基于PLC加熱爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),基于,plc,加熱爐,溫度,控制系統(tǒng),設(shè)計(jì) 龍巖學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 題目：基于PLC加熱爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 專業(yè)：　電子信息工程 　　　 學(xué)號(hào)： 　　 　 作者：　 　 指導(dǎo)教師(職稱)： 二0 一五 年 一 月 十九 日 基于PLC加熱爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 【摘　要】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，同國(guó)外的日本、美國(guó)、德國(guó)等先進(jìn)國(guó)家相比，仍然有著較大的差距。加熱爐的溫度控制系統(tǒng)具有較大的容量滯后，采用單回路控制往往會(huì)出現(xiàn)較大的動(dòng)態(tài)偏差，很難達(dá)到好的控制效果，為提高系統(tǒng)對(duì)負(fù)荷變化較大或其他擾動(dòng)比較劇烈時(shí)的控制質(zhì)量，采用基于PLC的加熱爐溫度控制系統(tǒng)來(lái)提高加熱爐的燃燒效率?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）是一種新型的通用的自動(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，是功能加強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、使用方便以及體積小、重量輕、功耗低等一系列優(yōu)點(diǎn)。PLC的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)拓寬到了各個(gè)領(lǐng)域，PLC的發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量的開(kāi)關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。在傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。PLC最基本最廣泛的用于開(kāi)關(guān)量的邏輯控制，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制，順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)，印刷機(jī)，訂書(shū)機(jī)，組合搶答器，磨床，包裝等。目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵，石油，化工，電力，建材，機(jī)械制造，汽車(chē)，輕紡，交通運(yùn)輸，環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用廣泛。 本設(shè)計(jì)將以PLC為核心設(shè)計(jì)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、程序指令、梯形圖以及輸入輸出端子的分配方案，在保留了原始加熱爐溫度控制系統(tǒng)的基本功能的同時(shí)又增加了一系列的實(shí)用功能并簡(jiǎn)化其電路結(jié)構(gòu)，其將以控制方便，靈活，只要改變輸入PLC的控制程序，就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)加熱爐溫度的控制。 ? 【關(guān)鍵詞】 加熱爐溫度控制系統(tǒng) 可編程控制器 燃燒效率 System design of heating furnace temperature control based on PLC 【Abstract】: Pneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors. This article is mainly of the PLC manipulator the overall design, and pneumatic design. This mechanism of manipulator includes cylinders and claws and connectors parts, it can move according to the due track on the movement of grabbing, carrying and unloading. The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow and direction of the compressed air to make it get the necessary strength, speed and changed the direction of movement in the prescribed procedure work.It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic .The principle, technical pare-maters, transmiting system and main parts structure of mincing ma-chine were introduced.The PLC was analysed.Keywords Mincing machine Holds plate Cutting blade Transfer auger 【Keywords】：pneumatic manipulator PLC pneumatic loop Four degrees of freedom. 