基于組態(tài)的試驗(yàn)機(jī)溫度監(jiān)控系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　基于組態(tài)的試驗(yàn)機(jī)溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　試驗(yàn)機(jī)是工業(yè)裝置，工業(yè)爐是依靠其它能源對(duì)工件進(jìn)行加熱，以達(dá)到對(duì)工件進(jìn)行處理的標(biāo)準(zhǔn)。與其他相比，其溫度方便控制，爐內(nèi)情況易掌握，熱效率高，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化和自動(dòng)化。</p><p>　　隨著自動(dòng)化程度的迅速提高，用戶對(duì)控制

2、系統(tǒng)的過(guò)程監(jiān)控要求越來(lái)越高，人機(jī)界面的出現(xiàn)正好滿足了用戶這一需求。人機(jī)界面可以對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行全面監(jiān)控，包括過(guò)程監(jiān)測(cè)、報(bào)警提示、數(shù)據(jù)記錄等功能，從而使控制系統(tǒng)變得操作人性化、過(guò)程可視化，在自動(dòng)控制領(lǐng)域的作用日益顯著。</p><p>　　顯然，系統(tǒng)正常運(yùn)行還需要可編程控制器進(jìn)行控制，可編程控制器是一種應(yīng)用很廣泛的自動(dòng)控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，具有控制能力強(qiáng)、操作靈活方便、可靠

3、性高、適宜長(zhǎng)期連續(xù)工作的特點(diǎn)，非常適合溫度控制的要求[1]。 </p><p>　　本文完成了基于亞控公司的組態(tài)王和西門子公司S7-200系列的可編程控制器的爐溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。利用組態(tài)軟件組態(tài)王設(shè)計(jì)人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采樣與處理。編程時(shí)調(diào)用了編程軟件STEP 7 -Micro WIN中自帶的PID控制模塊，使得程序更為簡(jiǎn)潔，運(yùn)行速度更為理想。實(shí)驗(yàn)證明，此系統(tǒng)具有快、準(zhǔn)、穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，

4、在工業(yè)溫度控制領(lǐng)域能夠廣泛應(yīng)用。</p><p>　　關(guān)鍵詞：溫度控制，可編程控制器，人機(jī)界面，組態(tài)王</p><p>　　Based on the Configuration of the Tester Temperature Monitoring System</p><p><b>　　Abstract</b></p>&l

5、t;p>　　The Testing machine is an industrial equipment, industrial furnaces is to rely on other energy heating the workpiece, the workpiece processing standards. Compared with other stoves, convenient to control the tem

6、perature, the furnace is easy to master, high thermal efficiency, realize the production process of mechanization and automation.</p><p>　　In the industrial field, with the rapid increase in the degree of au

7、tomation, it is more and more important to monitor the process of control system for the users. The emergence of human-machine interface meets the needs of users. Man-machine interface can comprehensively monitor the con

8、trol system, including process monitoring, alarm, data logging and other functions, so that the control systems have become user-friendly operation, the process of visualization and it will play more and more imp</p&g

9、t;<p>　　Programmable Logic Controller (PLC) is a kind of automatic control equipment which is widely used in the industrial manufacture. It merges the traditional control technology, computer and communication tec

10、hnologies with a strong ability to control, flexible operation, high reliability and suitable for long-term characteristics of continuous work. It is very suitable for temperature control requirements.</p><p&g

11、t;　　This essay mainly introduces configuration software Kingview which is developed by Beijing Yakong Company and a design of temperature control system with SIMATIC programmable logic controller (PLC) .When programming,

12、 we use the PID control arithmetic software module which is contained in the program software STEP 7 -Micro WIN so that the program looks easier and operates more quickly. In order to monitor the control system and proce

13、ss data in actual time, we designed Human Machine Interface（HMI）</p><p>　　Keywords: Temperature Control;PLC;HMI;Kingview</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</

14、b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 項(xiàng)目背景、意義1</p><p>　　1.2 溫控系統(tǒng)的現(xiàn)狀1</p><p>　　第2章 試驗(yàn)機(jī)的概述錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。</p><

15、p>　　2.1試驗(yàn)機(jī)類型錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。</p><p>　　2.2試驗(yàn)機(jī)工作原理錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。</p><p>　　2.3試驗(yàn)機(jī)特點(diǎn)及控制要求4</p><p>　　第3章 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則5</p><p>　　3.2 PLC控

16、制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟5</p><p>　　3.3 PLC的選型與硬件配置6</p><p>　　3.3.1 PLC型號(hào)的選擇6</p><p>　　3.3.2 S7-200 CPU的選擇7</p><p>　　3.3.3 EM231模擬量輸入模塊7</p><p>　　3.3.4熱電式傳感器9</p

17、><p>　　3.4 I/O點(diǎn)分配及電氣連接圖9</p><p>　　3.5 PLC控制器的設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.5.1控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立10</p><p>　　3.5.2 PID控制及參數(shù)整定11</p><p>　　第4章 基于組態(tài)王的監(jiān)控界面設(shè)計(jì)14</p><p>

18、;　　4.1組態(tài)設(shè)備連接及變量的建立14</p><p>　　4.1.1組態(tài)設(shè)備連接14</p><p>　　4.1.2組態(tài)變量的建立17</p><p>　　4.2創(chuàng)建組態(tài)畫(huà)面18</p><p>　　4.2.1主畫(huà)面18</p><p>　　4.2.2實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線19</p><p&

19、gt;　　4.2.3報(bào)警窗口19</p><p>　　4.2.4報(bào)表窗口20</p><p>　　4.3 PLC程序設(shè)計(jì)20</p><p>　　4.3.1設(shè)計(jì)思路20</p><p>　　4.3.2 PID指令向?qū)У倪\(yùn)用21</p><p>　　4.3.3梯形圖程序23</p><p&

