【正文】 ，顯示電子學(xué)，人們郵電出版社，2002指導(dǎo)教師審核意見：教研室主任簽字： 年 月 日摘 要可編程控制器是一種應(yīng)用很廣泛的自動(dòng)控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)融為一體，具有控制力強(qiáng)、操作靈活方便、可靠性高、適宜長期連續(xù)工作的特點(diǎn)，非常適合溫度控制的要求。第四章，系統(tǒng)軟件編程：對(duì)編程的思路和各個(gè)編程部分的任務(wù)、組成、流程圖和梯形圖進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并對(duì)編程用軟件的安裝進(jìn)行了說明。圖3串級(jí)控制系統(tǒng)方框圖設(shè)計(jì)（論文）提綱安排：第一章 緒論：對(duì)課題研究背景國內(nèi)外發(fā)展前景進(jìn)行了闡述，并分別從基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，基于PLC 的溫度控制系統(tǒng)，基于工控機(jī)（IPC）的溫度控制系統(tǒng)，集散型溫度控制系統(tǒng)（DCS），現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）等介紹當(dāng)前溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r。其各個(gè)部分的組成連接如圖2所示。圖1 調(diào)溫總體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)硬件組成由PC機(jī)、PLC控制器、晶閘管調(diào)功器、加熱爐對(duì)象等組成；加熱爐對(duì)象由溫度內(nèi)膽、夾套、加熱器、溫度檢測(cè)變送器等組成。目前，國外溫度控制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度、智能化、小型化等方面快速發(fā)展。它們主要具有如下的特點(diǎn)：①是適應(yīng)于大慣性、大滯后等復(fù)雜溫度控制系統(tǒng)的控制；②是能夠適應(yīng)于受控?cái)?shù)學(xué)模型難以建立的溫度控制系統(tǒng)的控制；③是能夠適應(yīng)于受控系統(tǒng)過程復(fù)雜、參數(shù)時(shí)變的溫度控制系統(tǒng)的控制；④是溫度控制系統(tǒng)普遍采用自適應(yīng)控制、自校正控制、模糊控制、人工智能等理論及計(jì)算機(jī)技術(shù)，運(yùn)用先進(jìn)的算法，適應(yīng)的范圍廣泛；⑤是溫度控制器普遍具有參數(shù)自整定功能。國外溫度控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，并在智能化、自適應(yīng)、參數(shù)自整定等方面取得成果。而適應(yīng)于較高控制場(chǎng)合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并在儀表控制參數(shù)的自整定方面，國外已有較多的成熟產(chǎn)品。目前我國在這方面總體技術(shù)水平處于20實(shí)際50年代中后期水平，成熟產(chǎn)品主要以‘點(diǎn)位’控制及常規(guī)的PID控制為主。這也是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所重點(diǎn)研究的內(nèi)容。隨著PLC功能的擴(kuò)充，在許多PLC控制器中都擴(kuò)充了PID控制功能，因此在邏輯控制與PID控制混合的應(yīng)用場(chǎng)所中采用PLC控制是較為合理的，通過采用PLC來對(duì)它們進(jìn)行控制不僅具有控制方便、簡單和靈活性大的優(yōu)先，而且可以大幅度提高被測(cè)溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。例如：在冶金工業(yè)、化工工業(yè)、電力工業(yè)、機(jī)械加工和食品加工等許多領(lǐng)域，都需要對(duì)各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐的溫度進(jìn)行控制。日程安排： . 8 認(rèn)真收集有關(guān)資料，完成開題報(bào)告 提出總體方案并進(jìn)行論證 論文主體設(shè)計(jì) 論文撰寫，完成初稿 程序調(diào)試和修改論文. 7 編寫設(shè)計(jì)說明書，準(zhǔn)備答辯提綱，進(jìn)行答辯主要參考文獻(xiàn)和書目：[1] 樓順天、姚若玉、沈俊霞，西安電子科技大學(xué)出版社，2008[2] 黃友銳、曲立國，PID控制器參數(shù)整定與實(shí)現(xiàn)，科學(xué)出版社，2010[4] 盧京潮，自動(dòng)化控制原理，西北工業(yè)大學(xué)出版社，2009[5] 周美蘭、周封、王岳宇，PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì)，科學(xué)出版社，2009[6 ] 李科，溫控系統(tǒng)的智能PID控制算法研究，[碩士論文]，中華科技大學(xué)，2006[7] 吳長勝，基于PLC控制的加熱爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，[學(xué)士論文]，貴州師范大學(xué)，2006[8] 李世斌、李宏偉，PLC在鍋爐控制中的應(yīng)用、自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2003年第22卷第1期 [9] 歐祖鴻，基于Wincc和S7200的溫度測(cè)控系統(tǒng)，[學(xué)士論文]，重慶科技學(xué)院，2010[10] 廖常初，PLC 編程及應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社，2005[11] 顧占松、陳鐵年，可編程控制器原理與應(yīng)用，北京國防工業(yè)出版社，1996[12] 王偉、張晶逃、柴天佑，PID參數(shù)先進(jìn)整定方法綜述，自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2000,5（26）347~355[13] 胡學(xué)林，可編程控制器教程，電子工業(yè)出版社，2005[14] 張揚(yáng)、蔡春偉、孫明健，S7200PLC原理與應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，2007[15] Jurgen Muiler、張懷勇，西門子自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)戰(zhàn)，人民郵電出版社，2007指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日教研室主任簽字： 年 月 日本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告（綜述）題 目：基于PLC的加熱爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)本課題來源及研究現(xiàn)狀：隨著現(xiàn)代工業(yè)的逐步發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度、壓力、流量和液位是四種最常見的過程變量。