毕业论文-基于plc的电阻炉温度控制系统设计

摘要各种工业和科学实验中最常见和最重要的热参数的温度，产品或结果的温度控制的精度将有显著影响。温度不同，PLC可靠性高，抗干扰性强能力强，抗干扰能力强，使用方便，PLC控制是比较好的控制中的一个。本文介绍的控制方案电阻炉，阐述了从硬件和软件的组合物和系统的功能中，温度控制系统主要被引入。该系统FP0系列PLC为控制核心，利用强大的PLC，首先能顺利地进行金属材料的热处理工艺,同时电气装置也能够按照设计要求稳定运行。该系统还使用触摸屏替代了普通的按钮，促进了人机互动，既可以随意修改程序段中的数值，又可以实现热处理工艺过程的自动跟踪和监控，实现了热处理工艺优化。外围电路简单，控制精度高，速度快，具有小型化和低功耗的优势。关键词PLC；触摸屏；电阻炉；温度控制ABSTRACTAVARIETYOFINDUSTRIALANDSCIENTIFICEXPERIMENTS,THEMOSTCOMMONANDMOSTIMPORTANTTHERMALPARAMETERSOFTEMPERATURE,TEMPERATURECONTROLACCURACYOFTHEPRODUCTORTHERESULTWILLHAVEASIGNIFICANTIMPACTDIFFERENTTEMPERATURES,PLCHIGHRELIABILITY,STRONGANTIINTERFERENCEABILITY,STRONGANTIINTERFERENCEABILITY,EASYTOUSE,PLCCONTROLISABETTERCONTROLTHISARTICLEDESCRIBESTHECONTROLSCHEMERESISTANCEFURNACE,ELABORATEDFROMAFUNCTIONALHARDWAREANDSOFTWARESYSTEMSANDCOMPOSITIONS,THETEMPERATURECONTROLSYSTEMAREMAINLYINTRODUCEDTHESYSTEMFP0SERIESPLCTOCONTROLTHECORE,THEUSEOFPOWERFULPLC,THEFIRSTMETALMATERIALHEATTREATMENTPROCESSCANBEPERFORMEDSMOOTHLY,ANDSTABLEOPERATIONOFTHEELECTRICALDEVICECANBEINACCORDANCEWITHTHEDESIGNREQUIREMENTSTHESYSTEMALSOUSESATOUCHSCREENINSTEADOFTHENORMALBUTTON,ANDPROMOTETHEHUMANMACHINEINTERACTION,BOTHAREFREETOMODIFYTHEPROGRAMSEGMENTVALUE,BUTALSOCANAUTOMATICALLYTRACKANDMONITORTHEPROCESSOFHEATTREATMENTTOACHIEVEAHEATTREATMENTPROCESSOPTIMIZATIONTHEPERIPHERALCIRCUITISSIMPLE,HIGHCONTROLPRECISION,SPEED,MINIATURIZATIONANDLOWPOWERCONSUMPTIONADVANTAGESKEYWORDSPLCTOUCHSCREENRESISTANCEFURNACETEMPERATURECONTRO目录中文摘要IKEYWORDSII第1章绪论111课题背景112课题目的213电阻炉温度控制系统的发展状况214本课题的研究内容3第2章PLC的概述421PLC的介绍422PLC的基本组成523总体设计方案5231PLC和单片机的比较5232系统结构图及说明5233设计要求6第3章电阻炉的选择及改造731电阻炉的选择732电阻炉的改造7321电阻炉炉盖部分的改造7322电阻炉内升降台的改造733温度传感器类型及选择834A/D模块的选择935设计要求10第4章硬件设计11411PLC的介绍11411PLC的介绍11412PLC的基本组成11413西门子S72001242传感器1343固态继电器1344硬件连线图13第5章控制算法描述1551程序流程图1552STEP7MICRO/WIN32软件介绍1753PWM技术1754PID控制程序设计18541PID控制算法18542PID在PLC中的回路指令20543PID参数整定22第6章电炉的结构原理及其梯形图程序2361炉盖工作原理23611炉盖液压回路的设计2362电阻炉结构、原理2363主程序2564子程序27第7章系统测试3071启动组态王3072参数监控和设定3173报警信息提示3274报表系统查询3375趋势曲线监控33751实时趋势曲线33752分析历史趋势曲线3476调试36结论38致谢39参考文献40第1章绪论11课题背景电阻炉温度是常见的工业生产过程中的参数之一，温度在所有的物理变化过程和化学反应的过程中被广泛，在绝大部分地区的科研项目和实践学习中，温度控制占着举足轻重的作用，尤其是在冶金，化工，建材，食品，机械，石油等行业中，同样拥有着十分重要的作用。