基于西門子plc的溫度pid調(diào)節(jié)畢業(yè)設(shè)計論文-預覽頁

　

【正文】 cused of parameters to control the heating resistance wire voltage parameters to PLC, controller, constitutes a series of boiler temperaturelevel control system。在許多場合，及時準確獲得目標的溫度、濕度信息是十分重要的，近年來，溫濕度測控領(lǐng)域發(fā)展迅速，并且隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，溫濕度的測控芯片也相應的登上歷史的舞臺，能夠在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各領(lǐng)域中廣泛使用。而適應于較高控制場合的智能化、自適應控制儀表，國內(nèi)技術(shù)還不十分成熟。第二章 研究技術(shù)介紹 傳感技術(shù) 傳感技術(shù)、通信技術(shù)和計算機技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)技術(shù)。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，進入了許多新領(lǐng)域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到fm的粒子世界，縱向上要觀察長達數(shù)十萬年的天體演化，短到 s的瞬間反應。一些傳感器的發(fā)展，往往是一些邊緣學科開發(fā)的先驅(qū)。世界各國都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。 PLC技術(shù)可編程控制器的英文名稱是Programmable Logic Controller，即可編程邏輯控制器，簡稱PLC。這套裝置設(shè)備體積龐大，可靠性差，同時維護不便，而且，完全由邏輯硬件構(gòu)成，接線十分復雜。早期PLC僅僅是替代繼電器控制裝置完成順序控制、定時等任務，但是其簡單易懂、安裝方便、體積小、能耗低、有故障顯示、能重復使用的特點，使得PLC很快就得到了推廣應用。PID調(diào)節(jié)規(guī)律是連續(xù)系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)校正的一種有效方法，它的參數(shù)整定方式簡便，結(jié)構(gòu)改變靈活。e(t)。Ti。T。(2) 系統(tǒng)的動態(tài)過程加速在增量式算法中，比例項與積分項的符號有以下關(guān)系：如果被控量繼續(xù)偏離給定值，則這兩項符號相同，而當被控量向給定值方向變化時，則這兩項的符號相反。利用這樣的算法，可以加快控制的動態(tài)過程。積分分離法在基本PID控制中，當有較大幅度的擾動或大幅度改變給定值時， 由于此時有較大的偏差，以及系統(tǒng)有慣性和滯后，故在積分項的作用下，往往會產(chǎn)生較大的超調(diào)量和長時間的波動。若閾值太大，達不到積分分離的目的，若太小又有可能因被控量無法跳出積分分離區(qū)，只進行PD控制，將會出現(xiàn)殘差。 控制器輸入與設(shè)定值之間的誤差。 積分時間常數(shù)。 調(diào)節(jié)周期。離散化公式：公式（24）參數(shù)說明同上對于純滯后對象的補償控制點采用了Smith預測器，使控制對象與補償環(huán)節(jié)一起構(gòu)成一個簡單的慣性環(huán)節(jié)。Kp太小，又會使系統(tǒng)的動作緩慢。(3) 微分控制Td對系統(tǒng)性能的影響微分作用可以改善動態(tài)特性，Td偏大時，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時間較短。在設(shè)計中應考慮以下原則:。在保證控制功能的基礎(chǔ)上，盡可能的將自檢、報警等功能納入設(shè)計方案。 西門子PLC的特點可以這樣歸納一下西門子PLC的特點，真是基于下面的這些優(yōu)越性是我們選擇了它的重要原因。 （4）對于各種控制任務可以提供靈活多樣的高級的運動控制功能。 （8）同步的PRIFIBUS DP(DRIVE)保證在高速處理過程中高質(zhì)量的控制水平。通用微處理器的價格便宜，通用性強，還可以借用微機成熟的實時操作系統(tǒng)、豐富的軟硬件資源。位片式微處理器是獨立于微型機的另一分支。這種高運算速度與可以適應用戶需要的指令系統(tǒng)相結(jié)合，很適合于以順序掃描方式工作的PLC使用。由于用戶程序需要經(jīng)常改動、調(diào)試，故用戶程序存儲器多為可隨時讀寫的RAM。(3) 工作數(shù)據(jù)存儲器:工作數(shù)據(jù)是經(jīng)常變化、經(jīng)常存取的一些數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)表用來存放各種數(shù)據(jù)，它的標準格式是每一個數(shù)據(jù)占一個字。 I/0單元I/0單元也稱為I/0模塊。其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴展單元、編程器、存儲卡、寫入器等。6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點，更強的模塊擴展能力，更快的運行速度和功能更強的內(nèi)部集成特殊功能。所調(diào)用標準熱電偶是指國家標準規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、答應誤差、并有統(tǒng)一的標準分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。 