為提高系統(tǒng)對(duì)負(fù)荷變化較大或其他擾動(dòng)比較劇烈時(shí)的控制質(zhì)量，采用串級(jí)控制方案，主、副控制器采用PID控制算法，手動(dòng)整定或自整定PID參數(shù)，實(shí)時(shí)計(jì)算控制量，控制加熱裝置，使加熱爐溫度為80℃左右，并能實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度值。圖1加熱爐溫度系統(tǒng)加熱器采用傳統(tǒng)的價(jià)格較低的電阻板加熱，水系統(tǒng)是加速加熱爐溫度恒定。通過本畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能進(jìn)行分析和解決實(shí)際問題的能力，使學(xué)生受到PLC系統(tǒng)開發(fā)的綜合訓(xùn)練，達(dá)到能夠進(jìn)行PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施的目的。本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）任 務(wù) 書基于PLC的加熱爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題目: 基于PLC的加熱爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原始依據(jù)(包括設(shè)計(jì)（論文）的工作基礎(chǔ)、研究條件、應(yīng)用環(huán)境、工作目的等)：溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從國內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來講，總體發(fā)展水平仍然不高，同國外的日本、美國、德國等先進(jìn)國家相比，仍然有著較大的差距。加熱爐的溫度控制系統(tǒng)具有較大的容量滯后，采用單回路控制往往會(huì)出現(xiàn)較大的動(dòng)態(tài)偏差，很難達(dá)到好的控制效果，為提高系統(tǒng)對(duì)負(fù)荷變化較大或其他擾動(dòng)比較劇烈時(shí)的控制質(zhì)量，采用基于PLC的雙閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)來提高加熱爐的燃燒效率。主要內(nèi)容和要求（包括設(shè)計(jì)（研究）內(nèi)容、主要指標(biāo)與技術(shù)參數(shù)，并根據(jù)課題性質(zhì)對(duì)學(xué)生提出具體要求）： 如圖1所示的加熱爐，它是由溫度內(nèi)膽、夾套、加熱器、溫度檢測(cè)變送器組成。通過檢測(cè)內(nèi)膽和夾套的溫度來控制電阻板兩端的電壓變化，使?fàn)t溫達(dá)到設(shè)定值。畢業(yè)論文中需有與本課題有關(guān)的國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)，硬件的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)， PLC控制程序設(shè)計(jì)（I/O地址分配，程序流程圖），總結(jié)。其中，溫度是一個(gè)非常重要的過程變量。這方面的應(yīng)用大多是基于單片機(jī)進(jìn)行的PID控制，然而單片機(jī)控制的DDC系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，特別是設(shè)計(jì)到邏輯方面更不是其長處，然而PLC在這方面卻是公認(rèn)的最佳選擇。因此，PLC對(duì)溫度的控制是一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到的控制問題。溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從溫度控制來講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國、德國等先進(jìn)國家相比有著較大的差距。它只能適應(yīng)一般的溫度控制，難以控制滯后、復(fù)雜、時(shí)變溫度系統(tǒng)。但由于國外技術(shù)保密及我國開發(fā)工作的滯后還沒有開發(fā)出性能可靠的自整定軟件，控制參數(shù)大多靠人工經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試確定。日本、美國、德國、瑞典等技術(shù)領(lǐng)先的國家，都生產(chǎn)出了一批商品化得，性能優(yōu)異的溫度控制器及儀器儀表，并在各行業(yè)廣泛應(yīng)用。有的還具有自學(xué)習(xí)功能，能夠根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)及控制對(duì)象的變化情況，自動(dòng)調(diào)整相關(guān)參數(shù)，以保證控制效果的最優(yōu)化；⑥是具有控制精度高、抗干擾力強(qiáng)、魯棒性好的特點(diǎn)。課題研究目標(biāo)、內(nèi)容、方法和手段：本課題研究的主要目標(biāo)是采用串級(jí)控制方案，主、副控制器采用PID控制算法，手動(dòng)整定或自整定PID參數(shù)，實(shí)時(shí)計(jì)算控制量，控制加熱裝置，使加熱爐溫度為80℃左右，并能實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度值，其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。