对于在加热条件下的方法不同的生产和工艺要求使用的，燃料的温度控制，随着时间的进行,驱使一个或多个输出按需要方式改变的一种系统也不同。如冶金，机械，食品，化工等工业生产中被广泛应用于各种电阻炉气体燃料，天然气，石油和电力。流程电阻炉温度控制系统复杂，不确定，所以系统需要更先进的控制技术和控制理论。可编程逻辑控制器（PLC）被开发为约1968的PLC是固态电子装置，它利用已存入的程序来控制机器的运行或工艺的工序。通过输入/输出（I/O）控制信号，PLC和接收输入信号的装置。由于PLC集成的计算机和自动化技术，因此它正在快速推进，比他们出现的技术水平等等。它不仅可以轻松完成逻辑，顺序，定时，计数，而且还能够通过输入口以及输出端，建立与各种数字和模拟的生产设备联系，数字运算，数据处理等功能，从而使生产的自动化控制流程。特别是超大规模集成电路和信息，在互联网时代，迅速发展的到来延长了PLC的功能，它具有强大的网络通讯能力，因此，它在许多行业中得到了越来越广泛的应用。可编程序控制器具有可靠性高、功能强、易于实现过程控制等功能，在各种工业过程控制中得到了迅速发展和广泛应用。可编程控制器（PLC）的温度控制系统的应用，得以在极大的程度上拓宽了自动化技术的应用范围和提高控制精度的效果并且具有良好的经济效益以及推广价值。在历史漫长的进程中，可编程控制器（PLC）自始至终位于工业自动化技术领域的主战场，并且是为许多应用保障自动化控制设备系统相当可靠的控制。它可以自动为工业自动化业务控制应用需要提供一个安全、可靠和完整的解决方案。19811990年间，计算机技术和微电子技术的迅猛发展，极大地促进了可编程控制器（PLC）的发展，越来越多的PLC功能得到了普遍的应用。由于可编程控制器（PLC）可以是模拟控制、位置控制和PID控制，易于实现柔性制造系统使得PLC远程通讯功能进一步增强，可以更强大。PLC控制具有以下主要特点（1）具有可靠性高和成本低的优越特点。（2）编写程序过程简单，控制程序变量的使用极为便利，使用自然语言梯子。（3）实现的功能全面且强大，并且易于扩展、灵活、实用的结合。（4）与上位机通信方式极为方便、快捷。可以集成可编程终端的触摸屏显示器与触摸开关，简称PT，它们是下一代的高科技人机界面产品。专为PLC触摸屏设置主机的应用，坐落在恶劣的工业环境中很好的利用（防护等级IP65）输入和输出设备之一。应用它当作人机界面，具有交互性、较高的可靠性，操作简单而且容易与PLC编程器等原件相连接。电阻炉广泛用于各种工业中，温度控制通常是模拟或数字调整仪器被调整时，这种方法有一定的固有的缺点。本文提出了一种电阻炉控制系统，该系统类型松下FP0PLC为核心，采用触摸屏，而不是一个正常的按钮。12课题目的可编程控制器（PLC）可以通过全方位的培训课程设计，培养起学生独立思考问题、独立分析问题、独立解决问题的能力，培养工程实践能力，创新能力和综合设计能力。根据所学PLC理论知识，掌握运用PLC控制程序对热处理加热炉进行电气控制。13电阻炉温度控制系统的发展状况基于广泛的工业和农业生产现今的工业生产应用，国防，科研，生活的其他领域并占据了举足轻重的地位PLC电阻炉温度控制系统。电阻炉温度控制系统是人类的热量，主要热源驱动装置，它似乎至今二百多年的历史。在这两百年的历史，从低级到高级，从简单到复杂，伴随着生产力的迅速发展和对电阻炉温度控制精度要求的不断提高，电阻炉温度控制系统的控制技术也得到迅速发展。基于PLC的电阻炉温度控制系统在当前流行的温度控制系统，基于工业计算机（IPC）温度控制系统PLC温控系统，分布式温度控制系统（DCS），现场总线控制系统（FCS）等。PLC是专用数字控制计算机，它使用用于存储指令，如逻辑、顺序、定时、计数器和计算功能的可编程存储器，而且可以通过模拟数字输入端和输出端的部件，例如在各种机械或者工作程序中的控制。可编程控制器（PLC）具有极高的可靠性、相当强的抗干扰能力、操作简单的编程方式、易于学习和使用的特点在目前工程人员的行业中应用范围极为广泛。符合IPC，DCSFSC和其他系统相比，PLC具有成本优势。因此，PLC占有相当大的市场份额，其发展前景非常看好。14本课题的研究内容学习本课题相关科目，如自动控制原理，模拟电子技术，数字电子技术，传感器与检测技术，电路原理图，PLC控制技术等是使用可以从室温提供电阻炉温度热处理的设备一直到1200的温度范围的电阻炉，得以保持恒定的温度范围是至关重要的，来解决这个问题。电阻炉通常类似物仪器测量温度，并通过控制交流接触器通过的时间来控制加热功率的比例打破，因为模拟仪器本身的测量精度，再加上交流接触器的寿命短，低通断比，因此控制精度低。本设计采用可编程逻辑控制器，实现对温度电阻炉的自动控制。炉PLC模拟量输入模块的反馈和设定点偏差PID运算的实际值，控制操作炉尺寸平均功率结果输出电阻，来控制炉温的目的。第2章PLC的概述21PLC的介绍PLC是一种工业控制计算机，英文名称可编程控制器，和用于个人计算机（PC）来区分，一般简称PLC。