【正文】 控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免被控量的嚴(yán)重超調(diào)。其原因是由于存在有較大的慣性組件 或有滯后組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。 （ 3）微分（ D）控制 在微分控制中 ,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。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大，使穩(wěn) 態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差 ,在控制器中必須引入 “ 積分項(xiàng) ” 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (畢業(yè)論文 ) 4 （ 2）積分（ I）控制 在積分控制中 ,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。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象，或不能通過(guò)有效的測(cè)量手段來(lái)獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí) ,最適合采用 PID 控制 技術(shù)。 PID 控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差 ,利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量來(lái)進(jìn)行控制。 PID 調(diào)節(jié)規(guī)律是連續(xù)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)校正的 一種有效方法，它的參數(shù)整定方式簡(jiǎn)便，結(jié)構(gòu)改變靈活（如可為 PI 調(diào)節(jié)， PD 調(diào)節(jié) 等）。 PID 控制原理 PID 控制器基本概念 在過(guò)程控制中，按偏差的比例（ P）、積分（ I）和微分（ D）進(jìn)行控制的 PID 控制器（亦稱 PID 調(diào)節(jié)器）是應(yīng)用最廣泛的一種自動(dòng)控制器。一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負(fù) 反饋，又稱負(fù)反饋控制系統(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(lái)影響控制器的輸出 ,形成一個(gè)或多個(gè)閉環(huán)。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (畢業(yè)論文 ) 3 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 閉環(huán)控制系統(tǒng)特點(diǎn) 控制系統(tǒng)一般包括開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。因此本設(shè)計(jì)選用西門子 S7200 PLC 來(lái)控制電烤箱 的溫度。另一種是基于單片機(jī)進(jìn)行 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 , 特別是涉及到邏輯控制方面更不是其長(zhǎng)處 , 而 PLC 在這方面卻是公認(rèn)的最佳選擇?，F(xiàn)在，我國(guó)在溫度等控制儀表業(yè)與國(guó)外還有著一定的差距。目前，我國(guó)在這方面總體技術(shù)水平處于 20 世紀(jì) 80 年代中后期水平。 目前，國(guó)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。 技術(shù)綜述 自 70 年代以來(lái)，由于工業(yè)過(guò)程控制的需要，特別是在電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及自動(dòng)控制理論和設(shè)計(jì)方法發(fā)展的推動(dòng) 下 ，國(guó)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。 D / AA / DP I D 控 制 器 固 態(tài) 繼 電 器溫 度 傳 感 器電 烤 箱S P nP V nM n c ( t )M ( t )P v ( t )e n 圖 電烤箱溫度控制系統(tǒng)方框圖 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (畢業(yè)論文 ) 2 電烤箱 溫度 控制 實(shí)現(xiàn)過(guò)程是 :首先 溫度 傳感器將 電烤箱 的 溫度 轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)， PLC主控 系統(tǒng) 內(nèi)部的 A/D 將送進(jìn)來(lái)的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為 西門子 S7200 PLC 可識(shí)別的數(shù)字量，然后 PLC 將 系統(tǒng) 給定的 溫度 值與反饋回來(lái)的 溫度 值進(jìn)行 比較并經(jīng)過(guò) PID 運(yùn)算 處理 后 ，給固態(tài)繼電器輸入端一個(gè)控制信 號(hào)控制固態(tài)繼電器的輸出端導(dǎo)通與否從而使電烤箱開始加熱或停止加熱， 既 電烤箱 溫度 控制 得到實(shí)現(xiàn)。 本課題類型屬于工程設(shè)計(jì)型 題目， 用電烤箱來(lái)模擬加熱爐， 通過(guò)本設(shè)計(jì)可以熟悉并掌握西門子 S7200 PLC 的原理與功能以及它的編程語(yǔ)言，以自動(dòng)控制理論為指導(dǎo)思想，解決工業(yè)生產(chǎn)及生活中溫度控制的問(wèn)題。而 PLC 本身優(yōu)異的性能使基于 PLC控制 的 溫度 控制 系統(tǒng) 變的經(jīng)濟(jì)高效穩(wěn)定且維護(hù)方便。由于許多實(shí)踐現(xiàn)場(chǎng)對(duì)溫度的影響是多方面的，使得溫度的控制比較復(fù)雜 ， 傳統(tǒng)的 加熱 爐電氣 控制 系統(tǒng) 普遍采用繼電器 控制 技術(shù)，由于采用固定接線的硬件實(shí)現(xiàn)邏輯 控制 ，使 控制 系統(tǒng) 的體積增大，耗電多，效率不高且易出故障，不能保證正常的工業(yè)生產(chǎn)。 關(guān)鍵詞： 西門子 S7200 PLC、 EM23 PID、溫度傳感器、 固態(tài)繼電器 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (畢業(yè)論文 ) II PLCbased temperature control system design Abstract Temperature control system has been widely used in the industry controlled field, as the temperature control system of boilers and welding machines in steel works、 chemical plant、heatengine plant etc. Heatingstove temperature control has also been applied wildly in all kinds of fields. In general, the MCU takes advantage of their strong versatility and adaptability in data collection, data processing and so on. Yet