20、gt;　　4.4系統(tǒng)測(cè)試26</p><p>　　4.4.1啟動(dòng)組態(tài)王26</p><p>　　4.4.2實(shí)時(shí)曲線觀察27</p><p>　　4.4.3歷史數(shù)據(jù)報(bào)表觀察28</p><p><b>　　第5章 總結(jié)30</b></p><p><b>　　謝 辭31<

21、;/b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)32</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 項(xiàng)目背景、意義</p><p>　　近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)溫度控制器的研究進(jìn)行了廣泛、深入的研究，特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，溫度控制器的研究取得了巨大的發(fā)展，

22、形成了一批商品化的溫度調(diào)節(jié)器，可廣泛應(yīng)用于溫度控制系統(tǒng)及企業(yè)相關(guān)設(shè)備的技術(shù)改造服務(wù)。</p><p>　　隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的迅速提高，用戶對(duì)控制系統(tǒng)的過(guò)程監(jiān)控要求越來(lái)越高，人機(jī)界面的出現(xiàn)正好滿足了用戶這一需求。人機(jī)界面可以對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行全面監(jiān)控，包括參數(shù)監(jiān)測(cè)、信息處理、在線優(yōu)化、報(bào)警提示、數(shù)據(jù)記錄等功能，從而使控制系統(tǒng)變得簡(jiǎn)單易懂、操作人性化，深受廣大用戶的喜歡。人機(jī)界面在自動(dòng)控制領(lǐng)域的作用日益顯著。HMI正在

23、成為引導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)制造走向成功的重要因素，因?yàn)檫@些系統(tǒng)越來(lái)越多的用于監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程，讓過(guò)程變得更加準(zhǔn)確、簡(jiǎn)潔和快速。HMI系統(tǒng)必須有幾項(xiàng)基本的能力：實(shí)時(shí)的資料趨勢(shì)顯示，自動(dòng)記錄資料，歷史資料趨勢(shì)顯示，報(bào)表的產(chǎn)生與打印，圖形接口控制，警報(bào)的產(chǎn)生與記錄[2]。</p><p>　　此外，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)，PLC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)用于工業(yè)自動(dòng)化之中。目

24、前的工業(yè)控制中，常常選用PLC作為現(xiàn)場(chǎng)的控制設(shè)備，用于數(shù)據(jù)采集與處理、邏輯判斷、輸出控制；而上位機(jī)則是利用HMI軟件來(lái)完成工業(yè)控制狀態(tài)、流程和參數(shù)的顯示，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、管理、分析和存儲(chǔ)等功能。在這種方式的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一套溫度控制系統(tǒng)。以基于PLC 的下位機(jī)和完成HMI功能的上位機(jī)相結(jié)合，構(gòu)建成分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了溫度自動(dòng)控制。</p><p>　　1.2 溫控系統(tǒng)的現(xiàn)狀</p><p>　　

25、自70年代以來(lái)，由于工業(yè)過(guò)程控制的需要，特別是在微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)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)內(nèi)外溫度控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，并在職能化、自適應(yīng)、參數(shù)自整定等方面取得成果[3]。目前，國(guó)外溫度控制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度、智能話、小型化等方面快速發(fā)展。</p><p>　　溫度控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)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

26、先進(jìn)國(guó)家相比仍然有著較大的差距。隨著我國(guó)加入WTO，我國(guó)政府及企業(yè)對(duì)此非常重視，對(duì)相關(guān)企業(yè)資源進(jìn)行了重組，相繼建立了一些國(guó)家、企業(yè)的研發(fā)中心，并通過(guò)合資、技術(shù)合作等方式，組建了一批合資、合作及獨(dú)資企業(yè)，使我國(guó)溫度儀表等工業(yè)得到迅速的發(fā)展。</p><p>　　第2章 試驗(yàn)機(jī)的概述</p><p><b>　　2.1試驗(yàn)機(jī)類型</b></p><p&

27、gt;　　試驗(yàn)機(jī)的類型，有多種不同的分類方法，下面簡(jiǎn)單列舉幾個(gè)常見(jiàn)的分類：</p><p>　　1．按照傳統(tǒng)分類方法可以分為：金屬材料試驗(yàn)機(jī)、非金屬材料試驗(yàn)機(jī)、動(dòng)平衡試驗(yàn)機(jī)、振動(dòng)臺(tái)和無(wú)損探傷機(jī)等五大類。</p><p>　　2．按加荷方法分類：靜負(fù)荷試驗(yàn)機(jī)(靜態(tài))和動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)機(jī)(動(dòng)態(tài))。</p><p>　　3．按用途分類： 測(cè)定機(jī)械性能用試驗(yàn)機(jī)和工藝試驗(yàn)用試驗(yàn)機(jī)，

28、包裝物試驗(yàn)機(jī)，汽車檢測(cè)儀器，力和重量、長(zhǎng)度基準(zhǔn)測(cè)量?jī)x器，各種試驗(yàn)機(jī)附件（夾具、環(huán)境箱）。</p><p>　　4．按傳動(dòng)方式分類：機(jī)械傳動(dòng)，電氣傳動(dòng)，氣壓傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)等。</p><p>　　2.2試驗(yàn)機(jī)工作原理</p><p>　　試驗(yàn)機(jī)是利用電流使其內(nèi)電熱元件或加熱介質(zhì)發(fā)熱，從而對(duì)工件加熱。試驗(yàn)機(jī)以電為熱源，通過(guò)電熱元件將電能轉(zhuǎn)化為熱能，對(duì)金屬進(jìn)行加熱。試驗(yàn)機(jī)