可编程逻辑控制器（PLC）是继承了计算机、自动控制技术和通信技术的相关技术并成为新的自动装置之一。其优异的性能已被广泛应用于工业控制。其他设备PLC系统。1，编程设备编程器是PLC的应用，监控操作，一些编程系统设立监察工作条件和PLC系统，PLC控制检查不可缺少的设备维护，但它不直接参与运行的现场控制。小型PLC编程一般手持编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）作为一个程序员。2，人机界面人机界面是最基本的指标和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）的公式，单人操作终端的计算机技术（运行组态软件）被广泛应用，并且作为行使人机界面很受欢迎。3，输入输出设备装置，用于永久地存储用户数据，诸如EPROM，EEPROM写入器装置，用于永久地存储用户数据，诸如EPROM，EEPROM，条形码阅读器，输入模拟电位，打印机等。迅速发展和应用量增长的PLC技术，日本在20世纪70年代初年开始生产可编程控制器，而欧洲是在20世纪70年代中期，现如今，闻名于世界的电器厂生产之初基本上是所有的可编程控制器。从出现可编程控制器到现在已经经历了四次更换，如下代次器件功能第一代1位处理器逻辑控制功能第二代8位处理器及存储器产品系列化第三代高性能8位微处理器及位片式微处理器处理速度提高，向多功能及联网通信发展第四代16位、32位微处理器及高性能位片式微处理器逻辑、运动、数据处理、联网功能的多功能22PLC的基本组成PLC从组成形式一般分为整体模块两项。通常它包括一个内置的PLCCPU板，I/O板，显示面板，内存和电源的。模块化可编程控制器CPU模块通常，I/O模块，内存模块，电源模块，背板或机架等。它们在设计上与应用上采用了一种模块化的PLC，不管什么样的PLC的，都属于巴士完善的组织结构的类型。23总体设计方案231PLC和单片机的比较单片机编程的复杂性，采用抗干扰能力强的难度，因为PLC具有强大的功能、极高的可靠性、编程简单易学，即使是不熟悉电脑的工程师也能够应用它来研究和开发复杂的控制系统。极强的抗干扰能力，在工业控制的恶劣环境下应用十分广泛。同时具有相当广泛的扩展模块和网络功能，它还能够实现大而复杂的工业控制系统。综合考虑后，系统决定做PLC控制核心。232系统结构图及说明本系统能够对电阻炉炉温实现自动控制与温度数值的显示，出现故障及时报警，实现热处理工艺过程的自动跟踪和监控，实现热处理工艺优化。系统结构见图21。图21系统的结构图在PC到PC，PLC作为从站。从PC到节目传送到PLC，PLC控制继电器，然后由中继风扇马达分别控制，升降马达，指示灯，蜂鸣器和电磁阀。由温度传感器检测所述加热单元和PLC的温度，然后由PLC来控制加热单元是一个闭环系统。233设计要求APLC能够监控炉膛的温度；B按下触摸屏上的“开盖”按钮，炉盖自动打开，炉膛内升降台自动升起；C按下触摸屏上的“关盖”按钮，炉膛内的升降台自动下降，当下降到最底端时炉盖自动关闭；D按下触摸屏上的“回火”按钮后，LED灯闪烁10秒，同时开始全速加热，当温度达到加热，保温到正规相位，时间和半小时的设定值停止E每1分钟检测一次炉膛内温度，并在触摸屏上显示检测结果；F定时保温时间结束后，蜂鸣器鸣叫10秒告知热处理结束；G加热时超过温度上限会报警，报警现象为LED闪烁同时蜂鸣器鸣叫。基于以上的要求，所设计的系统必须要有以下结构模块温度传感器单元，PLC模拟量转换单元，触摸屏，LED灯，蜂鸣器，电机。第3章电阻炉的选择及改造31电阻炉的选择电阻炉结构简单，操作方便，工作温度范围广，炉温分布较均匀，且便于控制气氛，容易实现机械化和自动化。电阻炉是将电流通入金属或非金属电热元件，使电能转化成热量，依靠辐射与对流将热量；传给被加热的元件，从而使工件加热到规定温度。电阻热处理炉一般分为箱式电阻炉和坑炉。箱式电阻炉的高温炉电阻箱，箱式炉用电阻箱型低电阻式炉。火热的斗争坑被分为一个坑，高温炉，炉高温电阻炉窖窖低温。本文选择RJ2256低温井式电阻炉做研究。低温坑炉壳由轻质耐火砖衬里制成焊接钢管束切成石，分布在炉的内壁上螺旋加热元件。与盖子上装有风扇，主要是在炉内气体对流，以促进均匀加热。RJ2256井式电阻炉基本参数见表1。型号额定功率KW额定温度相数加热元件接法炉膛尺寸HMM外形尺寸LBHMM最大装载KGRJ2256256501串联400500160010301900150表1小型RJ2256低温井式电阻炉基本参数32电阻炉的改造321电阻炉炉盖部分的改造在炉盖完全打开的位置安装一个行程开关S2，在炉盖完全闭合的位置安装一个行程开关S1。S1给PLC一个信号，代表炉盖完全关闭；S2给PLC一个信号，代表炉盖完全打开。322电阻炉内升降台的改造在电阻炉内升降台上加一个齿条。在炉外安装一个电机，电机出来联轴器再接减速器，其次齿轮，齿条及升降平台从事升降机驱动器上升和下降，以方便喂养和放电。