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PLC实训报告题 目: 温度控制系统设计与实现 系 别: 自动化 专 业: 自动化 姓 名: 学 号: 指导教师: 目 录一、 概述2 1.1内容概述2 1.2研究背景与意义2二、 温度控制原理2 2.1温度控制原理2三、 温度控制系统方案设计3 3.1设计方法3 3.2相关支持条件3四、 温度控制系统设计 3 4.1任务3 4.2方案实现3 4.3硬件实现框图34. 4 PID控制及参数整定54.5 PLC程序64.6人机界面及实时曲线10五、 实训心得14 5.1心得体会14六、 参考资料15 第一章 概述1.1内容概述：本次实训研究的是PLC技术在组态温度监控系统上的应用。从整体上分析和研究了控制系统的硬件配置、电路图的设计、程序设计，控制对象数学模型的建立、控制算法的选择和参数的整定，人机界面的设计等。1.2研究背景与意义：在工业生产过程中，温度是最常见的过程参数之一。在冶金、化工、电力、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。由于其具有工况复杂、参数多变、运行惯性大、控制滞后等特点，它对控制调节器要求极高。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为PID控制。可编程控制器(PLC)是一种应用非常广泛的自动控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制能力强、操作灵活方便、可靠性高、适宜长期连续工作的特点，非常适合温度控制的要求。基于PLC 的温度控制系统以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、功能强大、能耗低等优点深受许多用户的青睐，在工业温度控制场合得到了广泛的应用。同时，人机界面的出现可以使用户对控制系统进行全面监控，包括参数监测、信息处理、在线优化、报警提示、数据记录等功能，从而使控制系统变得简单易懂、操作人性化。 第二章 温度控制原理2.1温度控制原理：首先，通过温度传感器和变送器检测实时温度，在经过标度转换和PLC的数学运算指令计算后，HMI可以从结果寄存器中读取并直接显示为工程量。模拟量输出控制，将PLC中PID控制器输出通过EM235 AO输出0-5V电压，该0-5V电压作为方案中驱动模块的输入信号，该模块将接收的0-5V可调电压变换成0-24V可调电压给电加热丝，从而控制电加热丝的加热强度，从而实现温度控制。 第三章 温度控制系统方案设计3.1设计方法：通过西门子PLC控制器，温度传感器将检测到的实际炉温转化为电压信号，经过模拟量输入模块转换成数字量信号并送到PLC中进行PID调节，PID控制器输出量转化成占空比，通过固态继电器控制炉子加热的通断来实现对炉子温度的控制。同时利用组态软件组态王设计一个人机界面（HMI），通过串行口与可编程控制器通信，对控制系统进行全面监控，从而使用户操作更方便。总体上包括的技术路线：硬件设计，软件编程，参数整定等。3.2相关支持条件：西门子PLC控制器 组态软件组态王 第四章 温度控制系统设计4.1任务： 利用搭建的回路，采用相应的控制算法实现对对象的良好控制，算法采用常规PID控制器、改进PID控制器，并利用组态软件组态较人性化的人机画面，组态软件采用组态王或者MCGS。4.2方案实现：计算机控制技术实训方案中控制器采用西门子PLC200，IO模版采用工控室与西门子配套的5套EM235(其中4个AI，1个AO)，被控对象为温度对象。4.3硬件实现框图 图4-1 硬件实现电路图图4-2 计算机控制系统实训方案（模块控制）评估控制任务PLC机型的选择控制柜设计及布线程序设计联机调试PLC安装程序检查、调试控制流程的设计程序备份修改软、硬件模拟运行投入使用是否满足要求图4-3 PLC控制系统设计步骤PLC控制器驱动模块电热丝温度变送器热电偶图4-4 控制系统结构图4. 4 PID控制及参数整定：比例、积分、微分三种控制方式各有独特的作用。比例控制是一种最基本的控制规律，具有反应速度快，控制及时，但控制结果有余差等特点。积分控制可以消除余差，但是工业上很少单独使用积分控制的，因为与比例控制相比，除非积分速度无穷大，否则积分控制就不可能想比例控制那样及时的对偏差加以响应，所以控制器的输出变化总是滞后与偏差的变化，从而难以对干扰进行及时且有效的控制。微分作用是对偏差的变化速度加以响应的，因此，只要偏差一有变化，控制器就能根据变化速度的大小，适当改变其输出信号，从而可以及时克服干扰的影响，抑制偏差的增长，提高系统的稳定性。但是理想微分控制器的控制结果也不能消除余差，而且控制效果要比纯比例控制器更差。将三种方式加以组合在一起，就是比例积分微分（PID）控制,其数学表达式为 ut=Kpet+1TI0tetdt+TDdetdt （3-3）式3-3中：为比例系数，为积分时间常数，为微分时间常数。根据以上的分析，本温度控制系统适于采用PID控制。完成了上述内容后，该温度控制系统就已经确定了。在系统投运之前，还需要进行控制器的参数整定。控制器参数整定方法很多，归纳起来可分为两大类，即理论计算整定法和工程整定法。4.5 PLC程序：4.6人机界面及实时曲线：1)未优化界面时：2)优化界面后：第五章 实训心得5.1心得体会： PLC（可编程控制器）以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、功能强大、性价比高、体积小、能耗低等显著特点广泛应用于现代工业的自动控制之中。PID闭环控制是控制系统中应用很广泛的一种控制算法，对大部分控制对象都有良好的控制效果。组态软件组态王因其简单易用的特点，在HMI设计中深受用户的喜欢而得到广泛的使用。在西门子S7-200系列PLC和组态软件组态王的基础上，我们成功设计出了温度控制系统，该系统达到了快、准、稳的效果，也达到了预期的目标。再加上由组态王设计的人机界面，整个系统操作简单，控制方便，大大提高了系统的自动化程度和实用性。实训过程中，难免会出现一些难于预料的情况，我们遇到的情况有仪器某些部分的接触不良和检测装置可能有些问题，导致最初无法连上PLC，接着是连上设备后，调试时曲线却出现异常的毛疵。比起其他人顺顺利利，一帆风顺地完成，我觉得有问题还是好的，可以从中学到更多东西。该温度控制系统也有一些有不足的地方需要改进，还有人机界面内容不够丰富，若再加上报表系统、打印功能的话，那就更完美了。第六章 参考资料1 高钦和.可编程控制器应用技术与设计实例. 人民邮电出版社，20042 廖妙常.PLC编程及应用. 机械工业出版社，20103 李方园.人机界面设计及应用. 化学工业出版社，20084 严盈富. 触摸屏与PLC入门.