EM231模擬量輸入模塊EM 231模塊是組合強功率精密線性電流互感器、意法半導體（ST）單片集成變送器ASIC芯片于一體的新一代交流電流隔離變送器模塊，它可以直接將被測主回路交流電流轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出的DC4～20mA（通過250Ω電阻轉(zhuǎn)換DC 1～5V或通過500Ω電阻 轉(zhuǎn)換DC2～10V）恒流環(huán)標準信號，連續(xù)輸送到接收裝置（計算機或顯示儀表）。最高有效位是符號位：0表示是正值數(shù)據(jù)字，對單極性格式，3個連續(xù)的0使得ADC計數(shù)數(shù)值每變化1個單位則數(shù)據(jù)字的變化是以8為單位變化的。 PLC程序設(shè)計的方法PLC程序設(shè)計常用的方法：主要有經(jīng)驗設(shè)計法、繼電器控制電路轉(zhuǎn)換為梯形圖法、順序控制設(shè)計法、邏輯設(shè)計法等。：根據(jù)功能流程圖，以步為核心，從起始步開始一步一步地設(shè)計下去，直至完成。 編程軟件STEP7Micro/WIN 概述 STEP7Micro/WIN 編程軟件是基于Windows的應用軟件，由西門子公司專為S7200系列可編程控制器設(shè)計開發(fā)，它功能強大，主要為用戶開發(fā)控制程序使用，同時也可以實時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。程序編輯器包括程序邏輯和局部變量表，可在其中分配臨時局部變量的符號名。. 計算機與PLC的通信在STEP7Micro/WIN 中雙擊指令樹中的“通信”圖標，或執(zhí)行菜單命令的“查看”/“組件”/“通信”，將出現(xiàn)“通信”對話框,見圖42。輸出的420mA電流信號通過控制送電頻率，從而控制加熱模擬源，完成對溫度的控制。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計可以按以下步驟進行：1．熟悉被控對象，制定控制方案 分析被控對象的工藝過程及工作特點，了解被控對象機、電、液之間的配合，確定被控對象對 PLC控制系統(tǒng)的控制要求。5．設(shè)計軟件及硬件進行PLC程序設(shè)計，進行控制柜（臺）等硬件的設(shè)計及現(xiàn)場施工。PID運算結(jié)束之后，需要把回路輸出（）轉(zhuǎn)換為可以送給模擬量輸出模塊的整數(shù)。a.以下定義 PID 回路參數(shù)，這些參數(shù)都應當是實數(shù)：b.c. Derivative Time（微分時間）：如果不想要微分回路，可以把微分時間設(shè)為0。在向?qū)瓿珊螅粝胍薷拇藬?shù)，則必須返回向?qū)е行薷模豢稍诔绦蛑谢驙顟B(tài)表中修改。 單極性，即輸入的信號為正，如 0－10V 或 0－20mA 等。10V177。如果輸入為 4－20mA 則選單極性及此項，4mA 是 0－20mA 信號的 20%，所以選20% 偏移，即 4mA 對應 6400，20mA 對應 32000。 在指定輸入類型設(shè)置為 Unipolar 時，缺省值為 0 32000，對應輸入量程范圍 0 10V 或0 20mA 等，輸入信號正。 在指定輸入類型設(shè)置為 Bipolar 時，缺省的取值為32000 +32000，對應的輸入范圍根據(jù)量程不同可以是177。然后定義輸出類型。Unipolar：Bipolar： 雙極性輸出，可為正負 10V 或正負 5V 等 選擇模擬量設(shè)定回路輸出變量值的范圍為 Unipolar 時，缺省值為 0 到 32000。 選擇模擬量設(shè)定回路輸出變量值的范圍為 20% Offset 時，取值 6400 32000，不可改變此值最低可設(shè)為 ，即滿量程的 1% (PV)報警的高值，此值為過程值的百分數(shù)，即報警的高值為過程值的 90％。 PID 指令（功能塊）使用了一個 120 個字節(jié)的 V 區(qū)參數(shù)表來進行控制回路的運算工作；除此之外，PID 向?qū)傻妮斎?輸出量的標準化程序也需要運算數(shù)據(jù)存儲區(qū)。 指令參數(shù)表占用的V存儲區(qū)的起始地址最好使用向?qū)Ыㄗh地址，防止與程序地址重復導致調(diào)試出現(xiàn)失誤或者顯示數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤。向?qū)б呀?jīng)為初使化子程序和中斷子程序定義了缺省名，你也可以修改成自己起的名字。 PID 手動控制模式。，如圖。 PID 手動狀態(tài)下的輸出，從 AQW0 輸出一個滿值范圍內(nèi)對應此值的輸出量。若在向?qū)е袥]有選擇 PID 手動功能，則此項不會出現(xiàn)。子程序會自動初始化相關(guān)的定時中斷處理事項，然后中斷程序會自動執(zhí)行。100 公式（41）此為模擬轉(zhuǎn)換成輸出數(shù)字量溫度計算公式。 運行監(jiān)控如圖 傳感器開始采集溫度，并將數(shù)據(jù)送入變送器，變送器再將模擬量傳送至模擬量拓展模塊EM231。 b 設(shè)置合適的給定值，使PID調(diào)節(jié)的輸出遠離趨勢圖的上、下坐標軸，以免PID自整定開始后輸出值的變化范圍受限制。當按鈕再次變?yōu)殚_始自整定時，表示系統(tǒng)已完成PID自整定。 PID自整定失敗原因及解決方法 PID輸出在最大值與最小值之間震蕩（曲線接觸到坐標軸） 輸出在最大最小之間震蕩 解決方法：降低PID初始輸出步長值。（超調(diào)很大）如圖 超調(diào)很大產(chǎn)生原因：積分時間可能太高。b 沒有微分，可能是增益值太高。PLC（可編程控制器）在西門子S7200系列PLC和組態(tài)軟件組態(tài)王的基礎(chǔ)上，我們成功設(shè)計出了溫度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)達到了快、準、穩(wěn)的效果，也達到了預期的目標。日后，隨著對PLC硬件系統(tǒng)和通信方式的深入了解，還可以豐富遠程控制指令，以應對運行過程中的各種突發(fā)事件，增加其他PLC，通過構(gòu)建復雜的多級網(wǎng)絡(luò)適應大型的工業(yè)控制，使該系統(tǒng)運行時更加穩(wěn)定可靠，性能更加完