安装在上极限位置限位开关S4的电梯的限位开关S3在下限位置安装一个电梯。具体见图31。S3给PLC一个信号，代表升降台完全升起；S4给PLC一个信号，代表升降台完全落下。图31电阻炉内部改装图33温度传感器类型及选择当温度监测系统传输到A/D模块时，A/D模块温度迅速转换为数字，并且通过一个温度的传感器传送到PLC的温度。PLC内部操作之后，所收集的温度与设定值进行比较，并采取适当行动（或控制管理，供热采暖加热器）。然后，它是由传感器温度的温度下收集。它是一个闭环系统。温度传感器分热电偶温度传感器和热电阻温度传感两种。在选择温度传感器时根据不同的场合选择类型，由于这种设计，用一个温度传感器PT100的必要性，铂电阻温度PT100国际规模其90项测量标准工业温度传感器PT100温度通常有利于系统的操作稳定性。精度高，稳定性好，抗干扰性强能力，干扰环境的温度传感器铂电阻。铂电阻温度传感器是利用铂金属自身的电阻值可以发生变化，当测量的温度特性发生温度变化时，仪表显示器屏幕上将显示出对应的温度值的铂电阻的电阻值。当存在被测介质的温度梯度，测得的温度是温度感测元件中的介电层的平均温度的范围内。铂电阻温度传感器的主要技术指标如下A绝缘电阻常温绝缘电阻的试验电压可取直流10100V，任意值。B热响应时间在温度阶跃变化发生时，改变热阻等于变化步骤，热响应叫的所需要的时间和05图的50。C精度01或01的最大值。D温度系数0015/。E分辨率1/4096。F测量范围200850。34A/D模块的选择A/D和D/A插件是第一个出现在PLC的模拟和数字转换控制插件，几乎所有的PLC产品都配备了这种类型的插件。经过适当的转换电路测量温度，压力，流量，速度传感器信号，可进入A/D型插头，A/D插件，将其转换为对应的PLC控制系统0和4000之间的值。与FP0配接的A/D混合模块的型号为A21，在实际应用中往往需要通过模拟量所采集的值，对执行机构进行控制。与FP0配接的A/D模块有两个模拟输入通道，其所占用的I/O口分别为CH0WX2（X20X2F）CH1WX3（X30X3F）其技术指标见表2表2A21模块模拟输入信号范围模拟量输入范围电压05V电流020MAA21的输出数据是十进制的，那么说DT0中的数据也是十进制的，所以必须将温度转换为相应的十进制数据才可以进行比较，即数据转换的问题。可通过以下计算思路，得出温度与相对应的十进制值的关系。温度传感器的数据转换当温度传感器的输出信号显示为020MA的电流值时，则对应于0度800度的温度，并且温度与电流是线性的，则有Y140X1其中Y1代表温度值，X1代表电流值。数据转换模块A21A21模块输出信号为K0K4000，对应于020MA输入电流，温度和电流是线性的，则有K2200X2其中K2代表十进制，X2代表电流值。温度与十进制的数据转换当X1X2是可以得出温度与十进制的转换关系。Y1/40K2/200其中Y1代表温度值，K2代表相应的十进制。当温度值为500时，对应的十进制是K2500。基于以上分析，我们可以计算出模拟输出之间的关系可以处理二进制和十进制任何机构，以便与计算机和物理数据通道交互。在这篇文章中，由PLC模拟单元进行数据转换的应用和传输，实现实时的模拟值和需求值不断比较，直到操作应该执行的需求值。因此在所写的程序中将K2500与DT1中的数据进行比较用CMP指令或者基本比较指令得以实现，同时产生一个数据标志。在这个系统中DT0，DT2，分别存储DT4是实时温度、设定的温度、设定的温度上限；DT1、DT3、DT5中分别存储的是实时温度所对应的十进制，设定的温度所对应的十进制，设定的温度上限所对应的十进制。本系统分为全速加热和定时保温两个阶段。第一个阶段加热器需要持续加热，一旦加热温度超过设定值就进入第二阶段。当加热器的第二阶段不要求在比目前的价格设定的加热温度被设置为高和低的电流更高的温度下连续加热，热能热加热开始。之所以出现这种程序分为因为热两部分组成第二阶段一再要求就业状况的变化。若共用一段程序，然后，当第二阶段中，在加热的低温下，停止高就的加热温度。加热器工作状态改变太频繁，大大缩短了工作寿命。因此，程序的第二个段落收集每分钟一次，然后比较温度，减少改变加热器的工作状态的频率，延长了加热器的使用寿命。35设计要求APLC可以监视炉的温度B按下触摸屏上的按钮，在“盖”，盖会自动打开电梯炉自动升起C按上炉内的电梯触摸屏按钮，在“关”自动下降，马上就当盖子自动关闭底部D“回火”按钮触摸屏上之后，LED灯闪烁10秒，同时开始全加热，当温度达到设定值时，绝缘进普通相位，时间和半小时停止加热E每炉温分钟内检测一次，并显示在触摸屏上F定时孵育时间后，蜂鸣器鸣叫10秒告知治疗结束G当加热温度超过上限会报警，报警LED闪烁的现象蜂鸣器的声音。第4章硬件设计411PLC的介绍411PLC的介绍PLC是一种工业控制计算机，英文名可编程控制器，和用于个人计算机（PC）来区分，一般简称PLC。可编程逻辑控制器（PLC）是一种计算机应用继承理论，自动控制技术和通信技术作为一种新型的自动装置集成。