數(shù) 單位為s，必須是正數(shù)20 采樣時(shí)間（Ts） 實(shí)數(shù) ~12 輸出值（Mn） 實(shí)數(shù) ~4 過(guò)程變量（PVn） 數(shù)據(jù)類(lèi)型 PID指令回路表偏移地址PID回路在PLC中的地 址分配情況如表48所示。指令的兩個(gè)操作數(shù)TBL和LOOP，TBL是回路表的起始地址，本文采用的是VB100，因 為一個(gè)PID回路占用了32個(gè)字節(jié)，所以VD100到VD132都被占用了。 PID指令表格式 PID回路指令名稱(chēng)見(jiàn)表47。 PID在PLC中的回路指令現(xiàn)在很多PLC已經(jīng)具備了PID功能，STEP 7 Micro/WIN就是其中之一有的是專(zhuān)用模塊，有些是指令形式。故可利用PLC中的PID指令實(shí)現(xiàn)位置式PID控制算法量[18]。 稱(chēng)為微分項(xiàng)；上式中，積分項(xiàng) 是包括第一個(gè)采樣周期到當(dāng)前采樣周期的所有誤差的累積值[17]。 稱(chēng)為比例項(xiàng)； 離散化形式所以PID輸出經(jīng)過(guò)離散化后，它的輸出方程為:，其離散化的規(guī)律如表45所示：表 45PID調(diào)節(jié)器的傳輸函數(shù)為： ——積分系數(shù)I。 ——比例系數(shù)P。 ()上式中, PID控制算法如圖41所示，PID控制器可調(diào)節(jié)回路輸出，使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。避免較大的誤差出現(xiàn)，微分控制不能消除余差。在微分控制(D)中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。在積分控制(I)中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。人們?cè)趹?yīng)用的過(guò)程中積累了許多的經(jīng)驗(yàn)，PID的研究已經(jīng)到達(dá)一個(gè)比較高的程度。在微控制階段，占空比就根據(jù)溫差 不停地變化。程序采用的是粗調(diào)和微控兩段式控制方式。采樣后，根據(jù)溫差的大小進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)化得到一個(gè)加熱時(shí)間（010秒）作為下一個(gè)加熱周期的加熱時(shí)間。PWM信號(hào)仍然是數(shù)字的，因?yàn)樵诮o定的任何時(shí)刻，滿幅值的直流供電要么完全有(ON)，要么完全無(wú)(OFF) [16]。PWM是一種對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。圖 39系統(tǒng)塊的設(shè)置如下，需要注意的是，PLC的地址默認(rèn)是2，但本設(shè)計(jì)中需要 用到的地址是1，如圖38。 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置系統(tǒng)塊用來(lái)設(shè)置S7200 CPU的系統(tǒng)選項(xiàng)和參數(shù)等。如果想改變編程界面的語(yǔ)言，可在軟件的主界面的工具欄中選擇tools目錄下選擇option選項(xiàng)，在出現(xiàn)的界面中選擇general,然后在右下角就可以選擇中文了。用戶可以利用該軟件開(kāi)發(fā)程序，也可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)，該 軟件是SIMATIC S7200擁護(hù)不可缺少的開(kāi)發(fā)工具 7MWIN32 在開(kāi)始安裝的時(shí)候是選擇語(yǔ)言界面，這時(shí)候沒(méi)有選擇中文的，但可以先選擇其他語(yǔ)言，見(jiàn)圖35。 STEP 7MWIN32編程軟件是基于Windows的應(yīng)用軟件，是西門(mén)子公司專(zhuān)門(mén)為SIMTIC S7200系列PLC設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的。為了使DIP開(kāi)關(guān)設(shè)置起作用，用戶需要給PLC的電源斷電再通電。對(duì)于EM231 4TC模塊，SW1～SW3用于選擇熱電偶類(lèi)型，見(jiàn)表33 。EM231模塊需要用戶通過(guò)DIP開(kāi)關(guān)進(jìn)行選擇的有：熱電偶的類(lèi)型、斷線檢查、測(cè)量單位、冷端補(bǔ)償和開(kāi)路故障方向，用戶可以很方便地通過(guò)位于模塊下部的組 態(tài)DIP開(kāi)關(guān)進(jìn)行以上選擇，如圖32所示。EM231熱電偶模塊提供一個(gè)方便的，隔離的接口，用于七種熱電偶類(lèi)型：J、K、E、N、S、T和R型，它也允許連接微小的模擬量信號(hào)(177。 EM 231模擬量輸入模塊傳感器檢測(cè)到溫度轉(zhuǎn)換成0～41mv的電壓信號(hào)，系統(tǒng)需要配置模擬量輸入模塊把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)再送入PLC中進(jìn)行處理。