基于西門(mén)子plc的溫度pid調(diào)節(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(完整版)

　　

【正文】 個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)。它還用來(lái)存放A/D轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字和數(shù)學(xué)運(yùn)算的結(jié)果等。當(dāng)用戶程序調(diào)試修改完畢，不希望被隨意改動(dòng)時(shí)，可將用戶程序?qū)懭隕PROM。用幾個(gè)位片級(jí)聯(lián)，可以組成任意字長(zhǎng)的微處理器二改變程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容，可以改變計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。它按照系統(tǒng)程序所斌予的功能，完成以下任務(wù):(1) 接收并存儲(chǔ)從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)；(2) 診 斷 電源、PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程的語(yǔ)法錯(cuò)誤；(3) 用 掃 描的方式接收輸入信號(hào)，送入PLC的數(shù)據(jù)寄存器保存起來(lái)；(4) PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，根據(jù)存放的先后順序逐條讀取用戶程序，進(jìn)行解釋和執(zhí)行，完成用戶程序中規(guī)定的各種操作；(5) 將用戶程序的執(zhí)行結(jié)果送至輸出端。 （2）在同一個(gè)S7應(yīng)用程序中同時(shí)完成PLC和運(yùn)動(dòng)控制的編程組態(tài)。在設(shè)計(jì)中，盡可能選擇可靠的元件和產(chǎn)品，雖然初始投資可能多一點(diǎn)但是考慮到因?yàn)榭煽啃圆缓迷斐傻纳a(chǎn)和維修費(fèi)用，還是值得的。如果Kc的符號(hào)選擇不當(dāng)對(duì)象狀態(tài)(pv值)就會(huì)離控制目標(biāo)的狀態(tài)(sv值)越來(lái)越遠(yuǎn)，如果出現(xiàn)這樣的情況Kp的符號(hào)就一定要取反。因此在微分項(xiàng)中不考慮給定值，只對(duì)被控量（控制器輸入值）進(jìn)行微分。Ti。為此可以采用積分分離措施，即偏差較大時(shí)，取消積分作用；當(dāng)偏差較小時(shí)才將積分作用投入。但如果被控量遠(yuǎn)未接近給定值，僅剛開(kāi)始向給定值變化時(shí)，由于比例和積分反向，將會(huì)減慢控制過(guò)程。 積分時(shí)間常數(shù)。 這三種PID算法雖然簡(jiǎn)單，但各有特點(diǎn)，基本上能滿足一般控制的大多數(shù)要求。隨著汽車(chē)生產(chǎn)工業(yè)的迅猛發(fā)展，對(duì)于汽車(chē)型號(hào)頻繁改進(jìn)，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)捉襟見(jiàn)肘，弊端日益放大，最終PLC 應(yīng)運(yùn)而生。傳感器的特點(diǎn)包括：微型化、 數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、 網(wǎng)絡(luò)化，它不僅促進(jìn)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和更新?lián)Q代，而且還可能建立新型工業(yè)，從而成為21世紀(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。顯然，要獲取大量人類(lèi)感官無(wú)法直接獲取的信息，沒(méi)有相適應(yīng)的傳感器是不可能的?！皞鞲衅鳌痹谛马f式大詞典中定義為：“從一個(gè)系統(tǒng)接受功率，通常以另一種形式將功率送到第二個(gè)系統(tǒng)中的器件”。溫度控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然十分廣泛，但從國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來(lái)講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國(guó)、德國(guó)等先進(jìn)國(guó)家相比仍然有著較大的差距。它具有抗干擾能力強(qiáng)，價(jià)格便宜， 可靠性強(qiáng)，編程簡(jiǎn)單，易學(xué)易用等特點(diǎn)，在工業(yè)領(lǐng)域中深受工程操作人員的喜歡，因此PLC已在工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域中被廣泛地使用。PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。例如冶金、機(jī)械、食品、化工等各類(lèi)工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等；燃料有煤氣、天然氣、油、電等。