29、熱源和火焰比，熱效率高，可達(dá)50％，熱工制度容易控制，勞動(dòng)條件好，爐體壽命長(zhǎng)，適用于要求較嚴(yán)的工件的加熱，但耗電費(fèi)用高。</p><p>　　本論文是試驗(yàn)機(jī)的溫度控制系統(tǒng)為研究對(duì)象，其中一部分為硬件設(shè)計(jì)，主要PLC硬件，溫度傳感器和EM231模擬量輸入模塊選型等。從硬件上保證了測(cè)溫精度，為提高控制精度打下了基礎(chǔ)。控制采用比較成熟的PID 算法，并且通過(guò)PLC進(jìn)行參數(shù)控制，通過(guò)組態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。</p>

30、<p>　　試驗(yàn)機(jī)溫主控系統(tǒng)基本構(gòu)成如圖 2.1 所示，它由監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)王、PLC主控系統(tǒng)、固態(tài)繼電器、試驗(yàn)機(jī)、溫度傳感器（熱電偶）等 5 個(gè)部分組成。</p><p>　　圖2.1 試驗(yàn)機(jī)溫控系統(tǒng)制基本組成</p><p>　　試驗(yàn)機(jī)溫度控制實(shí)現(xiàn)過(guò)程是：首先溫度傳感器將試驗(yàn)機(jī)的溫度化為電壓信號(hào)，EM231模塊將傳送進(jìn)來(lái)的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為PLC可識(shí)別的數(shù)字量，然后將系統(tǒng)給定溫

31、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，從而使試驗(yàn)機(jī)開(kāi)始加熱或停止加熱。即試驗(yàn)機(jī)溫度控制得到實(shí)現(xiàn)[4]。</p><p>　　2.3試驗(yàn)機(jī)特點(diǎn)及控制要求</p><p><b>　　試驗(yàn)機(jī)特點(diǎn)：</b></p><p>　　1．品種多，量小，計(jì)量?jī)x，高科技產(chǎn)品（隨工

32、業(yè)發(fā)展質(zhì)量要求高，范圍廣）。</p><p>　　2．除縱向外，兩維、三維測(cè)試。</p><p>　　3．溫度環(huán)境模擬，（模擬化向真實(shí)真實(shí)微度發(fā)展）。</p><p>　　4．系列化，動(dòng)功能化，組合化</p><p>　　系統(tǒng)的主要功能要求：</p><p>　　試驗(yàn)機(jī)采用380V三相交流電供電，用熱電偶作溫度傳感器，

33、每個(gè)爐中共設(shè)多個(gè)檢測(cè)點(diǎn),以計(jì)算爐內(nèi)的平均溫度。配置的溫度傳感器越多，平均溫度的精度越好，溫度范圍在0~1000℃控制內(nèi)。 </p><p>　　1．實(shí)時(shí)控制、檢測(cè)與顯示爐內(nèi)溫度；</p><p>　　2．具有自診斷實(shí)時(shí)檢測(cè)功能，檢測(cè)各通道是否正常，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)進(jìn)行聲音和視覺(jué)報(bào)警并顯示故障點(diǎn)。</p><p>　　第3章 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p>

34、<p>　　3.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則</p><p>　　1．充分發(fā)揮PLC功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求。</p><p>　　2．在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便。</p><p>　　3．保證控制系統(tǒng)安全可靠。</p><p>　　4．應(yīng)考慮生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇PL

35、C的型號(hào)、I／O點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量等內(nèi)容時(shí)，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠嗔?，以利于系統(tǒng)的調(diào)整和擴(kuò)充。</p><p>　　3.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟</p><p>　　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。然后是進(jìn)行PLC應(yīng)用系統(tǒng)的功能分析，即通過(guò)分析系統(tǒng)功能，提出PLC控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，控制信號(hào)的種

36、類、數(shù)量、系統(tǒng)的規(guī)模、布局。最后根據(jù)系統(tǒng)分析的結(jié)果，具體的確定PLC的機(jī)型和系統(tǒng)的具體配置[5]。</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟可參考圖 3.1 。</p><p>　　圖3.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟</p><p>　　3.3 PLC的選型與硬件配置</p><p>　　3.3.1 PLC型號(hào)的選擇</p>

37、<p>　　本項(xiàng)目的溫度控制系統(tǒng)選擇德國(guó)西門子公司的S7-200型的PLC。它的硬件配置靈活，既可用一個(gè)獨(dú)立的S7-200 CPU構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字量控制系統(tǒng)，也可通過(guò)擴(kuò)展電纜進(jìn)行數(shù)字量I/O模塊，模擬量模塊或智能接口模塊的擴(kuò)展，組成中等規(guī)?？刂葡到y(tǒng)[6]。如圖3.2所示PLC實(shí)物。</p><p>　　圖3.2 S7-200系列PLC實(shí)物圖</p><p>　　3.3.2

38、S7-200 CPU的選擇</p><p>　　S7-200系列的PLC有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226 、CPU224XP等類型。為了能調(diào)用編程軟件STEP 7 里的PID模塊，本項(xiàng)目選用S7-200 CPU226，CPU226集成了24點(diǎn)輸入/16點(diǎn)輸出，共有40個(gè)數(shù)字量輸入輸出端口?？膳c7個(gè)擴(kuò)展模塊相連，最大連接248點(diǎn)數(shù)字量或35點(diǎn)模擬量I/O。還有13KB程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，6個(gè)

39、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。配有2個(gè)RS485通訊口，具有PPI，MPI和自由方式通訊能力，波特率最高為39.4 kbit/s，適用于較高要求的中小型控制系統(tǒng)[7]。</p><p>　　3.3.3 EM231模擬量輸入模塊</p><p>　　本項(xiàng)目傳感器將檢測(cè)到的溫度轉(zhuǎn)換成0～41mv的電壓信號(hào)，系統(tǒng)需要配置模擬量，輸入模塊將電壓信號(hào)