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶我國(guó)從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)， 并指定S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國(guó)家標(biāo) 準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。 傳感器熱電偶是一種感溫元件，它直接測(cè)量溫度，并把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào)。它具有24個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)。其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴(kuò)展單元、編程器、存儲(chǔ)卡、寫(xiě)入器、文本顯示器等。第三章 PLC的電源將外部供給的交流電轉(zhuǎn)換成供CPU、存儲(chǔ)器等所需的直流電，是整個(gè)PLC的能源供給中心。目前PLC制造廠家大都開(kāi)發(fā)了計(jì)算機(jī)輔助PLC編程支持軟件， 當(dāng)個(gè)人計(jì)算機(jī)安裝了PLC編程支持軟件后，可用作圖形編程器，進(jìn)行用戶程序的編輯、修改，并通過(guò)個(gè)人計(jì)算機(jī)和PLC之間的通信接口實(shí)現(xiàn)用戶程序的雙向傳 送、監(jiān)控PLC運(yùn)行狀態(tài)等。4)編程裝置編程器作用是將用戶編寫(xiě)的程序下載至PLC的用戶程序存儲(chǔ)器，并利用編程器檢查、修改和調(diào)試用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行過(guò)程，顯示PLC狀態(tài)、內(nèi)部器件 及系統(tǒng)的參數(shù)等。PLC還提供了各種各樣的特殊的I/O模塊，如熱電阻、熱電偶、高速計(jì)算器、位置控制、以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線、溫度控制、中斷控制、聲音輸出、打印機(jī)等專(zhuān)用 型或智能型模塊，用以滿足各種特殊功能的控制要求。按 I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊的規(guī)格和數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受PLC所能管理的配置能力，即底版的限制。 輸入模塊和輸出模塊通常稱(chēng)為I/O模塊或I/O單元。3) 輸入輸出模塊PLC中的存儲(chǔ)器一般包括系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器兩部分。2)CPU在很大程度上決定了PLC的整體性能，如整個(gè)系統(tǒng)的控制規(guī)模、工作速度和內(nèi)存容量。1)模塊式PLC一般由CPU模塊、I /O模塊、內(nèi)存模塊、電源模塊、底版或機(jī)架組成。 邏輯、運(yùn)動(dòng)、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)功能的多功能 可編程控制器的基本組成PLC從組成形式上一般分為整體式和模塊式兩種。 處理速度提高，向多功能及聯(lián)網(wǎng)通信發(fā)展第四代 產(chǎn)品系列化第三代 邏輯控制功能第二代 功能第一代 可編程控制器功能表代次如今，世界各國(guó)的一些著名的電氣工廠幾乎都在生產(chǎn)可編程控制器[11]?？删幊炭刂破髯詥?wèn)世以來(lái)，發(fā)展極為迅速。1968年，美國(guó)的汽車(chē)制造公司通用汽車(chē)公司(GM)提出了研制一種新型控制器的要求，并從用戶角度提出新一代控制器應(yīng)具備十大條件，立即引起了開(kāi)發(fā)熱潮。20世紀(jì)60年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，但由于價(jià)格高、輸入輸出電路不匹配、編程難度大，未能在工業(yè)領(lǐng)域中獲得推廣?？删幊炭刂破?PLC)是繼承計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)為一體的新型自動(dòng) 裝置。第八章,對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)。第六章，介紹了組態(tài)畫(huà)面的設(shè)計(jì)方法。第四章，介紹了本論文中用到的一些算法技巧和思想，包括PWM、PID控制、PID在PLC中的使用方法以及PID的參數(shù)整定方法。第二章，簡(jiǎn)單概述了PLC的基本概念以及組成。本論文主要是利用PLC S7200 采用PID控制技術(shù)做一個(gè)溫度控制系統(tǒng)，要求穩(wěn)定誤差不超過(guò)正負(fù)1℃，并且用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控。日本、美國(guó)、德國(guó)、瑞典等技術(shù)領(lǐng)先，都生產(chǎn)出了一批商品化的、性能優(yōu)異的溫度控制器及儀器儀表，