【正文】 ..................................................... 7 變速積分 PID控制算法 .................................................................................... 7 變速積分 PID與普通 PID仿真比較 ............................................................... 8 解耦控制輸出算法 .......................................................................................... 10 3 多段電阻爐溫度控制硬件部分設計 ............................................................11 硬件設計方法介紹 .................................................................................................... 11 硬件器件的選擇 ........................................................................................................ 12 單相交流繼電器介紹 ...................................................................................... 13 西門子 S7200系列 PLC概述 ....................................................................... 14 EM231TC / EM235模塊參數及接線 .............................................................. 15 爐溫控制系統(tǒng)的硬件框圖 ........................................................................................ 16 4 多段電阻爐溫度控制的程序設計 ............................................................... 18 PLC 程序運行環(huán)境 ..................................................................................................... 18 系統(tǒng)程序設計概述 .................................................................................................... 18 溫度采集程序設計 .......................................................................................... 19 變速積分 PID程序 .......................................................................................... 19 控制輸出程序 .................................................................................................. 20 主程序流程圖及地址分配 ........................................................................................ 21 PLC 與上位機通訊設計 ............................................................................................. 22 單相交流固體繼電器調試 ........................................................................................ 24 結 論 ............................................................................................................... 26 致 謝 ............................................................................................................... 28 第 IV頁 參考文獻 ......................................................................................................... 29 附錄 A ............................................................................................................. 30 附錄 B............................................................................................................. 47 附錄 C............................................................................................................. 49 第 1 頁 1 緒 論 畢業(yè)設計的選題背景 溫度是生產實踐中普遍存在的被控制的物理參量，隨著冶金和材料等學科的發(fā)展，促使新的溫度加熱和檢測控制技術不斷完善與提 高。 temperature control of furnace。 本設計首先對電阻爐的研究現(xiàn)狀、發(fā)展過程以及設計目的進行介紹，確定了以三段電阻爐作為控制對象；其次，根據系統(tǒng)的要求選擇控制輸出方式和控制算法，確定了采用單相交流固態(tài)繼電器的控制輸出方式和帶有解耦控制輸出的變積分 PID控制算法；最后介紹了系統(tǒng)硬件設計思想、系統(tǒng)硬件的選擇及硬件框圖，在軟件方面，采用了基于 PLC 程序設計，同時闡述了 PLC 與上位機通訊實現(xiàn)等問題，并在此基礎上根據實驗室條件對系統(tǒng)的控制算法進行了 MATLAB仿真，對單相交流調功模塊進行了 PLC仿真實驗，以此完成了多段電阻爐溫度控制系統(tǒng)的設計。 第 I 頁 多段電阻爐溫度控制系統(tǒng)的設計 摘 要 溫度是生產實踐中普遍存在的被控物理量，隨著科學技術的發(fā)展，電阻爐的應用越來越廣泛。因此在現(xiàn)代控制領域中 ,精密溫度控制成為最重要的研究課題之一。 關鍵詞 ： 多段電阻爐；溫度控制；變速積分 PID； PLC 第 II 頁 THE DESIGN OF MULTISEGMENT RESISTANCE FURNANCE SYSTEM Abstract Temperature is prevalent in the control of the physical parameters in the practice, Along with the development of science and technology, resistance furnace was applicated more and more extensive, therefore in the modern controlling field, This design first introduces the current situation of Electric resistance furnace research, the developing process as well as the design goal., determination of the three of the resistance furnace as the control object. Then according to requirements of the system to choose the output way and the algorithm, determines the single phase AC solid state relay control output way and speed change integral PID control algorithm. Finally, this article elaborated the system hardware design mentality, the system design ponent shaping and the hardware diagram, In the field of software Have adopted owing to PLC programming as well as introduced The software designs of the PLC munication to the higher position machine’s realization question and so on .Meanwhile, under laboratory conditions to simulate on MATLAB and simulation singlephase AC power control module on PLC in the library, to that, the multistage resistance furnace control system design has been pleted. Key words ： multi－ segment resistance furnace。 variable integral PID control?？梢哉f若電阻爐沒有良好的溫度控制，就不能對生產過程進行很好地控制，那么生產就不能正常地運行。鑒于這種情況之下， 本設計對多段電阻爐溫度控制這一課題進行了研究。由于接觸器在切換時電流的變化率大， 長時間運行會造成接觸器的觸點粘連，致使爐溫沖過設定值，嚴重時會造成工件報廢。 隨著功率半導體元件得到了廣泛應用，特別是在一些老設備的電氣升級改造中采用半導體元件的效果非常明顯。該元件的其中兩端為輸入控制端，另外兩端為輸出受控端，中間采用光電隔離，以實現(xiàn)輸入和輸出之間的電氣隔離 (浮空 )。 經過改進后的系統(tǒng)主電路采用三個單相 SSR 并聯(lián)使用。 溫控儀內的常開觸點與外部報警系統(tǒng)相連 [1]。該系統(tǒng) 對電阻爐的溫度能夠進行比較精確的控制，減小了超調量，使加熱功率更均勻，節(jié)電效果十分明顯。工業(yè)電阻爐的控制系統(tǒng)經歷了三個方面的發(fā)展過程 [2]： 1. 繼電器控制系統(tǒng)。 3. 計算機控制系統(tǒng)。 90 年代以來，微控計算機系統(tǒng)得到廣泛的應用，也成為自動化設 備先進程度的標志。通常工藝要求爐溫控制在預先設定在某一給定值上。 爐溫的自動控制方式根據自動控制器的不同形式可分為三大類 [2]： 1. 爐溫位式調節(jié) 爐溫位式調節(jié)采取熱電偶采樣，將信號送入位式調節(jié)器進行比較，然后通過繼 第 3 頁 電器的通斷來完成對爐溫的控制。 2. 爐溫的準連續(xù)調節(jié) 即調節(jié)器的調節(jié)作用仍然是依靠儀表中的開關來實現(xiàn)，但其調節(jié)性能和連續(xù)調節(jié)器相仿，準連續(xù)調節(jié)系統(tǒng)又稱連續(xù) PID 調節(jié)系統(tǒng)。 3. 爐溫的連續(xù)調節(jié) 隨著電子技術的飛速發(fā)展，控制水平的不斷提高，使獲 得精確的爐溫調解質量成為可能。 PID 調節(jié)器的輸出信號是按與輸入信號成比例（ P）、積分（ I）、微分（ D）的運算規(guī)律而動作。只要這三個規(guī)律調節(jié)適當，就可得到運用快速而又穩(wěn)定的調節(jié)過程，并能保持很高的溫度調節(jié)精度。本人通過收集各種多段電阻爐溫度控制的資料，了解到多段電阻爐的工業(yè)用途、發(fā)展歷程、現(xiàn)狀及電阻爐的控制要求， 確定了 以單相交流固態(tài)繼電器的控制輸出方式和帶有解耦控制輸出的變積分 PID 控制算法 。給出了系統(tǒng)的 硬件框圖 ，并用 Protel 99 畫出了 實際電路連接的系統(tǒng)圖 ；在軟件方面，給出了編程思想及流程圖 和主程序中的地址分配等；最后 根據實驗室條件進行部分模塊的調試工作 ，并在結論中對控制系統(tǒng)做出了評價和改進之處 。 本設計 以三段電阻爐溫度控制系統(tǒng)為設計對象，將多段電阻爐分為三段自動