其优异的性能，已广泛应用于工业控制的各个领域。PLC的快速发展经历了四个更换。表41。表41可编程控制器功能表代次器件功能第一代1位处理器逻辑控制功能第二代8位处理器及存储器产品系列化第三代高性能8位微处理器及位片式微处理器处理速度提高，向多功能及联网通信第四代16位、32位微处理器及高性能位片式微处理器逻辑、运动、数据处理、联网功能的多功能412PLC的基本组成组成模块PLC一般分为模块CPU模块PLC模块I/O模块，内存模块，电源模块，背板或架子。原理图设计，采用PLC模块，它是创造了一个类型的总线结构属于的。CPU存储器电源部分输入接口单元输出接口单元编程设备按钮行程开关接触器电磁阀指示灯图41PLC结构框图EM235模块由传感器如通过施加信号电流成模拟信号输入的模块结构的电压转换成一个15V系统模块检测到的输入的模拟的温度，然后经处理的数字中的应用程序的PLC，所以我们选择了西门子EM2354TC模拟量输入模块。四个输入一个输出点。不用的输入点进行短接。如硬件连线图中B和B、C和C、D和D。413西门子S7200S7200系列PLC有四个不同的基本单元和扩展单元提供七种型号。其系统配置包括基本单元，扩展单元，编程，存储卡，作家，文本显示。PLC使用CPU226。它有24个输入和16路输出。如表42所示S7200系列。表42S7200系列PLC中CPU22X的基本单元型号数字量输入点数字量输出点可带扩展模块数模拟量I/O数字量输入特性PPI、MPI/波特率S7200CPU221640无24VDC，4MA96KB、192KB、1875KBS7200CPU222862个扩展模块无24VDC，4MA96KB、192KB、1875KBS714107个扩展模无24VDC，4MA96KB、19200CPU224块2KB、1875KBS7200CPU224XP24167个扩展模块2/124VDC，4MA96KB、192KB、1875KBS7200CPU22624167个扩展模块无24VDC，4MA96KB、192KB、1875KB42传感器设计时采用的K型热电偶传感器，属于热电偶温度传感元件，温度信号可转换成热电动势信号。热电偶传感器工作的基本原理两个不同的导体或半导体材料A和B焊接在一起以形成闭合电路。当两个连接1和2与差之间的温度下会产生一定量的导体A和B之间的强度，这将凝聚塑造电流环路小的，这种现象被有效地称为暖现象。利用这一效果与热电偶工作。我们通常可以编程热电偶分为两类，热电偶标准热电偶不是另一种标准。它指的是一个标准的温暖能量热电偶标准温度和容量，热电偶分度表之间的关系，它有与其配套的显示仪表可供选择。43固态继电器固态继电器（缩写SSR），是由微电子电路，分立电子元件，非接触式开关功率电子功率器件的组合物。与隔离器件实现的控制端子和负载端子隔离。输入固态继电器具有小的控制信号，直接驱动高电流负载。固态继电器是无触点电子开关，在切换过程没有机械接触构件的隔离。44硬件连线图图42硬件连线图（1）西门子S7200系列PLC，CPU226系列，当消防第五，跑灯刹车温度指示灯亮是正常的光照条件下，温度过高（警示灯）光，热灯很可能是在炉内的情况下通过改变状态指示灯5集。稳压PID数字转换器PLC的后K型分检测炉温电阻热电偶负责，温度信号被转换成相应的电压信号，模拟。其结果是根据加热时间和非热时间（10秒）的循环PID控制。这样打开时传递的热量，它可以是一个电阻炉加热在加热状态停止，反之亦然。（2）I/O点地址分配如表43所示序号名称功能1启动按钮I002炉门状态开关SQ1I013炉门状态开关SQ2I024炉门位置开关SQ3I035炉门位置开关SQ4I046SQ1Q017SQ2Q028SQ3Q039SQ4Q0410温度传感器STAIW011电炉丝加热UCQ0012电机M1正转Q0513电机M1反转Q0614电机M2正转Q0715电机M2反转Q1016模拟量输出UCAQW0表43I/O点地址分配第5章控制算法描述51程序流程图在图中所示的程序流程图。51,52,53，一个主程序，两个子程序。运行PLC初始化安全灯I00初始化运行指示灯调用子程序0调用子程序1每10S调用一次子程序2炉子加热I000I001图51主程序该程序运行运行PLC，开始跑灯，PWM技术的应用为粗调，微调，那么PID控制。设置基于PID控制的结果，今后一个时期的加热时间。将加热炉加热。读入温度并转换把实际温度值放于VD30中调用PID指令时间寄存器加10S设定下一周期内的加热时间返回读入温度并转换把实际温度值放于VD30中调用PID指令时间寄存器加10S设定下一周期内的加热时间返回初始化粗调温度微调温度在74到94摄氏度之间返回图52子程序0应用PWM技术进行粗调、微调读入温度并转换把实际温度值放于VD30中调用PID指令时间寄存器加10S设定下一周期内的加热时间返回图53子程序1根据转换为加热时间（010S）作为加热时间为下一个加热周期的温度差的大小采样PID调节器之后52STEP7MICRO/WIN32软件介绍STEP7MICRO/WIN32软件的功能强，实现的程序各式各样，界面窗口友好，方便数据的查收与运用。