目錄 第一章、緒論 5 1.1 本課題的發(fā)展概況 6 1.2 加熱爐溫控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程概述 6 1.3 本課題研究的內(nèi)容和意義 7 1.4 PLC簡(jiǎn)介 7 1.4.1 PLC的定義 9 1.4.2 PLC的基礎(chǔ)知識(shí) 11 1.4.3 PLC的用途 12 1.5 PLC的組成 13 1.5.1中央處理單元 13 1.5.2存儲(chǔ)器 15 1.5.3輸入輸出單元 15 1.5.4通訊接口 16 1.5.5智能接口模塊 16 1.5.6編程裝置 16 1.5.7電源 16 第二章、加熱爐溫度控制系統(tǒng)總體方案與PID算法的設(shè)計(jì) 17 2.1 總體方案的設(shè)計(jì) 17 2.1.1硬件模塊的設(shè)計(jì) 17 2.1.2軟件模塊的設(shè)計(jì) 17 2.2 PID控制算法的介紹 17 2.2.1 PID控制算法的設(shè)計(jì) 17 2.2.2 PID控制器參數(shù)的整定 17 第三章、加熱爐溫度控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì) 17 3.1 輸入輸出點(diǎn)分配 18 3.2 PLC的選擇 19 3.3 加熱爐溫度控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)接線圖 20 3.4 加熱爐溫度控制系統(tǒng)主程序流程圖的確定 20 3.5 加熱爐溫度控制系統(tǒng)溫度控制系統(tǒng)圖的確定 20 第四章、加熱爐溫度控制系統(tǒng)PLC控制程序 21 4.1西門(mén)子S7-200的介紹 22 4.2加熱爐溫度控制系統(tǒng)西門(mén)子S7-200程序的實(shí)現(xiàn) 24 結(jié)論 25 致謝 26 參考文獻(xiàn) 27 第一章 緒論 1.1 本課題的發(fā)展概況 溫度控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防、科研以及日常生活等領(lǐng)域占有重要的地位。溫度控制系統(tǒng)是人類供熱、取暖的主要設(shè)備的驅(qū)動(dòng)來(lái)源，它的出現(xiàn)迄今已有兩百余年的歷史。期間，從低級(jí)到高級(jí)，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和對(duì)溫度控制精度要求的不斷提高，溫度控制系統(tǒng)的控制技術(shù)得到迅速發(fā)展。當(dāng)前比較流行的溫度控制系統(tǒng)有基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，基于PLC?的溫度控制系統(tǒng)，基于工控機(jī)（IPC）的溫度控制系統(tǒng)，集散型溫度控制系統(tǒng)（DCS），現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）等。 ? 單片機(jī)的發(fā)展歷史雖不長(zhǎng)，但它憑著體積小，成本低，功能強(qiáng)大和可靠性高等特點(diǎn)，已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)已經(jīng)由開(kāi)始的4位機(jī)發(fā)展到32位機(jī)，其性能進(jìn)一步得到改善?；趩纹瑱C(jī)的溫度控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，工作精度高。但相對(duì)其他溫度系統(tǒng)而言，單片機(jī)響應(yīng)速度慢、中斷源少，不利于在復(fù)雜的，高要求的系統(tǒng)中使用。 ? PLC是一種數(shù)字控制專用電子計(jì)算機(jī)，它使用了可編程序存儲(chǔ)器儲(chǔ)存指令，執(zhí)行諸如邏輯、順序、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)與演算等功能，并通過(guò)模擬和數(shù)字輸入、輸出等組件，控制各種機(jī)械或工作程序。PLC可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單，易于被工程人員掌握和使用，目前在工業(yè)領(lǐng)域上被廣泛應(yīng)用。相對(duì)于IPC，DCS，F(xiàn)SC等系統(tǒng)而言，PLC是具有成本上的優(yōu)勢(shì)。因此，PLC占領(lǐng)著很大的市場(chǎng)份額，其前景也很有前途。 工控機(jī)（IPC）即工業(yè)用個(gè)人計(jì)算機(jī)。IPC的性能可靠、軟件豐富、價(jià)格低廉，應(yīng)用日趨廣泛。它能夠適應(yīng)多種工業(yè)惡劣環(huán)境，抗振動(dòng)、抗高溫、防灰塵，防電磁輻射。過(guò)去工業(yè)鍋爐大多用人工結(jié)合常規(guī)儀表監(jiān)控，一般較難達(dá)到滿意的結(jié)果，原因是工業(yè)鍋爐的燃燒系統(tǒng)是一個(gè)多變量輸入的復(fù)雜系統(tǒng)。影響燃燒的因素十分復(fù)雜，較正確的數(shù)學(xué)模型不易建立，以經(jīng)典的PID為基礎(chǔ)的常規(guī)儀表控制，已很難達(dá)到最佳狀態(tài)。而計(jì)算機(jī)提供了諸如數(shù)字濾波，積分分離PID，選擇性PID。參數(shù)自整定等各種靈活算法，以及“模糊判斷”功能，是常規(guī)儀表和人力難以實(shí)現(xiàn)或無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。在工業(yè)鍋爐溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)中采用控機(jī)工可大大改善了對(duì)鍋爐的監(jiān)控品質(zhì)，提高了平均熱效率。但如果單獨(dú)采用工控機(jī)作為控制系統(tǒng)，又有易干擾和可靠性差的缺點(diǎn)。 ? 集散型溫度控制系統(tǒng)（DCS）是一種功能上分散，管理上集中上集中的新型控制系統(tǒng)。與常規(guī)儀表相比具有豐富的監(jiān)控、協(xié)調(diào)管理功能等特點(diǎn)。DCS的關(guān)鍵是通信。也可以說(shuō)數(shù)據(jù)公路是分散控制系統(tǒng)DCS的脊柱。由于它的任務(wù)是為系統(tǒng)所有部件之間提供通信網(wǎng)絡(luò)，因此，數(shù)據(jù)公路自身的設(shè)計(jì)就決定了總體的靈活性和安全性?