Programmable Logic Controller classic PID control 摘 要 1第一章 緒論 4 溫度控制系統(tǒng)的意義 4 溫度控制系統(tǒng)背景 4 傳感技術(shù) 5 PLC技術(shù) 6 PID回路算法 7第三章 硬件設(shè)計(jì) 12 西門(mén)子PLC的特點(diǎn) 12 PLC各部分的作用 13 硬件配置 15 硬件接線圖 18第四章PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 18 PLC程序設(shè)計(jì)的方法 18 編程軟件STEP7Micro/WIN 概述 19. 計(jì)算機(jī)與PLC的通信 20 程序設(shè)計(jì) 21 程序編寫(xiě) 31第五章 系統(tǒng)仿真及調(diào)試 34 控制程序運(yùn)行及其分析 34 PID自整定失敗原因及解決方法 37結(jié) 論 40參考文獻(xiàn) 42第一章 緒論 溫度控制系統(tǒng)的意義 溫度及濕度的測(cè)量和控制對(duì)人類(lèi)日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、氣象預(yù)報(bào)、物資倉(cāng)儲(chǔ)等都起著極其重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)溫度控制系統(tǒng)的要求越來(lái)越高，因此，高精度、智能化、人性化的溫度控制系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)外必然發(fā)展趨勢(shì)。在基礎(chǔ)學(xué)科研究中，傳感器更具有突出的地位。由此可見(jiàn)，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面的重要作用，是十分明顯的。在20世紀(jì)60年代的汽車(chē)制造業(yè)，傳統(tǒng)繼電接觸器控制裝置廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)流水線的自動(dòng)控制系統(tǒng)中。它具有原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，適用面廣，控制參數(shù)相互獨(dú)立，參數(shù)的選定比較簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)；而且在理論上可以證明，對(duì)于過(guò)程控制的典型對(duì)象──“一階滯后+純滯后”與“二階滯后+純滯后”的控制對(duì)象，PID控制器是一種最優(yōu)控制。Kp。對(duì)于增量式算法，可以選擇的功能有：(1) 濾波的選擇可以對(duì)輸入加一個(gè)前置濾波器，使得進(jìn)入控制算法的給定值不突變，而是有一定慣性延遲的緩變量。具體地說(shuō)，在計(jì)算Ui時(shí)，將判斷上一個(gè)時(shí)刻的控制量Ui1是否已經(jīng)超出限制范圍，如果已經(jīng)超出，那么將根據(jù)偏差的符號(hào)，判斷系統(tǒng)是否在超調(diào)區(qū)域，由此決定是否將相應(yīng)偏差計(jì)入積分項(xiàng)。 控制器的輸出值。 微分時(shí)間常數(shù)。PID參數(shù)整定：(1) 比例系數(shù)Kp對(duì)系統(tǒng)性能的影響：比例系數(shù)加大，使系統(tǒng)的動(dòng)作靈敏，速度加快，穩(wěn)態(tài)誤差減小。Td偏小時(shí)，超調(diào)量也較大，調(diào)節(jié)時(shí)間也較長(zhǎng)。 （5）從驅(qū)動(dòng)到運(yùn)動(dòng)控制再到PLC，一切盡在STEP 7 中完成。(2) 單片機(jī) ，如8051等。 存儲(chǔ)器根據(jù)存儲(chǔ)器在系統(tǒng)中的作用，可以把它們分為以下3種:(1) 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器:和各種計(jì)算機(jī)一樣，PLC也有其固定的監(jiān)控程序、解釋程序，它們決定了PLC的功能，稱(chēng)為系統(tǒng)程序，系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器就是用來(lái)存放這部分程序的。這部分?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)在RAM中，以適應(yīng)隨機(jī)存取的要求。PLC通過(guò)I/0單元與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)相聯(lián)系，輸入單元接收操作指令和現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)信息，加控制按鈕、操作開(kāi)關(guān)和限位開(kāi)關(guān)、光電管、繼電器觸點(diǎn)、行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)等信號(hào)，并通過(guò)輸入電路的濾波、光電隔離和電平轉(zhuǎn)換等將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU能夠接收和處理的信號(hào)。4個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級(jí)上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，一般也沒(méi)有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場(chǎng)合的測(cè)量。