【正文】
和特點(diǎn) 在工程實(shí)際中,應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制,簡稱 PID 控制,又稱 PID 調(diào)節(jié)??厣蜿柪砉ご髮W(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 制系統(tǒng)的性能可以用穩(wěn)、準(zhǔn)、快三個(gè)字 來描述。 階躍響應(yīng) 階躍響應(yīng)是指將一個(gè)階躍輸入( step function)加到系統(tǒng)上時(shí),系統(tǒng)的輸出。如果沒有眼睛,就沒有 了反饋回路,也就成了一個(gè)開環(huán)控制系 統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的例子很多。 閉環(huán)控制系統(tǒng) 閉環(huán)控制系統(tǒng) (closedloop control system)的特點(diǎn)是系統(tǒng)被控對(duì)象的輸出(被控制量 )會(huì)反送回來影響控制器的輸出,形成一個(gè)或多個(gè)閉環(huán)。 開環(huán)控制系統(tǒng) 開環(huán)控制系統(tǒng) (openloop control system)是指被控對(duì)象的輸出 (被控制量 )對(duì)控制器 (controller)的輸出沒有影響。 可編程控制器 (PLC) 是利用其閉環(huán)控 制模塊來實(shí)現(xiàn) PID控制,而可編程控制器 (PLC)可以直接與 ControlNet 相連,如 Rockwell 的 PLC5等。目前, PID 控制及其控制器或智能 PID 控制器 (儀表)已經(jīng)很多,產(chǎn)品已在工程實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用,有各種各樣的 PID 控制器產(chǎn)品,各大公司均開發(fā)了具有 PID參數(shù)自整定功能的智能調(diào)節(jié)器 (intelligent regulator),其中 PID 控制器參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整是通過智能化調(diào)整或自校正、自適應(yīng)算法來實(shí)現(xiàn)。比如壓力控制系統(tǒng)要采用壓力傳感器。控制器的輸出經(jīng)過輸出接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu),加到被控系統(tǒng)上;控制系統(tǒng)的被控量,經(jīng)過傳感器,變送器,通過輸入接口送到控制器。自動(dòng)控制系統(tǒng)可分為開環(huán)沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。同時(shí),控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個(gè)階段。 輸出控制 PID 算法的輸出是一個(gè)百分量,在輸出周期內(nèi)按照這個(gè)百分量進(jìn)行輸出,將這個(gè)數(shù)據(jù)送到 PLC 以后,由 CPU221 模塊輸出給固態(tài)繼電器,最終控制電熱爐電源的通斷。溫度控制的核心算法是PID 算法,用數(shù)字式的算法來實(shí)現(xiàn)。然后用一根電纜將 PLC 和計(jì)算機(jī)串口連接到一起。 溫度采集 將鉑電阻 Pt100 放到電熱爐中,采集到一個(gè)電壓信號(hào),然后通過變送器轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)送入 PLC(模擬量模塊)中, PLC 和 Windows 用 Prodave 方式通信,送入 VB 程序中以后就可以轉(zhuǎn)化成溫度數(shù)值了。將輸出結(jié)果送入 PLC 中,最終來控制電熱爐。 本課題的研究內(nèi)容 利用 VB 編程和 PLC 平臺(tái)和上位微機(jī)的 WINDOWS 應(yīng)用軟件進(jìn)行電熱爐的溫度控制。 關(guān)鍵詞 : PLC; VB; PID 算法; Prodave; 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 II Abstract This design can achieve temperature control of the electric furnace, this paper describes the theory of PID algorithm and the features of PLC, VB hard, Software. PID algorithm is used to control the solidstate relay in the program. Platinum resistance collect temperature and pare the real temperature data with the temperature which is set (target temperature). And then give the results to PID algorithm, based on the output of PID algorithm, solidstate relay is controlled by the result of the links broken, and monitor VB platform PC. PLC is a industrial equipment which is a high cost performance, This design uses PLC of Siemens S7200 series, CPU221 module, Analog EM231 module. In VB form , the PID parameters can be set and it can be seen in the curves which discribe the dynamic changes of temperature and the curve of temperature setting. Showed lots of scene information, these two lines can optimize PID parameters, and then receive data which can reflect ideal quadratic curve oscillation . The data made the control process more flexible, accurate, so this system can be adapt to the different industrial environment. KEY WORDS: PLC; VB; PID Algorithm; Prodave; 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 III 目 錄 1 緒 論 ....................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 PLC 是一種具有較高性價(jià)比的工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備,本設(shè)計(jì)使用了西門子公司S7200 系列的 PLC, CPU221 模塊、模擬量 EM231 模塊。沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 I 摘 要 本設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)電熱爐的恒溫控制,文中詳細(xì)介紹了 PID 算法的原理以及PLC、 VB 等硬、軟件的特性。在程序中利用 PID 算法對(duì)固態(tài)繼電器輸出占空比進(jìn)行控制,鉑電阻可進(jìn)行溫度采集并將采集到的溫度數(shù)據(jù)和設(shè)定的溫度值(目標(biāo)溫度值)進(jìn)行比較,將比較結(jié)果輸入到 PID 算式中,根據(jù) PID 算式的輸出結(jié)果來控制固態(tài)繼電器的“通”、“斷”,實(shí)現(xiàn) VB 平臺(tái)的上位機(jī)監(jiān)控。 在 VB 窗體中,可以進(jìn)行 PID 參數(shù)設(shè)定,我們可以看到溫度變化的動(dòng)態(tài)曲線圖和設(shè)定溫度的曲線,這兩條線就能表現(xiàn)出很多現(xiàn)場信息,從而對(duì) PID 參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化整定,得到幾組較好 反映理想二次振蕩曲線的數(shù)據(jù),這幾組數(shù)據(jù)使控制過程更加靈活、準(zhǔn)確,從而使本系統(tǒng) 適應(yīng)不同的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境。 本課題的研究意義及背景 .......................................................................... 1 本課題的研究內(nèi)容 ...................................................................................... 1 2 基于 Prodave 和西門子 PLC 的爐溫控制的設(shè)計(jì)方案 ......................................... 2 設(shè)計(jì)方案 ...................................................................................................... 2 PID 算法的描述 ........................................................................................... 2 3 西門子 S7200 系列 PLC 及相關(guān)硬件 ................................................................... 7 PLC 的介紹 .................................................................................................. 7 PLC 的歷史及展望 ........................................................................... 7 典型的 PLC 產(chǎn)品 .............................................................................. 9 西門子 S7200 系列 PLC .......................................................................... 10 西門子 S7200 系列 PLC CPU221 模塊 ........................................ 11 西門子 S7200 系列 PLC EM231 模塊 .......................................... 13 變送器介紹 ................................................................................................ 14 固態(tài)繼電器 ................................................................................................ 15 鉑電阻 Pt100.............................................................................................. 16 4 PLC 與 VB 的通信 .................................................................................................. 18 S7200 系列 PLC 監(jiān)控的主要方法 .......................................................... 18 用 Prodave 軟件包實(shí)現(xiàn)通信連接 ............................................................. 18 5 基于 Microsoft Visual Basic 的程序設(shè)計(jì) ............................................. 20 Visual Basic 的發(fā)展 ............................................................................. 20 界面設(shè)計(jì) .................................................................................................... 20 窗體設(shè)計(jì) .......................................................................................... 21 添加控件 .......................................................................................... 22 程序設(shè)計(jì) .................................................................................................... 24 6 硬件連接及軟件測(cè)試 ........................................................................................... 27 初步測(cè)試及硬件連接 ................................................................................ 27 完成測(cè)試 .................................................................................................... 28 7 結(jié)論 .................................................................