；綝CS的溫度控制系統(tǒng)提供了生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和管理水平，能減少操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，有助于提高系統(tǒng)的效率。但DCS在設(shè)備配置上要求網(wǎng)絡(luò)、控制器、電源甚至模件等都為冗余結(jié)構(gòu)，支持無(wú)擾切換和帶電插拔，由于設(shè)計(jì)上的高要求，導(dǎo)致DCS成本太高?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）綜合了數(shù)字通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能儀表等多種技術(shù)手段的系統(tǒng)。其優(yōu)勢(shì)在于網(wǎng)絡(luò)化、分散化控制?；诳偩€控制系統(tǒng)（FCS）的溫度控制系統(tǒng)具有高精度，高智能，便于管理等特點(diǎn)，F(xiàn)CS系統(tǒng)由于信息處理現(xiàn)場(chǎng)化，能直接執(zhí)行傳感、控制、報(bào)警和計(jì)算功能。而且它可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝置(含變送器、執(zhí)行器等)進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷、維護(hù)和組態(tài)，這是其他系統(tǒng)無(wú)法達(dá)到的。但是，F(xiàn)CS還沒(méi)有完全成熟，它才剛剛進(jìn)入實(shí)用化的現(xiàn)階段，另一方面，目前現(xiàn)場(chǎng)總線的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)共有12種之多，這給FSC的廣泛應(yīng)用添加了很大的阻力。各種溫度系統(tǒng)都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，用戶需要根據(jù)實(shí)際需要選擇系統(tǒng)配置，當(dāng)然，在實(shí)際運(yùn)用中，為了達(dá)到更好的控制系統(tǒng)，可以采取多個(gè)系統(tǒng)的集成，做到互補(bǔ)長(zhǎng)短。 ? 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)等先進(jìn)國(guó)家相比有著較大差距。成熟產(chǎn)品主要以“點(diǎn)位”控制及常規(guī)的PID控制器為主。它只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，難于控制滯后、復(fù)雜、時(shí)變溫度系統(tǒng)控制。而適應(yīng)于較高控制場(chǎng)合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國(guó)內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并在儀表控制參數(shù)的自整定方面，國(guó)外已有較多的成熟產(chǎn)品。但由于國(guó)外技術(shù)保密及我國(guó)開(kāi)發(fā)工作的滯后，還沒(méi)有開(kāi)發(fā)出性能可靠的自整定軟件?？刂茀?shù)大多靠人工經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試確定。國(guó)外溫度控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，并在智能化、自適應(yīng)、參數(shù)自整定等方面取得成果。日本、美國(guó)、德國(guó)、瑞典等技術(shù)領(lǐng)先，都生產(chǎn)出了一批商品化的、性能優(yōu)異的溫度控制器及儀器儀表，并在各行業(yè)廣泛應(yīng)用。目前，國(guó)外溫度控制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度、智能化、小型化等方面快速發(fā)展。 1.2 加熱爐溫控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程概述 加熱爐溫的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程是：首先溫度傳感器將加熱爐的溫度轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，PLC的擴(kuò)展模塊EM235將送過(guò)來(lái)的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為西門(mén)子S7-200PLC可識(shí)別的數(shù)字量，夾套溫度主給定量SV1與夾套溫度主反饋量PV1比較后得到誤差信號(hào)e1，然后PLC將系統(tǒng)給定的溫度值與反饋回來(lái)的溫度值進(jìn)行比較并經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算處理，輸出控制量OUT1作為副控制器的給定，并與內(nèi)膽溫度副反饋量PV0進(jìn)行比較得到誤差信號(hào)e0，經(jīng)?？刂破鬟M(jìn)行PID運(yùn)算輸出控制量OUT0作為晶閘管調(diào)功器的輸入信號(hào)，來(lái)控制輸出電壓的變化，從而控制內(nèi)膽加熱器上電壓的高低，實(shí)時(shí)控制內(nèi)膽溫度副被控量和夾套溫度主被控量，構(gòu)成雙閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。 1.3 本課題研究的內(nèi)容和意義 本論文主要是利用PLCS7-200作為可編程控制器，系統(tǒng)采用串級(jí)控制方案，主、副控制器采用PID控制算法，手動(dòng)整定或自整定PID參數(shù)，實(shí)時(shí)計(jì)算控制量，控制加熱裝置，使加熱爐溫度為80℃左右，并能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)啟動(dòng)和停止，運(yùn)行指示燈監(jiān)控實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的運(yùn)行，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前內(nèi)膽溫度值與夾套溫度值。