40、轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)再轉(zhuǎn)送至PLC中進(jìn)行運(yùn)算。經(jīng)考慮，最終選用了西門子EM231 4TC模擬量輸入模塊。EM231熱電偶模塊有一個(gè)方便的，隔離的接口，可適用七種熱電偶類型：它也允許連接微小的模擬量信號(hào)，相同類型模塊上的熱電偶才能連到一起，且最好使用含有屏蔽的熱電偶傳感器[8]。DIP開(kāi)關(guān)將EM231模塊進(jìn)行組態(tài)：熱電偶類型選擇SW1～SW3，SW4不使用，斷線檢測(cè)方向使用SW5，是否進(jìn)行斷線檢測(cè)選擇了SW6，測(cè)量單位選擇了SW7，是否進(jìn)行冷端

41、補(bǔ)償選擇了SW8。本系統(tǒng)選用K型熱電偶為溫度檢測(cè)元件，最終DIP開(kāi)關(guān)SW1～SW8組態(tài)為00100000；EM231具體技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表3.1。</p><p>　　表3.1 EM231技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　表3.2所示為使用DIP開(kāi)關(guān)設(shè)置EM231模塊使用方法，開(kāi)關(guān)1、2和3可選擇模擬量輸入范圍。模擬量輸入范圍設(shè)置成相同的。表中ON為導(dǎo)通，OFF為截止。</p>&l

42、t;p>　　表3.2 EM231選擇模擬量輸入范圍的開(kāi)關(guān)表</p><p>　　EM231校準(zhǔn)和配置位置圖如圖3.3所示</p><p>　　圖3.3 DIP配置EM231</p><p>　　3.3.4熱電式傳感器</p><p>　　熱電式傳感器是一種將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)的裝置。其中熱電偶和熱電阻是最常用于測(cè)量溫度的裝置，熱

43、電偶是將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，熱電阻是將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電阻信號(hào)。這兩種熱電式傳感器目前在工業(yè)生產(chǎn)中已得到廣泛使用。</p><p>　　本項(xiàng)目中應(yīng)該用傳感器將溫度轉(zhuǎn)換成電壓，且爐子的溫度不能超過(guò)1000度，所以我們選擇了熱電偶作為傳感器。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)熱電偶有七種類型分別是S、B、E、K、R、J、T，在本系統(tǒng)中，我們選擇K型熱電偶，其測(cè)溫范圍大約是0～1000℃。爐內(nèi)最高溫度也到不到1000℃，其成本也比較合理[9]

44、。</p><p>　　3.4 I/O點(diǎn)分配及電氣連接圖</p><p>　?。?）該溫度控制系統(tǒng)中輸入輸出點(diǎn)分配表如表3.3所示。</p><p>　　表3.3輸入輸出點(diǎn)分配表</p><p>　?。?）系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　系統(tǒng)選用PLC CPU226為控制器， K型熱電偶將檢測(cè)到的實(shí)際爐溫轉(zhuǎn)化為電

45、勢(shì)變化，經(jīng)過(guò)EM231模擬量輸入模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，PID控制器輸出控制信號(hào)，控制固態(tài)繼電器輸出端的導(dǎo)通與截止，從而控制爐體加熱的通斷。PLC和組態(tài)王連接，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。整個(gè)硬件連接圖如圖3.4和3.5所示。</p><p>　　圖3.4 系統(tǒng)框架圖</p><p>　　圖3.5 系統(tǒng)硬件連接圖</p><p>　　3.5 PLC控制器的

46、設(shè)計(jì)</p><p>　　控制器的設(shè)計(jì)是基于模型控制設(shè)計(jì)過(guò)程中至關(guān)重要。首先要以受控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型和它的各特性以及設(shè)計(jì)要求，確定控制器的結(jié)構(gòu)以及和受控對(duì)象的連接方案。接下來(lái)依據(jù)所要求的性能指標(biāo)選擇控制器的參數(shù)值[10]。</p><p>　　3.5.1控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立</p><p>　　本溫度控制控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3.6所示，方框圖如圖3.7所示。</

47、p><p>　　圖3.6 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖3.7 控制系統(tǒng)方框圖</p><p>　　3.5.2 PID控制及參數(shù)整定</p><p>　　1.PID控制器的組成</p><p>　　PID控制器由比例單元（P）、積分單元（I）和微分單元（D）組成。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：</p><p&

48、gt;<b>　　（3.1）</b></p><p>　　錯(cuò)誤！未找到引用源。(1) 比例系數(shù)KC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。Ｋc偏大，振蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時(shí)間加長(zhǎng)。Ｋc太大時(shí)，系統(tǒng)會(huì)趨于不穩(wěn)定。Ｋc太小，又會(huì)使系統(tǒng)的動(dòng)作緩慢。Ｋc可以選負(fù)數(shù)，這主要是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器以控制對(duì)象的特性決定的。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

49、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Ｋc的符號(hào)就一定要取反。 錯(cuò)誤！未找到引用源。(2) 積分控制Ｔi對(duì)系統(tǒng)性能的影響：　　積分作用使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，Ｔi小（積分作用強(qiáng)）會(huì)使系統(tǒng)不穩(wěn)定，但能消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的控制精度。 錯(cuò)誤！未找到引用源。(3) 微分控制Ｔd對(duì)系統(tǒng)性能的影響：　　微分作用可以改善動(dòng)態(tài)特性，Ｔd偏大時(shí)，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時(shí)間較短。Ｔd偏小時(shí)，超調(diào)量也較大，調(diào)節(jié)時(shí)間也較長(zhǎng)。只有Ｔd合適，

50、才能使超調(diào)量較小，減短調(diào)節(jié)時(shí)間。</p><p>　　至此溫度控制系統(tǒng)就已經(jīng)完成。在系統(tǒng)運(yùn)行之前，還需要進(jìn)行控制器的參數(shù)整定。我們將運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)整定法來(lái)整定PID的參數(shù)值，下面簡(jiǎn)單說(shuō)明其步驟。</p><p>　　經(jīng)驗(yàn)整定法又稱經(jīng)驗(yàn)湊試法，是技術(shù)人員生產(chǎn)實(shí)踐中在長(zhǎng)期工作經(jīng)驗(yàn)的顯現(xiàn)。事先的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)都可以省略，而是依靠以往經(jīng)驗(yàn)，先保證一組控制器參數(shù)，使系統(tǒng)投入運(yùn)行，通過(guò)觀察人為加入的干擾過(guò)渡過(guò)程