對(duì)雙極性格式，4個(gè)連續(xù)的0使得ADC計(jì)數(shù)數(shù)值每變化1個(gè)單位，則數(shù)據(jù)字的變化是以16為單位變化的。此法的關(guān)鍵是畫(huà)出功能流程圖。子程序和中斷程序在程序編輯器窗口的的底部按標(biāo)簽顯示。 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟 設(shè)計(jì)PLC應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，首先是進(jìn)行PLC應(yīng)用系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)，即根據(jù)被控對(duì)象的功能和工藝要求，明確系統(tǒng)必須要做的工作和因此必備的條件。由于程序與硬件設(shè)計(jì)可同時(shí)進(jìn)行，因此，PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期可大大縮短，而對(duì)于繼電器系統(tǒng)必須先設(shè)計(jì)出全部的電氣控制線路后才能進(jìn)行施工設(shè)計(jì)。 這個(gè)范圍是給定值的取值范圍。5V 等時(shí)選用20% Offset： 如果選擇了開(kāi)關(guān)量輸出，需要設(shè)定此占空比的周期。此值最高可設(shè)為 ，即滿量程的 100%需要為它們定義一個(gè)起始地址，要保證該地址起始的若干字節(jié)在程序的其它地方?jīng)]有被重復(fù)使用。6. 手動(dòng)操作的設(shè)定，如圖。 注意： PID 配置，則中斷程序名為只讀，不可更改。在 PID 手動(dòng)控制模式下，回路輸出由手動(dòng)輸出設(shè)定控制，此時(shí)需要寫(xiě)入手動(dòng)控制輸出參數(shù)一個(gè) － 的實(shí)數(shù)，代表輸出的 0％－100％而不是直接去改變輸出值。 控制 PID 的手/自動(dòng)方式，當(dāng) 為 1 時(shí)，為自動(dòng)，經(jīng)過(guò) PID 運(yùn)算從 AQW0 輸出；當(dāng) 為 0 時(shí)，PID 將停止計(jì)算，AQW0 輸出為 ManualOutput（VD4）中的設(shè)定值，此時(shí)不要另外編程或直接給 AQW0 賦值。 圖 調(diào)用子程序 子程序調(diào)用子程序并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)量（setpoin）反饋的過(guò)程量（PV_1）模擬量輸出地址。 打開(kāi)PID調(diào)節(jié)控制面板 在Micro/WIN ，從主菜單工具欄PID調(diào)節(jié)控制面板或點(diǎn)擊控制面板圖標(biāo)進(jìn)入PID調(diào)節(jié)控制面板中，如果面板沒(méi)有被激活（所有地方都是灰色的），可點(diǎn)擊配置按鈕運(yùn)行CPU。 如果將PID自整定的參數(shù)應(yīng)用到當(dāng)前PLC中。解決方案：降低積分時(shí)間。以其可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大、性價(jià)比高、體積小、能耗低等顯著特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)的自動(dòng)控制之中。致 謝本課題的研究是在我的導(dǎo)師程老師及另外幾位老師的悉心指導(dǎo)下完成的，程老師學(xué)識(shí)淵博、治學(xué)態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)、工作一絲不茍，更有誨人不倦的師者風(fēng)范，在此謹(jǐn)向程老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意！此外，衷心感謝本組的其他成員，若是沒(méi)有他們，也就不會(huì)有這篇論文的產(chǎn)生。組態(tài)軟件組態(tài)王因其簡(jiǎn)單易用的特點(diǎn)，在HMI設(shè)計(jì)中深受用戶的喜歡而得到廣泛的使用。a 如果用了微分，可能是微分參數(shù)有問(wèn)題。完成PID調(diào)整后，最好下載一次整個(gè)項(xiàng)目（包括數(shù)據(jù)塊），是新參數(shù)保存到CPU的EEPROM中。 為了使PID自整定順利進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)做到： a 使PID調(diào)節(jié)器基本穩(wěn)定，輸出、反饋?zhàn)兓骄?，并且使反饋比較接近給定值。 計(jì)算程序T=[（ALW06400）/32000]，相應(yīng)的輸出置位為 1，若在向?qū)е袥](méi)有使能高報(bào)警功能，則此項(xiàng)將不會(huì)出現(xiàn)。 手動(dòng)操作設(shè)置此處可進(jìn)行是否手動(dòng)操作的設(shè)定。 (PV)報(bào)警的低值，此值為過(guò)程值的百分?jǐn)?shù)，即報(bào)警的低值為過(guò)程值的 10％。： 單極性輸出，可為 0－10V 或 0－20mA 等此反饋輸入也可以是工程單位數(shù)值，參見(jiàn)：設(shè)置給定－反饋的量程范圍。 選用 20%偏移。 PID參數(shù)設(shè)置圖，如圖。d.參見(jiàn)：設(shè)置給定－反饋的量程范圍。圖