易于使用的S7200系列PLC编程软件能够很好的运营以下三种模式LAD（梯形图），FBD（功能块图）和STL（语句表）。STEP7MICRO/WIN32程序可以很好的提供在线编辑，监视和调试。53PWM技术脉冲宽度调制（PWM）是通过应用微处理器的数字信号输出的用于控制模拟电路的非常有效的技术，在实际的考察与测量中，能够广泛地在通信功率控制和转换的众多领域得到很有效果的应用。脉冲宽度调制是数字编码方法的模拟信号电平。主要是利用了高解析度的计数器才得以实现的，它的编码原则是通过方波调制模拟信号的占空比。脉冲宽度调制（PWM）信号依旧是数字信号，因为在任何给定时间，全直流供电要么完全（ON）时，要么完全（OFF）。纸采样周期为10秒和加热循环。取样后，根据该PID调节器，其为加热时间（010秒），作为下一个加热周期的加热时间的大小的温度差。如温度，加热时间上的大，小的温度差，加热时间是很小的。方案采用了两级粗微控制器控制。在粗调控制级是一个恒定的占空比。在微控制相位，占空比根据该温度差不断变化。54PID控制程序设计一个模拟闭环控制比较好的方法是PID控制，在工业建设领域的PID的应用已经60年了，在世界各地仍然被广泛使用。PID的研究水平之所以达到了一个相当高的水平是因为它已经积累了大量的经验并得以很好地在应用过程中应用。管理比（P）芘是最简单的管理。输出与输入误差信号正比于它的控制器。其特征为快速反应，及时的控制，但并没有消除的残余误差。在积分控制（I）中，积分控制器输出是正比于输入误差信号。积分控制消残差，但有一个滞后特性，误差不能快速，有效的控制。在微分控制（D）和（即，变化的错误率）和差分输入误差信号成比例控制器的输出。正向微分控制，可预测的错误趋势。避免大的失误，也不能消除微分控制残差。PID控制调节机制，P，I，D都有自己的优点和缺点，当他们一起使用时，它们之间的相互制约，如果你可以选择合适的PID值，你可以得到更好的质量控制。541PID控制算法图51带PID控制器的闭控制系统框图正如图51所示，PID控制器可以调整输出电路，该系统达到稳定状态。偏差E和输入R，输出C之间的关系51CTRET控制器的输出为52TDIPTETTETTEKTU01上式中,PID回路的输出比例系数PP积分系数IIT微分系数DDPID调节器的传递函数为53STKSEUDDIP1数字计算机处理函数关系式必须是离散的连续函数，所述偏差后定期抽样，该计算机的输出值。它在表41中所示的离散规则表52模拟与离散形式模拟形式离散化形式TCRTENCRNEDTT1PID控制环节被控对象反馈环节RTETUTCT_TDE0NINIETE00这样的离散PID输出后，输出方程式为44001UNUNUNETIEEKDIPNID式44中，称为比例项；EKPP称为积分项；NIPITU0称为微分项；1EDPD在上式中，所有错误，其中包括第一样品到当前采样周期的积分项累计值。计算，没有必要的期间，以保留所有的抽样误差，你只需要保留的积分总和，计算机处理是根据这样的想法。它可以控制在PLC的PID位置PID指令算法可以被用于实现量。542PID在PLC中的回路指令现在很多PLC已经具备了PID功能，STEP7MICRO/WIN的是一些特定的模块之一，其中一些是在教学的形式。使用PID回路指令西门子S7200系列PLC。表42。表42PID回路指令名称PID运算指令格式PID指令表格式PIDTBL，LOOP梯形图用法利用PID运算，可以进行EN端口执行条件存在。TBL指令和两个操作数LOOP，循环起始地址TBL是一个表，使用VB100，由于PID回路占用32个字节，所以VD100到VD132被占用。LOOP是电路的数目可以是从07，不能重复使用。表43PLC地址PID回路分配。表43PID指令回路表偏移地址名称数据类型说明0过程变量（P）NV实数必须在0010之间4给定值（S）实数必须在0010之间8输出值（）NM实数必须在0010之间12增益CK实数比例常数，可正可负16采样时间（）ST实数单位为S，必须是正数20采样时间（）I实数单位为MIN，必须是正数24微分时间（）D实数单位为MIN，必须是正数28积分项前值（MX）实数必须在0010之间32过程变量前值（P1）NV实数必须在0010之间1回路输入输出变量的数值转换方法在设计中，设定温度设定值SP，被控制变量是高温炉。但是，这不是一个过程变量PV过程变量PV输出和PID回路介入。在论文中，之后将温度信号到过程变量信号转换器的标准温度，因此，这两个数字是不一样的数值，则需要对它们进行比较，您必须首先做一些数据转换。可变10次输入的温度数据转换的数量。在转换后EM235是一个电压传感器的输入信号是一个整数值，并且它的值是A/D模拟输出单元整数大小的实际温度的10倍。但数据PID运算要教的道理，所以他们需要被转换成整数，这是实际数量。使用命令DTR。