51、曲線，根據(jù)不同的控制作用對(duì)過(guò)渡過(guò)程的各種影響來(lái)改變相應(yīng)的控制參數(shù)值，進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)，最終得到滿意的控制質(zhì)量[11]。</p><p>　　由于比例作用是最普遍的控制，經(jīng)驗(yàn)整定法主要通過(guò)調(diào)整比例度的大小來(lái)完成質(zhì)量指標(biāo)的預(yù)定。整定途徑要遵循兩條：</p><p>　　（1）單獨(dú)運(yùn)用P作用，加入人為干擾后，將過(guò)渡過(guò)程調(diào)整為4：1的衰減振蕩過(guò)程。然后再加入I 作用，先將積分時(shí)間T1選取為衰減振蕩周期

52、的一半。同時(shí)在加入的積分作用之前，應(yīng)先減少比例作用，通常把比例度增大9%-25%。然后調(diào)整積分時(shí)間，最終到 4：1的衰減振蕩程度為止。最后加入D作用，以零為開(kāi)端，逐漸增大微分時(shí)間Td，由于微分作用能強(qiáng)制降低振蕩，在加入微分作用之前，可以把積分時(shí)間減小。將過(guò)渡時(shí)間最短，超調(diào)量最小。必須要通過(guò)微分時(shí)間的不斷試用，</p><p>　　（2）通常取Td=(1/3-1/4)Ti，所以要注意積分時(shí)間Ti和Td的選取，然后反

53、復(fù)湊試比例度，直至結(jié)果滿意為止。如果得不到要求的理想曲線，很有可能是開(kāi)始時(shí)Ti和Td設(shè)置的不合適。這時(shí)Ti和Td應(yīng)重復(fù)湊試，使曲線最終達(dá)到控制目標(biāo)。</p><p>　　表3.4 控制器參數(shù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)</p><p>　　經(jīng)過(guò)經(jīng)驗(yàn)整定法的整定，PID控制器整定參數(shù)值設(shè)為：比例系數(shù)=120，積分時(shí)間=3分鐘，微分時(shí)間=1分鐘。</p><p>　　第4章 基于組態(tài)王的

54、監(jiān)控界面設(shè)計(jì)</p><p>　　隨著我國(guó)工業(yè)化和信息化進(jìn)程的加快，工控組態(tài)軟件扮演者越來(lái)越重要的角色，為自動(dòng)化控制系統(tǒng)監(jiān)控層提供了良好的軟件平臺(tái)和開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件。工業(yè)HMI也可以稱作觸摸屏監(jiān)控器，是一種智能化操作控制顯示裝置。HMI的主要功能有：數(shù)據(jù)的輸入與顯示；系統(tǒng)或設(shè)備的操作狀態(tài)方面的實(shí)時(shí)信息顯示；報(bào)警處理及打?。粩?shù)據(jù)歸檔和報(bào)表系統(tǒng)

55、[12]。此外，新一代工業(yè)人機(jī)界面還具有簡(jiǎn)單的編程、對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、數(shù)據(jù)登錄及配方等智能化控制功能。</p><p>　　在本項(xiàng)目中，我們選擇了組態(tài)王來(lái)完成監(jiān)控畫(huà)面和西門子S7-200 PLC的設(shè)計(jì)組態(tài)王和其他組態(tài)軟件相比最大的優(yōu)勢(shì)是它操作方便靈活，有較強(qiáng)的通信功能，支持的硬件非常豐富。PLC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。&l

56、t;/p><p>　　4.1組態(tài)設(shè)備連接及變量的建立</p><p>　　4.1.1組態(tài)設(shè)備連接</p><p>　　雙擊組態(tài)王的快捷方式，出現(xiàn)組態(tài)王的工程管理器窗口，雙擊新建按扭，按照彈出的建立向?qū)?，填?xiě)工程名稱。然后打開(kāi)剛建立的工程。進(jìn)入組態(tài)畫(huà)面的設(shè)計(jì)，如圖4.1所示。</p><p><b>　　圖4.1 新建工程</b&g

57、t;</p><p>　　進(jìn)入工程管理器后，在畫(huà)面右方雙擊“新建”，新建畫(huà)面，并設(shè)置畫(huà)面屬性，如圖4.2所示。</p><p><b>　　圖4.2 新建畫(huà)面</b></p><p>　　由于組態(tài)畫(huà)面要與西門子S7-200 PLC連接之后才能使用，所以要新建S7-200的連接[13]，具體步驟如圖4.3、4.4、4.5和4.6所示。</p

58、><p><b>　　圖4.3 步驟1</b></p><p><b>　　圖4.4 步驟2</b></p><p><b>　　圖4.5步驟3</b></p><p><b>　　圖4.6 步驟4</b></p><p>　　4.1.