在保留了原始加熱爐溫度控制系統(tǒng)的基本功能的同時(shí)又增加了一系列的實(shí)用功能并簡(jiǎn)化其電路結(jié)構(gòu)，其將以控制方便，靈活，只要改變輸入PLC的控制程序，就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)加熱爐溫度的控制。 1.4 PLC簡(jiǎn)介 1.4.1 PLC的定義 ? PLC即可編程控制器（Programmable?Logic?Controller），是指以計(jì)算機(jī) 技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)（International?? Electrical?Committee頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義;PLC英文全 稱Programmable?Logic?Controller，中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是： 一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編 程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算 術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC是可編程邏輯控制電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語(yǔ)言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說(shuō)有半導(dǎo)體的地方就有PLC。 PLC的發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量的開(kāi)關(guān)量順序控制，它按照邏輯條 件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù) 據(jù)采集。在傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。PLC最基本 最廣泛的用于開(kāi)關(guān)量的邏輯控制，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制， 順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑 機(jī)，印刷機(jī)，訂書(shū)機(jī)，搶答器，磨床，包裝等。目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng) 用于鋼鐵，石油，化工，電力，建材，機(jī)械制造，汽車(chē)，輕紡，交通運(yùn)輸，環(huán)保 及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用廣泛。 隨著應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴(kuò)大，PLC技術(shù)及其產(chǎn)品仍在繼續(xù)發(fā)展，主要朝著以下的方面發(fā)展。? 微型化、網(wǎng)絡(luò)化、開(kāi)放性； ?2）智能模塊化； ?3）編程語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)化和高級(jí)化； 網(wǎng)絡(luò)通信功能標(biāo)準(zhǔn)化。 5.7PLC的選型及硬件配備 根據(jù)上述控制特點(diǎn)，采用小型PLC即可滿足功能要求。由于西門(mén)子S7-200 系列屬于小型PLC，其許多功能達(dá)到大、中型PLC的水平，而價(jià)格卻和小型PLC的一樣。特別是S7-2000PU22*系列PLC，由于它具有多種功能模塊和人機(jī)界面可供選擇，所以系統(tǒng)的集成非常方便，并且可以很容易地組成PLC網(wǎng)絡(luò)?？捎锰菪螆D、語(yǔ)句表和功能圖三種語(yǔ)言來(lái)編程。且指令功能強(qiáng)，易于掌握、操作方便。近年來(lái)，S7-200PLC 已在工業(yè)各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。S7-200?CPU22*系列PLC共有五種CPU模塊其各自的技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表3.2。，由于存在模擬量輸入輸出，需要增加模擬量輸入輸出模塊，在西門(mén)子S7-200系列PLC中有專門(mén)的模擬量I/O擴(kuò)展模塊。 1.4.2 PLC的用途 目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制 造、汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納 為如下幾類。 1、開(kāi)關(guān)量的邏輯控制 ? 這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控 制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。 如注塑。 2、模擬量控制 ? 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和 數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A 轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 3、運(yùn)動(dòng)控制 ? PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開(kāi)關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用16路的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、搶答器、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。 