基于西門子plc的溫度pid調節畢業設計論文(專業版)

　　

【正文】 在西門子S7200系列PLC和組態軟件組態王的基礎上，我們成功設計出了溫度控制系統，該系統達到了快、準、穩的效果，也達到了預期的目標。 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。100 公式（41）此為模擬轉換成輸出數字量溫度計算公式。 PID 手動狀態下的輸出，從 AQW0 輸出一個滿值范圍內對應此值的輸出量。此值最低可設為 ，即滿量程的 1% 選擇模擬量設定回路輸出變量值的范圍為 Unipolar 時，缺省值為 0 到 32000。然后定義輸出類型。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。以下定義 PID 回路參數，這些參數都應當是實數：b.PID運算結束之后，需要把回路輸出（）轉換為可以送給模擬量輸出模塊的整數。. 計算機與PLC的通信在STEP7Micro/WIN 中雙擊指令樹中的“通信”圖標，或執行菜單命令的“查看”/“組件”/“通信”，將出現“通信”對話框,見圖42。 PLC程序設計的方法PLC程序設計常用的方法：主要有經驗設計法、繼電器控制電路轉換為梯形圖法、順序控制設計法、邏輯設計法等。用于較高要求的控制系統，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部集成特殊功能。數據表用來存放各種數據，它的標準格式是每一個數據占一個字。位片式微處理器是獨立于微型機的另一分支。 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越性是我們選擇了它的重要原因。Kp太小，又會使系統的動作緩慢。 控制器輸入與設定值之間的誤差。(2) 系統的動態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系：如果被控量繼續偏離給定值，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。PID調節規律是連續系統動態品質校正的一種有效方法，它的參數整定方式簡便，結構改變靈活。世界各國都十分重視這一領域的發展。第二章 研究技術介紹 傳感技術 傳感技術、通信技術和計算機技術是現代信息技術的三大基礎技術。溫度控制系統 的工藝過程復雜多變，具有不確定性，因此對系統要求更為先進的控制技術和控制理論。 可編程控制器（PLC）可編程控制器是一種工業控制計算機，是繼承計算機、自動控制技術和通信技術為一體的新型自動裝置。國家標準GB766587對傳感器下的定義是：“能感受規定的被測量件并按照一定的規律(數學函數法則)轉換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成”。相信不久的將來，傳感器技術將會出現一個飛躍，達到與其重要地位相稱的新水平。 控制點包含三種比較簡單的PID控制算法，分別是：增量式算法，位置式算法，微分先行。由于這一性質，當被控量接近給定值的時候，反號的比例作用阻礙了積分作用，因而避免了積分超調以及隨之帶來的振蕩，這顯然是有利于控制的。Kp。Kp太大時，系統會趨于不穩定。，考慮系統的先進性和可擴展性。(3) 位片式微處理器，如AMD2900系列等。元件映像寄存器用來存儲PLC的開關量輸入/輸出和定時器、計數器、輔助繼電器等內部繼電器的ON/OFF狀態。I/O端子排可很容易地整體拆卸。 硬件接線圖PLC主機計算機PID調節執行機構溫度檢測裝置 溫度控制系統圖——實際溫度加熱器硬件接線圖見附錄 第四章PLC控制系統的軟件設計 PLC控制系統的設計主要包括硬件設計和軟件設計兩部分本在硬件基礎上，詳細介紹本項目的軟件設計，主要包括軟件設計的基本步驟、方法、編程軟件STEP7Micro/WIN的介紹以及本項目的程序設計。項目包括的基本組件：程序塊、數據塊、系統塊、符號表、狀態表、交叉引用表。圖 PLC控制系統設置步驟圖 PID指令向導 編寫PID控制程序時，首先要把過程變量（PV）。參見：設置給定－反饋的量程范圍。 PID參數設置圖，如圖。 選用 20%偏移。此反饋輸入也可以是工程單位數值，參見：設置給定－反饋的量程范圍。： (PV)報警的低值，此值為過程值的百分數，即報警的低值為過程值的 10％。 計算程序T=[（ALW06400）/32000]完成PID調整后，最好下載一次整個項目（包括數據塊），是新參數保存到CPU的EEPROM中。組態軟件組態王因其簡單易用的特點，在HMI設計中深受用戶的喜歡而得到廣泛的使用。