59、2組態(tài)變量的建立</p><p>　　要實(shí)現(xiàn)組態(tài)王對(duì)S7-200的在線監(jiān)控，就先必須建立兩者之間的聯(lián)系，那就需要建立兩者間的數(shù)據(jù)變量。基本類型的變量可以分為“內(nèi)存變量”和I/O變量?jī)深?。?nèi)存變量是組態(tài)王內(nèi)部的變量，不跟被監(jiān)控的設(shè)備進(jìn)行交換。而I/O變量是兩者之間互相交換數(shù)據(jù)的橋梁，S7-200和組態(tài)王的數(shù)據(jù)交換是雙向的[14]。具體操作如下，打開(kāi)工程瀏覽器，點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)詞典”，再點(diǎn)擊“新建”建立“設(shè)定溫度”、“當(dāng)前

60、溫度”、“啟動(dòng)”、“停止”、“Kc”、“Ti”、 “Td”、“采樣時(shí)間”等變量。寄存器和數(shù)據(jù)類型要與程序中一致，否則組態(tài)王就不能起到監(jiān)控作用了。如圖4.7 所示。</p><p><b>　　圖4.7 新建變量</b></p><p>　　圖4.8為變量“當(dāng)前溫度”報(bào)警定義設(shè)置圖，我們?cè)O(shè)置了當(dāng)前溫度低于100度時(shí)，報(bào)警當(dāng)前溫度太低。當(dāng)前溫度大于700時(shí)，報(bào)警當(dāng)前溫度偏

61、高。</p><p>　　圖4.8當(dāng)前溫度報(bào)警定義設(shè)置</p><p>　　圖4.9為變量“試驗(yàn)機(jī)爐溫控制”記錄和安全區(qū)設(shè)置圖，我們?cè)O(shè)置“記錄”為數(shù)據(jù)變化記錄，變化靈敏度設(shè)為1。這個(gè)主要是為歷史趨勢(shì)曲線服務(wù)的，若不設(shè)置這個(gè)，往往歷史趨勢(shì)曲線就出不來(lái)或者效果很差。</p><p>　　圖4.9 當(dāng)前溫度記錄和安全區(qū)設(shè)置</p><p><

62、b>　　4.2創(chuàng)建組態(tài)畫(huà)面</b></p><p><b>　　4.2.1主畫(huà)面</b></p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了實(shí)時(shí)控制主畫(huà)面，主要包括了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理畫(huà)面，實(shí)時(shí)曲線畫(huà)面，預(yù)定溫度的設(shè)定，爐溫實(shí)時(shí)溫度的顯示，PID控制器參數(shù)的設(shè)定。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理畫(huà)面說(shuō)明了系統(tǒng)的控制原理以及數(shù)據(jù)的傳輸方向，以便于更好的了解試驗(yàn)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的控制流程。實(shí)時(shí)

63、曲線畫(huà)面用于顯示被測(cè)量，被控量以及設(shè)定值的實(shí)時(shí)變化趨勢(shì)。以便于操作人員了解被測(cè)量，被控量等的變化，從而更好的對(duì)監(jiān)控過(guò)程進(jìn)行分析，研究等，歷史報(bào)表畫(huà)面提供瀏覽和打印歷史數(shù)據(jù)的功能。如圖4.10所示。</p><p><b>　　圖4.10主界面</b></p><p>　　4.2.2實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線</p><p>　　打開(kāi)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)頁(yè)面后，點(diǎn)擊工具箱

64、中的“實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線”按鈕，把實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線放進(jìn)開(kāi)發(fā)頁(yè)面，然后雙擊曲線畫(huà)面，對(duì)曲線進(jìn)行設(shè)置，實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線隨時(shí)間變化自動(dòng)卷動(dòng)，可快速反應(yīng)變量的新變化。如圖4.11所示。</p><p>　　圖4.11實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線</p><p><b>　　4.2.3報(bào)警窗口</b></p><p>　　打開(kāi)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)頁(yè)面后，點(diǎn)擊工具箱中的“報(bào)警窗口”把報(bào)警窗口放進(jìn)開(kāi)

65、發(fā)頁(yè)面，然后雙擊畫(huà)面，對(duì)報(bào)警窗口進(jìn)行設(shè)置，包括通用屬性、列屬性、操作屬性、條件屬性、顏色和字體屬性的設(shè)置。即可形成如圖4.12所示的報(bào)警窗口畫(huà)面。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，報(bào)警窗口會(huì)根據(jù)當(dāng)前溫度值做出適當(dāng)?shù)膱?bào)警。</p><p><b>　　圖4.12報(bào)警窗口</b></p><p><b>　　4.2.4報(bào)表窗口</b></p><p&g

66、t;　　打開(kāi)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)頁(yè)面后，點(diǎn)擊工具箱中的“報(bào)表窗口”，把報(bào)表窗口放進(jìn)開(kāi)發(fā)頁(yè)面。然后添加報(bào)表設(shè)置，打印預(yù)覽，報(bào)表打印，關(guān)閉畫(huà)面等按鈕并對(duì)其進(jìn)行設(shè)置。如圖4.13所示，報(bào)表是反應(yīng)生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)、狀態(tài)等，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄的一種重要形式。</p><p>　　圖4.13歷史數(shù)據(jù)報(bào)表窗口</p><p>　　4.3 PLC程序設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4

67、.3.1設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　PLC運(yùn)行時(shí)，利用特殊繼電器SM0.0的初始化脈沖進(jìn)行初始化，將溫度設(shè)定值，PID參數(shù)值等，存入有關(guān)的數(shù)據(jù)寄存器，使定時(shí)器復(fù)位；按啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)開(kāi)始溫度采樣，采樣周期為10秒；K型熱電偶傳感器把所測(cè)量的溫度進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)量轉(zhuǎn)換（0-41毫伏）；模擬量輸入通道AIW0通過(guò)讀入0-41毫伏的模擬電壓量送入PLC；經(jīng)過(guò)程序計(jì)算后得出實(shí)際測(cè)量的溫度T，將T和溫度設(shè)定值比

68、較，根據(jù)偏差計(jì)算調(diào)整量，發(fā)出調(diào)節(jié)命令[15]。圖4.14即是控制程序流程圖。</p><p>　　圖 4.14程序流程圖</p><p>　　4.3.2 PID指令向?qū)У倪\(yùn)用</p><p>　　STEP7-Micro/WIN提供了PID Wizard（PID指令向?qū)В?，可以幫助用戶方便地生成一個(gè)閉環(huán)控制過(guò)程的PID算法。此向?qū)Э梢酝瓿山^大多數(shù)PID運(yùn)算的自動(dòng)編程，