總體方案是采用PLC控制器來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行總體控制，溫度變送器采集夾套和內(nèi)膽溫度信號(hào)；兩個(gè)數(shù)顯儀表分別對(duì)夾套溫度和內(nèi)膽溫度的實(shí)際值進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；兩個(gè)啟動(dòng)按鈕對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行與停止進(jìn)行手動(dòng)控制；指示燈來顯示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)；模擬量擴(kuò)展模塊承擔(dān)兩個(gè)模擬量輸入和一個(gè)模擬量輸出的任務(wù)；調(diào)功器根據(jù)PLC的控制信號(hào)對(duì)加熱器進(jìn)行控制，來實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制。圖2 設(shè)計(jì)總體方案連接圖加熱爐溫的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程是：首先溫度傳感器將加熱爐的溫度轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，PLC的擴(kuò)展模塊EM235將送過來的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為西門子S7200PLC可識(shí)別的數(shù)字量，夾套溫度主給定量SV1與夾套溫度主反饋量PV1比較后得到誤差信號(hào)e1，然后PLC將系統(tǒng)給定的溫度值與反饋回來的溫度值進(jìn)行比較并經(jīng)過PID運(yùn)算處理，輸出控制量OUT1作為副控制器的給定，并與內(nèi)膽溫度副反饋量PV0進(jìn)行比較得到誤差信號(hào)e0，經(jīng)?？刂破鬟M(jìn)行PID運(yùn)算輸出控制量OUT0作為晶閘管調(diào)功器的輸入信號(hào)，來控制輸出電壓的變化，從而控制內(nèi)膽加熱器上電壓的高低，實(shí)時(shí)控制內(nèi)膽溫度副被控量和夾套溫度主被控量，構(gòu)成雙閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。第二章 設(shè)計(jì)總體方案：簡單的從硬件部分和軟件部分介紹了系統(tǒng)的工作原理，并對(duì)PID控制算法做了基本介紹，簡單闡述了PID運(yùn)算在本設(shè)計(jì)中的用法，和對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了確定第三章，系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)：介紹了硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的組成和連線圖，對(duì)系統(tǒng)所用到的硬件進(jìn)行了介紹和選型。第五章，總結(jié)。本文先從課題研究背景說起，通過幾個(gè)溫控系統(tǒng)簡單介紹了國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。實(shí)驗(yàn)證明，以PLC作為控制核心，在通過PLC編程控制溫度對(duì)象，這種設(shè)計(jì)方式可以方便快捷的設(shè)計(jì)出符合要求的溫度控制系統(tǒng)。關(guān)鍵字： S7200PLC；EM235；溫度控制系統(tǒng)AbstractWith the continuous development of the industrial automatization, people’s requirements for automatics bee higher and higher. In recent years, rapid growing puter technology has been widely used, but in the meantime, traditional industrial control software has critical shortings such as long development cycle, low reusability, high price and costly modifications. As more and more automatic equipments are applied and the requirements for industrial control software are higher and higher, the traditional industrial control software can not meet the demand of consumers any more. How to design a flexible and effective automatic control system speedily and conveniently by using industrial control software has bee a very important task. PLC (programmable logic controller) is a kind of wildly used automatic control device, and it bines traditional relay control technology, puter technique and munication technology, and it characterized by strong control ability, flexible operation, high reliability and suitable for continuous working. This thesis introduces the principles, design and application of each module from the selection, design, and application of hardware, and selection, pile of software in details. Experiments prove that use PLC as the control centre and control temperature object through programming by PLC, we can design desirable temperature control system conveniently and flexiblely. Key words: S7200PLC。 temperature control system.目 錄第一章緒論 1 1 溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r 1 3第二章 設(shè)計(jì)總體方案及控制算法描述 4 4 4 5 PID控制算法 6 PID算法 7 8 PID參數(shù)整定 10第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 12 系統(tǒng)的硬件組成 12 12