以其可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單、功能強大、性價比高、體積小、能耗低等顯著特點廣泛應用于現代工業的自動控制之中。 如果將PID自整定的參數應用到當前PLC中。 圖 調用子程序 子程序調用子程序并進行標準量（setpoin）反饋的過程量（PV_1）模擬量輸出地址。 控制 PID 的手/自動方式，當 為 1 時，為自動，經過 PID 運算從 AQW0 輸出；當 為 0 時，PID 將停止計算，AQW0 輸出為 ManualOutput（VD4）中的設定值，此時不要另外編程或直接給 AQW0 賦值。 注意： PID 配置，則中斷程序名為只讀，不可更改。需要為它們定義一個起始地址，要保證該地址起始的若干字節在程序的其它地方沒有被重復使用。20% Offset：5V 等時選用 這個范圍是給定值的取值范圍。由于程序與硬件設計可同時進行，因此，PLC控制系統的設計周期可大大縮短，而對于繼電器系統必須先設計出全部的電氣控制線路后才能進行施工設計。子程序和中斷程序在程序編輯器窗口的的底部按標簽顯示。對雙極性格式，4個連續的0使得ADC計數數值每變化1個單位，則數據字的變化是以16為單位變化的。4個獨立的30kHz高速計數器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。這部分數據存儲在RAM中，以適應隨機存取的要求。(2) 單片機 ，如8051等。PID參數整定：(1) 比例系數Kp對系統性能的影響：比例系數加大，使系統的動作靈敏，速度加快，穩態誤差減小。 控制器的輸出值。對于增量式算法，可以選擇的功能有：(1) 濾波的選擇可以對輸入加一個前置濾波器，使得進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。它具有原理簡單，易于實現，適用面廣，控制參數相互獨立，參數的選定比較簡單等優點；而且在理論上可以證明，對于過程控制的典型對象──“一階滯后+純滯后”與“二階滯后+純滯后”的控制對象，PID控制器是一種最優控制。由此可見，傳感器技術在發展經濟、推動社會進步方面的重要作用，是十分明顯的。隨著科學技術的不斷發展，人們對溫度控制系統的要求越來越高，因此，高精度、智能化、人性化的溫度控制系統是國內外必然發展趨勢。例如冶金、機械、食品、化工等各類工業生產中廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應爐等；燃料有煤氣、天然氣、油、電等。它具有抗干擾能力強，價格便宜， 可靠性強，編程簡單，易學易用等特點，在工業領域中深受工程操作人員的喜歡，因此PLC已在工業控制的各個領域中被廣泛地使用。“傳感器”在新韋式大詞典中定義為：“從一個系統接受功率，通常以另一種形式將功率送到第二個系統中的器件”。傳感器的特點包括：微型化、 數字化、智能化、多功能化、系統化、 網絡化，它不僅促進了傳統產業的改造和更新換代，而且還可能建立新型工業，從而成為21世紀新的經濟增長點。 這三種PID算法雖然簡單，但各有特點，基本上能滿足一般控制的大多數要求。但如果被控量遠未接近給定值，僅剛開始向給定值變化時，由于比例和積分反向，將會減慢控制過程。Ti。如果Kc的符號選擇不當對象狀態(pv值)就會離控制目標的狀態(sv值)越來越遠，如果出現這樣的情況Kp的符號就一定要取反。 （2）在同一個S7應用程序中同時完成PLC和運動控制的編程組態。用幾個位片級聯，可以組成任意字長的微處理器二改變程序存儲器的內容，可以改變計算機的指令系統。它還用來存放A/D轉換得到的數字和數學運算的結果等。 傳感器熱電偶是一種感溫元件，它直接測量溫度，并把溫度信號轉換成熱電動勢信號。這種方法沒有規律可遵循，設計所用的時間和設計質量與設計者的經驗有很大的關系，故稱為經驗設計法。雙擊“通信”對話框中“雙擊刷新”旁邊的藍色箭頭組成的圖標，編程軟件將會自動搜索連接在網絡上的S7200，并用圖標顯示搜索到的S7200。HighAlarm和LowAlarm分別是超過上限和下限的報警信號輸出，ModuleErr 是模擬量模塊的故障輸出信號。Gain（增益）：即比例常數。模擬量輸出用來控制一些需要模擬量給定的設備，如比例閥、變頻器等；數字量輸出實際上是控制輸出點的通、斷狀態按照一定的占空比變化，可以控制固態繼電器（加熱棒等）。 選擇模擬量設定回路輸出變量值的范圍為 Bipolar 時，取值32000 到 32000。 自動分配的地址只是在執行 PID 向導時編譯檢測到空閑地址。數值范圍為 之間的一個實數，代表輸出范圍的百分比。 將子程序與計算程序結合之后再通過PLC的簡單處理就可以對模擬量采集反饋結果進行處理，做出相應的