69、用戶只需在主程序中調(diào)用PID向?qū)傻淖映绦?，就可以完成PID控制任務(wù)。PID向?qū)Ъ瓤梢陨赡M量輸出PID控制算法，也支持開(kāi)關(guān)量輸出；既支持連續(xù)自動(dòng)調(diào)節(jié)，也支持手動(dòng)參與控制[16]。本項(xiàng)目程序中就正好運(yùn)STEP7-Micro/WIN軟件自帶的PID指令向?qū)?。從而使得程序?jiǎn)單易懂，同時(shí)也達(dá)到了控制要求。</p><p>　　首先打開(kāi)“指令向?qū)А?，選擇“PID”，如圖4.15所示。</p><p

70、>　　圖4.15 配置PID指令</p><p>　　圖4.16是配置PID環(huán)路參數(shù)的。其中，增益Kc=120，積分時(shí)間為3分鐘，微分時(shí)間為1分鐘，抽樣時(shí)間為10秒。還有，PID環(huán)路的設(shè)定點(diǎn)設(shè)置為0.0-1.0，便于歸一化處理。 </p><p>　　圖4.16 配置PID環(huán)路參數(shù)</p><p>　　點(diǎn)擊“下一步”后出現(xiàn)如圖4.17所示畫(huà)面。</p&

71、gt;<p>　　圖4.17回路輸入選項(xiàng)</p><p>　　連續(xù)“下一步”就會(huì)出現(xiàn)，如圖4.18所示。</p><p>　　圖4.18初始化子程序</p><p>　　點(diǎn)擊“下一步”，如圖4.19所示，配置成功。</p><p>　　圖4.19完成向?qū)渲?lt;/p><p>　　4.3.3梯形圖程序<

72、;/p><p>　　圖4.20 梯形圖程序網(wǎng)絡(luò)1</p><p>　　上述程序中，I0.1和I0.2分別是啟動(dòng)和停止按鈕，Q0.0和Q0.1分別是系統(tǒng)運(yùn)行指示燈（綠燈）和系統(tǒng)停止指示燈（紅燈），M0.0和M0.1是中間繼電器，如圖4.20所示。</p><p>　　圖4.21梯形圖程序網(wǎng)絡(luò)2</p><p>　　這里用SM0.0直接調(diào)用了編程軟件

73、自帶的PID子程序，其實(shí)就是利用PID指令向?qū)Ь幊?。上面的指令中，PV_I為反饋值，也就是熱電偶將檢測(cè)到的當(dāng)前溫度值送入溫度模塊后輸出的模擬電壓值A(chǔ)IW0；Setpoint_R為設(shè)定值[17],如圖4.21所示。</p><p>　　每個(gè)PID回路都有兩個(gè)輸入變量，給定值SP和過(guò)程變量PV。執(zhí)行PID指令前必須把它們轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的浮點(diǎn)型實(shí)數(shù)。即先把整數(shù)值轉(zhuǎn)換成浮點(diǎn)型實(shí)數(shù)值，再把實(shí)數(shù)值進(jìn)行歸一化處理，使其為0.0-1

74、.0之間的實(shí)數(shù)。歸一化的公式為：</p><p>　　R1=(R/S+M) （4-1）</p><p>　　式中，R1為標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)數(shù)值；R為未標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)數(shù)值；M為偏置，單極性為0.0，雙極性為0.5；S為值域大小，為最大允許值減去最小允許值，單極性為32000，雙極性為64000。</p><p>　　在本項(xiàng)目中，R=100，即就是設(shè)定溫度100度；

75、S=32000，M=0.0，所以按照歸一化公式R1=100/32000+0.0=0.03125，即Setpoint_R為0.03125。</p><p>　　圖4.22梯形圖程序網(wǎng)絡(luò)3</p><p>　　該網(wǎng)絡(luò)的程序功能是把PID回路輸出轉(zhuǎn)換成占空比。因PID回路的輸出PID0_Output為0.0-1.0之間的實(shí)數(shù)值，又因我們?cè)O(shè)置了采樣時(shí)間為10秒，所以第一個(gè)指令MUL_R中INT2為

76、100.0。ROUND是將實(shí)數(shù)轉(zhuǎn)換成雙整數(shù)，DI_I是將雙整數(shù)轉(zhuǎn)換成整數(shù)。VW2和VW4分別是采樣周期內(nèi)的加熱時(shí)間和非加熱時(shí)間[18]，如圖4.22所示。</p><p>　　圖4.23 梯形圖程序網(wǎng)絡(luò)4</p><p>　　上述程序用了兩個(gè)100ms的定時(shí)器T241和T242來(lái)控制加熱時(shí)間，其中Q0.3為連接固態(tài)繼電器的輸出端子，如圖4.23所示。</p><p>

77、;　　圖4.24 梯形圖程序網(wǎng)絡(luò)5</p><p>　　該網(wǎng)絡(luò)的程序是為了在電腦上通過(guò)STEP7-Micro/WIN編程軟件顯示當(dāng)前溫度和設(shè)定溫度值而寫(xiě)的，其實(shí)也就是歸一化的逆過(guò)程。若無(wú)該網(wǎng)絡(luò)，則顯示的溫度值都是歸一化的實(shí)數(shù)值，不便于記錄和觀察，如圖4.24所示。</p><p><b>　　4.4系統(tǒng)測(cè)試</b></p><p>　　組態(tài)王和