从AIW0报纸上读到的数字温度传感器后进行转换。其转换程序如下MOVWAIW0,AC1DTRAC1,AC1MOVRAC1,VD1002实数的归一化处理因为，除了PID参数和参数模型和其他三个PID需要时间来进入或演讲之前的00到10的输出范围，尤其是光伏和PID必须正常。所以，他们的价值是00到10之间。归一化的公式如5555ESTPANRAWNOUMOFSRR/式中,标准化的实数值；NOUMR未标准化的实数值；RAW补偿值或偏置，单极性为00，双极性为05；PNS值域大小，为最大允许值减去最小允许值，单极性为32000，ESTOF双极性为6400。设计中，采用的是单极性，故转换公式为56320/RAWNOUMR因为10倍温度实际由检测的温度和转化率值，因此，为了处理和相同数量的股光伏我们进入的，将被包装时的真值的温度下得到，我们希望创造100的10倍的数量的设定温度管靶,输入1000的另一种方法是执行，在归一化时，可以通过10倍减少的范围大小，则在目标温度补当实际值可以是直接写入。3）数据转换电路输出变量在设计中，使用设置在下一周期，加热的环路输出值是00到10之间，是一个真正的标准，并且被转移到D/A类似物输出单元变量之前环路输出必须转换成相应的整数变量。标准化过程是一个真正的价值。57SPANOFMRESTNSCALS7200不提供直接的实际步转换为整数指令，它必须是一个真正的双位数字的整数变换，双整数，然后转换为整数。程序如下ROUNDAC1,AC1543PID参数整定PID参数调整的方法来确定的缩放是第一因数校正P时，时间积分和导数，提高静态和系统的动态，系统过渡到达到最满意的质量的指标。一般可以通过理论计算来确定的，但该误差过大。目前，最广泛使用的或工程调整如果经验方法，衰减曲线，与临界比法和响应曲线的方法。所谓的现场试验和错误的方法，它不需要事先计算和实验，但根据操作经验，一套经验方法经验参数，不断地根据不同的电阻炉温度控制系统的工程参数有响应曲线的效果有很多的经验，自己的规则不断变化，如表44所示。表45温度控制器参数经验数据被控变量规律的选择比例度积分时间（分钟）微分时间（分钟）温度滞后较大2060310053实验试的调整步骤错法“第一比例，积分，那么最后差。”1）设置比例控制比例控制作用从小到大，观察响应时间，直到响应速度快，超调小响应曲线。2）调整积分第一步骤A）中选择的比例因子已缩短到5080，积分时间设定为一个较大的值，响应曲线是观察。然后减少积分时间和改善的整体效果，并调整缩放因子，反复试验和错误来得到满意的答复，以确定比例和积分参数。3）设置差分链路链接首先，设置微分时间0，并逐渐增加，比例系数，积分时间对应的变化，反复试验和错误得到良好的控制性能和PID控制参数。第6章电炉的结构原理及其梯形图程序61炉盖工作原理611炉盖液压回路的设计当电磁阀左位接入液压回路中，液压油进入液压缸左腔，炉盖打开；当电磁阀右位接入液压回路中，液压油进入液压缸右腔，炉该盖关闭。具体见下图。图中的换向阀采用24EJFM二位四通换向阀,国家机械工业委员会重型机械局企业标准JB/ZQ458486。本标准适用于公称压力为40MPA的干油或稀油集中润滑系统以及液压系统中转换供油方向或切断供油的二位四通换向阀。不低于220（25150克），1/10毫米脂润滑和油粘度等级比N68更大的阀针穿透适用介质。62电阻炉结构、原理图21XYJRL型高温加热炉是石化和学校等科研单位对需要加热达1000度,必选产品,也是最理想的产品。电阻炉的结构实验用电加热炉是由不锈钢薄板（表面法纹）压制成两个半圆，两端装配铸铁镀铬端盖组成两个半圆桶,再将两个半圆桶炉体的一边用不锈钢绞链连接，另一边用进口不锈钢达扣安装组合成炉体，炉体外开合处并配有不锈钢把手，可将两个半圆炉自由打开或关闭，炉中安装串入合金电阻丝并填实耐高温导热绝缘的材料的碳化硅炉瓦，及陶瓷纤维保温材料，外壳装有与电源接线的接线盒（两半圆炉之间有并联和串联两种接线方式）和炉体安装固定三角架。技术参数1炉体尺寸误差范围10MM。2功率误差范围5。3绝缘强度5M4炉瓦与反应器的间隙23MM5工作温度20010006规格直径5500MM,长度20010000MM7电压220V8功率50020000W工作原理这一运动的炉是利用电流到炉或加热介质的加热元件，从而加热工件材料或工业炉。电阻炉进行间接电阻加热炉，其配备的电气和专门设计用于改变热敏电阻，被称为电加热器，由炉材料传送到它的热量。这电炉外壳采用钢板，炉用耐火材料砌衬的，把材料。最常见的电铁铬铝车身电加热器，镍铬合金体，碳化硅和二硅化钼棒杆。如果需要，炉内气氛可以是普通大气或保护性气氛真空。加热电流通过导体，这是它如何工作的。图2263主程序64子程序第7章系统测试因为它们使用相同的端口采取在线组态王监视器配置的优势时，王和PLC编程软件无法启动，它必须在一个封闭的配置第一王，第一个PLC程序到PLC，并运行该程序，然后关闭编程软件，你就可以开始组态王，这样就可以用它来监控网络组态王。