the hardware and software design of DDC system controlled by MCU is somewhat plicated, it’s not an advantage especially related to logic control, however it is accepted as the best choice when mentioned to PLC. The furnace temperature of heatingstove is a large inertia system, so generally using PID adjusting to control. With the expanding of PLC function, the control function in many PLC controllers has been expanded. Therefore it is more reasonable to apply PLC controlling in the applicable fields where logical control and PID control blend together. The design is to e to simulate Heatingstove, using Siemens S7200 PLC to control the electric oven temperature control system. In the first place this paper presents the working principles of the temperature control system and the elements of this system. Then it introduces Siemens S7200 PLC and the specific design procedures of the hardware and the software. Key words： Siemens S7200 PLC、 EM23 PID、 temperature pickup、 solid state relay 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (畢業(yè)論文 ) III 目錄 摘要 ............................................................... I Abstract .......................................................... II 第一章 緒論 ....................................................... 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)背景 ................................................ 1 系統(tǒng)工作原理 ................................................ 1 技術(shù)綜述 .................................................... 2 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) ................................................... 3 閉環(huán)控制系統(tǒng)特點(diǎn) ............................................ 3 PID 控制原理 ................................................ 3 PID 控制器基本概念 ..................................... 3 PID 控制器的參數(shù)整定 ................................... 4 S7200 PLC 在 PID閉環(huán)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 ....................... 6 PLC 實(shí)現(xiàn) PID 控制的方式 ................................. 7 PLC 的 PID 控制器的實(shí)現(xiàn) ................................. 7 PID 指令及其回路表 .................................... 10 系統(tǒng)組成 ................................................... 11 第三章 硬件設(shè)計(jì) .................................................. 12 PLC 基本概述 ............................................... 12 PLC 的組成及功能 ........................................... 13 PLC 的工作方式與運(yùn)行框圖 ................................... 16 PLC 的工作過(guò)程 ............................................. 18 S7200 PLC 簡(jiǎn)介 ............................................ 19 S7200 PLC 組成原理及技術(shù)指標(biāo) ......................... 19 CPU224 及 EM235 ....................................... 20 S7200 網(wǎng)絡(luò) ........................................... 21 固態(tài)繼電器 ................................................. 22 溫度傳感器 ................................................. 27 第四章 軟件設(shè)計(jì) .................................................. 29 S7200 CPU 的 PID控制 ...................................... 29 PID 算法在 S7200 中的實(shí)現(xiàn) ............................. 29 PID 控制器的調(diào)試 ...................................... 30 PID Wizard PID 向?qū)? ...................................... 31 系統(tǒng)程序流程圖 ............................................. 40 變量分配表 ................................................. 41 溫控曲線 ................................................... 41 結(jié)束語(yǔ) ............................................................ 44 參考文獻(xiàn) .......................................................... 45 附錄 .............................................................. 46 致謝 .............................................................. 49