基于组态软件温度控制系统设计

1、课程设计基于组态软件温度控制系统设计学生姓名：张新方学号：0803010136分院（系）信息科学与工程学院专业自动化学生姓名张新方学号0803010136设计题目基于组态软件温度控制系统设计课程设计内容及要求：内容：选择一种合适的组态软件，使用实验室现有的过程控制设备，结合串级控制系统的控制要求和设计原则，合理选用PID控制规律，设计一个组态功能合理，画面美观，组态控制程序完善的温度单回路过程控制系统。要求：1 .根据温度单回路过程控制系统的具体对象和控制要求，独立设计控制方案，正确选用过程仪表。2 .根据温度单回路过程控制系统A/D、D/A和开关I/O的需要，正确选用过程模块。3.运用组态软

2、件，正确设计温度单回路过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。进度及安排：（10天）第周：查阅相关资料对设计的内容进行一定程度上的了解第1-2天：布置课程设计题目及任务，查找文献，资料，确定设计方案。第3-5天：查阅相关资料，了解所需要设计内容的大概情况，确定课程设计的大致框架。第二周：软，硬件设计，并进行调试第1-2天：硬件设计：选择PLC型号，设计系统流程示意图，列出I/O分配表，画出I/O接线图。第3-4天：软件设计：利用STEP-7Micro/WIN进行梯形图设计，并对设计程序进行调试。第5天：课程设计结果验收，针对课程设计题目进行答辩，最后完成课设设计报告。课程设计任务书II指

3、导教师（签字）：年月日学院院长（签字）年月日摘要.错误!未定义书签。1系统设计分析.1.1 设计目的21.2 设计要求21.3 设计的内容22系统方案的设计及控制规律的选择22.1 系统控制方案22.2 系统结构框图33仪表与模块的选择43.1 仪器仪表的选择43.2 模块的选择54组态画面设计64.1 组态王简介64.2 组态软件设计64.3 3组态画面75组态程序设计105.1 PID控制算法105.2 PID控制算法流程图115.3 PID脚本程序126组态王标记名字典137系统调试过程14iii总结16参考文献17IV现代工业设计、工程建设及日常生活中常常需要用到温度控制，早期温度控制

4、主要应用于工厂中，例如钢铁的水溶温度，不同等级的钢铁要通过不同温度的铁水来实现，这样就可能有效的利用温度控制来掌握所需要的产品了。将单片机控制方法运用到温度控制系统中，可以克服温度控制系统中存在的严重滞后现象，同时在提高采样频率的基础上可以很大程度的提高控制效果和控制精度。温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。本文以它为例进行介绍，希望能收到举一反三和触类旁通的效果。现代自动控制越来越朝着智能化发展，在很多自动控制系统中都用到了工控机，小型机、甚至是巨型机处理机等，当然这些处理机有一个很大的特点，那就是很高的运行速度，很大的内存，大量的数据存储器。但随之而来的是巨额的成本。在很多的小

5、型系统中，处理机的成本占系统成本的比例高达20%而对于这些小型的系统来说，配置一个如此高速的处理机没有任何必要，因为这些小系统追求经济效益，而不是最在乎系统的快速性，所以用成本低廉的单片机控制小型的，而又不是很复杂，不需要大量复杂运算的系统中是非常适合的。随着电子技术以及应用需求的发展，单片机技术得到了迅速的发展，在高集成度，高速度，低功耗以及高性能方面取得了很大的进展。伴随着科学技术的发展，电子技术有了更高的飞跃，我们现在完全可以运用单片机和电子温度传感器对某处进行温度检测，而且我们可以很容易地做到多点的温度检测，如果对此原理图稍加改进，我们还可以进行不同地点的实时温度检测和控制。1系统设计

6、分析1.1 设计目的运用组态软件”组态王KingView6.53”，结合工业过程实验室已有设备，按照定值系统的控制要求，应用PID算法，自行设计，构成单回路温度控制系统，并整定现相关的PID参数以使系统稳定运行，最终得到一个具有较美观组态画面和较完善组态控制程序的温度单回路控制系统。1.2 设计要求利用电阻丝加热器对流经加热罐中的水进行加热，使用组态软件实现控制监控，采用合理的控制规律，是管道中流动水的温度稳定在设定值附近，以达到整体系统稳定运行的效果。水温的测量范围为0100C,测量精度1%1.3 设计的内容运用组态软件”组态王6.53”，结合工业过程实验室已有设备，按照流量比值控制系统的控

7、制要求，应用PID算法，自行设计，构成单回路闭环控制系统，并整定相关的PID参数以使系统稳定运行，最终得到一个具有较美观组态画面和较完善组态控制程序的温度单回路控制系统。2系统方案的设计及控制规律的选择2.1 系统控制方案为了取得较好的控制效果，基于组态软件的温度单回路过程控制系统在系统设计时，采用PID控制规律。通过温度传感器将检测到的实时温度值与温度设定值的差值送入计算机，计算机运用PID算法得到相应的控制信号，并将其输出给执行器，然后执行器调节加热器，以达到调节温度的控制目的。2.2 系统结构框图根据控制要求，温度单回路控制系统的控制参数是水的温度，测量便采用温度传感器，被控参数是加热器

8、的功率，控制器是计算机，执行器是加热器，所以温度单回路控制系统的结构框图如图2-1所示。图2-1温度单回路系统结构框图根据系统组成框图和组成的仪表单元，得到系统流程图如图2-2所示220VAC图2-2系统流程图3仪表与模块的选择3.1 仪器仪表的选择3.1.1 温度传感器测量水温的传感器采用电热阻Cu5Q热电阻Cu50在一50150c测量范围内电热阻和温度之间呈线性关系，温度系数越大，测量精度越高，热补偿性好，在过程控制领域使用广泛。系统采用三线制Cu50,温度信号经过变送单元转换成420mAD(fc流信号，便于计算机采集。3.1.2 加热器采用电阻丝作为加热器件，采用可控硅移相触发单元调节电

9、阻丝的发热功率，输入控制信号为420mAfc准电流信号，其移相触发与输入控制电流成正比。输出交流电压来控制加热器电阻丝的两端电压，从而控制加热罐的温度。输入4mA电流时，加热器电阻丝的两端温度为0V,输入为20mA电流时，加热器电阻丝的两端温度为220V。3.1.3 电动调节阀采用电动调节阀对控制回路的水的流量进行调节。采用德国PS公司进口的PSL202型智能电动调节阀，无需配伺服放大器，驱动电路采用高性能稀土磁性材料制造的同步电机运行平稳，体积小，力矩大，抗堵转，控制精度高。控制单元与执行机构一体化，可靠性高、操作方便，并可与计算机配套使用，组成最佳调节回路。由输入控制信号420mAR单相电源即可控制运转实现对压力流量温度液位等参数的调节，具有体积小，重量轻，连线简单，泄漏量少的优点。采用PS电子式直行程执行机