71启动组态王打开组态王的项目经理，单击窗口栏中的“VIEW”屏幕或上单击鼠标右键，选择“切换到查看”，启动组态王进入主屏幕。这时，系统会自动打开一个消息窗口，你可以出来窗户和非官方的手术非常成功和连接组态王的PLC。如果连接不成功，会有通信及时故障，那就要查明原因，或无法控制。如果系统提示您成功连接设备后，窗口显示，开始记录数据，这意味着你可以启动系统的操作。图71信息窗口进入系统的主画面后，如图72所示。图72启动主画面如果你不上的开始按钮点击，PLC处于备用停机阶段，指示灯为红色。当确定系统运行起来，请单击开始按钮，它是按交换机端口的连接相当于程序PLCI01进入加热状态时，指示灯变为绿色时，启动时间。炉灯是实物电阻炉加热指示灯等效，明亮和黑暗的步伐是同步的。如果您单击关闭按钮，按下PLC相当于要与I02开关连接后，系统进入停止阶段。设置屏幕的6个环节底部，您可以点击进入选项屏幕。如果系统提示您将设备连接成功，一个窗口，开始记录数据，这意味着你可以启动系统的操作。72参数监控和设定正如图73所示，在屏幕的上半部分可以在运行，它也可以被观察到的系统多少时间运行时，查询当前实际温度和系统PID参数。下半部设置为改变系统的工作参数。点击新价值“手动”就可以进入该系统模型下，下面的参数列过程PID可根据设定的参数被应用。如果你想恢复默认的参数值，你可以点击按钮“自动”，按下按钮，系统将返回到原来的默认参数。光按钮用于显示之前，系统处于操作，它的图案下。图73运行时参数监控设置73报警信息提示实时和历史的窗口组件报警窗口。实时报警的窗口上概述，无论是用户界面，这是在这种情况公告实时报警窗口将出现在事件见面，提示用户。在论文中，窗口警报设置两个按钮，该按钮停止这一突破将使过程响应紧急情况，如果你觉得这还不足以引起报警停止运行，它可以指向退出按钮退出窗口报警实时性。报警确切的时间可以被记录下来。只显示报警系统窗口今天历史性事件，通知负责在过去的记录报警事件，它并不流行，用户需要切换到屏幕上他的查询。只要系统温度超出了报警的温度，但实际操作中，如无特殊情况下，一般不会出现这样的过冲，下图是人工使系统温度过高，以测试报警功能，如图74和图75。图74实时报警图75历史报警画面74报表系统查询赞成该报告统计的工程师，分析和处理。组态王提供嵌入式报表系统，你可以根据自己的意愿设置报表格式。75趋势曲线监控751实时趋势曲线进入此画面，可以看到当前实际温度和设定目标温度两条曲线的实时走势。图77实时趋势曲线蓝线表示设定温度趋势曲线，红色曲线表示的当前趋势的实际温度，由两个以上的曲线，可以清楚地监视实际温度曲线，其可以提供一些帮助调试系统是动态特性可以按按钮返回到主屏幕。752分析历史趋势曲线该屏幕可以记录自启动系统数据的变化，主要反映实际的温度曲线。屏幕可以看到的时间，以及相应的值，并设置可随意选择的最大值，最小值和平均值在这个范围内的间隔的值。所以，你可以看到任何曲线或与屏幕上的按钮，如过冲点内一定的值，稳定时间，振动周期和稳态误差等。两个控制的比较1）如图78所示，该曲线是采用程序控制下粗和细响应曲线，可以看出，调整时间为约10分钟，并在05的最大过冲，即使它也是最大的过冲的目标的温度，并调整时间很短，只有10分钟。和的不超过一个稳定的温度加或减05时，处于允许的误差范围。图78100恒温控制（2）系统稳定性分析比较以下不使用计划成果的粗，细的控制。组态王参数监护仪的屏幕参数编辑功能，从一开始就使程序在P120，I30，D10的运行参数。图如下所示，从图中可以知道，尽管该程序可以控制温度控制精度也相当不错，但它的稳定时间为15分钟左右，48的最大过冲。在即将过去，它不是图形曲线上足够快的速度上升曲线，没有充分的应用了加热的明显效果。图79不采用粗调和细调控制的反应曲线11221212图71060906090温度控制图710的反应曲线后是从室温到稳定，运行一小时使用参数设定画面显示器和修改程序的在线功能，从原来的设定温度的变化，然后一小时运行，并且然后再循环运行一次。从该图中它可以得出，该系统设有一个快速反应，一旦订正设定温度时，该系统可快速跟踪，但在稳定过程迅速稳定，用小的过冲，以运行一个小时，是控制变量是在允许变动范围的土地，良好的稳定性。因此，对干扰稳定性，高精度控制这种快速反应能力。76调试电路图绘制完毕后我们的课程设计方案的编制。我们的一个多星期后，团队完成工作方案编制，并写程序的编译和仿真程序判断的权利。一切准备就绪后，我们的队伍排在了第二周星期二下午实验室程序调试，调试过程中，还是遇到了很多问题，有一个非常简单的问题复杂问题。例如在适当遇到的接线时间模拟相关知识不熟练造成的问题，与网络知识结合咨询和学生后，解决问题的调试过程中，会遇到问题出现在切换过程中的开幕式和闭幕式在混乱中，不知道开关闭合或断开，常常忘了还有已经通电线圈通常不是一个问题，显示调试过程，在这个过程中，我们反复进行几次，终于得到了正确的结果。目标设定温度当前实际温度结论基于成功使用的设计和景PLCS7200PLC电阻炉温度控制系统的设计，电阻炉温度控制系统