78、PLC編程軟件不能同時(shí)啟動(dòng)，因?yàn)樗麄兪褂玫氖峭粋€(gè)端口，要想在線利用組態(tài)王監(jiān)控程序，那就先必須在關(guān)閉組態(tài)王的情況下，先把PLC程序下載到PLC中，并且運(yùn)行程序，再把編程軟件關(guān)閉，才可以啟動(dòng)組態(tài)王，這樣就可以利用組態(tài)王在線監(jiān)控了[19]。</p><p>　　4.4.1啟動(dòng)組態(tài)王</p><p>　　打開(kāi)組態(tài)王的項(xiàng)目工程管理器，點(diǎn)擊窗口欄中“WIEW”或者在畫(huà)面中點(diǎn)擊右鍵，選擇“切換到VIE

79、W”，啟動(dòng)組態(tài)王，進(jìn)入主畫(huà)面。這個(gè)時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)打開(kāi)一個(gè)信息窗口，可以通過(guò)信息窗口來(lái)知道，組態(tài)王的運(yùn)行情況以及和PLC的連接是否成功。如果連接不成功，會(huì)出現(xiàn)通信失敗的提示語(yǔ)言，那就要查明原因，否則不能監(jiān)控。如果提示連接設(shè)備成功，窗口會(huì)顯示開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)，那就表示可以開(kāi)始系統(tǒng)的運(yùn)行了。</p><p>　　組態(tài)監(jiān)控啟動(dòng)之后，會(huì)自動(dòng)顯示組態(tài)畫(huà)面，如圖 4.25 所示。</p><p>　　圖4

80、.25系統(tǒng)運(yùn)行—主界面</p><p>　　4.4.2實(shí)時(shí)曲線觀察</p><p>　　點(diǎn)擊組態(tài)畫(huà)面的實(shí)時(shí)曲線按鈕，可以觀察，在自PID參數(shù)的作用下，控制效果的情況。如圖4.26所示。</p><p>　　圖4.26爐溫實(shí)時(shí)曲線</p><p>　　控制器起到了調(diào)節(jié)作用，最后溫度穩(wěn)定在了設(shè)定溫度上，它的調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)短與PID參數(shù)的設(shè)定有關(guān)。所以

81、，我們可以增大Kc，使調(diào)節(jié)時(shí)間變短，點(diǎn)擊主控控制畫(huà)面的參數(shù)設(shè)定窗口的比例增益來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，如圖 4.27所示。</p><p>　　圖4.27 PID參數(shù)設(shè)置</p><p>　　4.4.3歷史數(shù)據(jù)報(bào)表觀察</p><p>　　點(diǎn)擊主畫(huà)面的報(bào)表按鈕，出現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表窗口，點(diǎn)擊報(bào)表查詢，可以查看報(bào)表記錄的數(shù)據(jù)。如圖4.28所示。</p><p>

82、　　圖 4.28 報(bào)表查詢</p><p>　　記錄的數(shù)據(jù)如圖 4.29所示。</p><p>　　圖4.29 數(shù)據(jù)記錄</p><p>　　如圖4.30所示，溫度控制系統(tǒng)從300度變成800度，開(kāi)始運(yùn)行到趨于穩(wěn)定需要77秒，系統(tǒng)反應(yīng)快速，控制精確度高，抗干擾能力強(qiáng)。</p><p>　　圖4.30爐溫實(shí)時(shí)曲線</p><

83、p><b>　　第5章 總結(jié)</b></p><p>　　PLC（可編程控制器）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。</p><p>　　PID閉環(huán)控制是控制系統(tǒng)中應(yīng)用很廣泛的一種控制算法，對(duì)大部分控制對(duì)象都有良好的控制效果。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

84、喜歡而得到廣泛的使用。</p><p>　　在西門子S7-200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(jì)出了溫度監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)達(dá)到了快、準(zhǔn)、穩(wěn)的效果，也達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。再加上由組態(tài)王設(shè)計(jì)的人機(jī)界面，整個(gè)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，控制方便，大大提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和實(shí)用性。</p><p>　　該溫度控制系統(tǒng)也有一些有不足的地方需要改進(jìn)，編程時(shí)我們用了編程軟件自帶的PID指令向?qū)K，這樣

85、雖然方便，但是使得控制系統(tǒng)超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間都稍微偏大，若不直接調(diào)用該模塊，而是自己編寫(xiě)PID控制子程序的話，控制效果可能會(huì)更好。</p><p><b>　　謝 辭</b></p><p>　　在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)初始，我盲目的在網(wǎng)上搜索資料，進(jìn)展不是很順利。xx老師看到這個(gè)情況，細(xì)心的給我指點(diǎn)了方向，告訴我該怎么下手，并給我列出了一些參考文獻(xiàn)目錄。在xx老師的指導(dǎo)下，我

86、摸索著前進(jìn)，在圖書(shū)館與實(shí)驗(yàn)室之間，充實(shí)自己，同時(shí)充實(shí)著我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。感謝xx老師的悉心教導(dǎo)，她用她嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)態(tài)度，幫助我們認(rèn)識(shí)自己，進(jìn)一步熟悉自己的專業(yè)，加強(qiáng)了自學(xué)能力，這在我們以后的人生中是一個(gè)寶貴的財(cái)富。</p><p>　　同時(shí)要感謝我的同學(xué)們，他們給了我很大的幫助。當(dāng)我被疑問(wèn)所困擾時(shí)，他們熱心的給予我建議。還要感謝學(xué)校方便的圖書(shū)館。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，這次經(jīng)歷對(duì)

87、于我以后的學(xué)習(xí)和工作將是一筆珍貴的財(cái)富，再次向給予我鼓勵(lì)及幫助的老師們和同學(xué)們表示誠(chéng)摯的謝意，我會(huì)永遠(yuǎn)記住你們的，謝謝！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 張貴仁．材料試驗(yàn)機(jī)[M]. 中國(guó)計(jì)量出版社，2010</p><p>　　[2] 徐亞飛，劉官敏，高國(guó)章. 溫箱溫度PID與預(yù)測(cè)控制[J]. 武漢理工

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