4、過(guò)程控制 ? 過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)， PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行16路的PID子程序。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。 1.5 PLC的組成 PLC的硬件主要由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口電源等部分組成。其中，CPU是PLC的核心，輸入單元與輸出單元是連接現(xiàn)場(chǎng)輸入/輸出設(shè)備與CPU之間的接口電路，通信接口用于與編程器、上位計(jì)算機(jī)等外設(shè)連接。 對(duì)于整體式PLC，所有部件都裝在同一機(jī)殼內(nèi)，其組成框圖如圖1所示；對(duì)于模塊式PLC，各部件獨(dú)立封裝成模塊，各模塊通過(guò)總線連接，安裝在機(jī)架或?qū)к壣?，其組成框圖如圖所示。無(wú)論是哪種結(jié)構(gòu)類型的PLC，都可根據(jù)用戶需要進(jìn)行配置與組合。 盡管整體式與模塊式PLC的結(jié)構(gòu)不太一樣，但各部分的功能作用是相同的，下面對(duì)PLC主要組成各部分進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。 1.5.1中央處理單元（CPU） ? 同一般的微機(jī)一樣，CPU是PLC的核心。PLC中所配置的CPU 隨機(jī)型不同而不同，常用有三類：通用微處理器（如Z80、8086、80286等）、單片微處理器（如8031、8096等）和位片式微處理器(如AMD29W等) 。小型PLC大多采用8位通用微處理器和單片微處理器；中型PLC大多采用16位通用微處理器或單片微處理器；大型PLC大多采用高速位片式微處理器。 ? 目前，小型PLC為單CPU系統(tǒng)，而中、大型PLC則大多為雙CPU系統(tǒng)，甚至有些PLC中多達(dá)8 個(gè)CPU。對(duì)于雙CPU系統(tǒng)，一般一個(gè)為字處理器，一般采用8位或16位處理器；另一個(gè)為位處理器，采用由各廠家設(shè)計(jì)制造的專用芯片。字處理器為主處理器，用于執(zhí)行編程器接口功能，監(jiān)視內(nèi)部定時(shí)器，監(jiān)視掃描時(shí)間，處理字節(jié)指令以及對(duì)系統(tǒng)總線和位處理器進(jìn)行控制等。位處理器為從處理器，主要用于處理位操作指令和實(shí)現(xiàn)PLC編程語(yǔ)言向機(jī)器語(yǔ)言的轉(zhuǎn)換。位處理器的采用,提高了PLC的速度，使PLC更好地滿足實(shí)時(shí)控制要求。 ? 在PLC中CPU按系統(tǒng)程序賦予的功能，指揮PLC有條不紊地進(jìn)行工作，歸納起來(lái)主要有以下幾個(gè)方面： 1）接收從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)。 2）診斷電源、PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。 3）通過(guò)輸入接口接收現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映象寄有器或數(shù)據(jù)寄存器中。 4）從存儲(chǔ)器逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)解釋后執(zhí)行。 5）根據(jù)執(zhí)行的結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映象寄存器的內(nèi)容，通過(guò)輸出單元實(shí)現(xiàn)輸出控制。有些PLC還具有制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。 1.5.2存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器主要有兩種：一種是可讀/寫(xiě)操作的隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM，另一種是只讀存儲(chǔ)器ROM、PROM 、EPROM 和EEPROM。在PLC中，存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。 ? 系統(tǒng)程序是由PLC 的制造廠家編寫(xiě)的，和PLC的硬件組成有關(guān)，完成系統(tǒng)診斷、命令解釋、功能子程序調(diào)用管理、邏輯運(yùn)算、通信及各種參數(shù)設(shè)定等功能，提供PLC運(yùn)行的平臺(tái)。系統(tǒng)程序關(guān)系到PLC的性能，而且在PLC使用過(guò)程中不會(huì)變動(dòng)，所以是由制造廠家直接固化在只讀存儲(chǔ)器ROM、PROM或EPROM中，用戶不能訪問(wèn)和修改。編程裝置的作用是編輯、調(diào)試、輸入用戶程序，也可在線監(jiān)控PLC內(nèi)部狀態(tài)和參數(shù)，與PLC進(jìn)行人機(jī)對(duì)話。它是開(kāi)發(fā)、應(yīng)用、維護(hù)PLC不可缺少的工具。編程裝置可以是專用編程器，也可以是配有專用編程軟件包的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。專用編程器是由PLC廠家生產(chǎn)，專供該廠家生產(chǎn)的某些PLC產(chǎn)品使用，它主要由鍵盤(pán)、顯示器和外存儲(chǔ)器接插口等部件組成。專用編程器有簡(jiǎn)易編程器和智能編程器兩類。簡(jiǎn)易型編程器只能聯(lián)機(jī)編程，而且不能直接輸入和編輯梯形圖程序，需將梯形圖程序轉(zhuǎn)化為指令表程序才能輸入。簡(jiǎn)易編程器體積小、價(jià)格便宜，它可以直接插在PLC的編程插座上，或者用專用電纜與PLC相連，以方便編程和調(diào)試。有些簡(jiǎn)易編程器帶有存儲(chǔ)盒，可用來(lái)儲(chǔ)存用戶程序，如三菱的FX-20P-E簡(jiǎn)易編程器。智能編程器又稱圖形編程器，本質(zhì)上它是一臺(tái)專用便攜式計(jì)算機(jī)，如三菱的GP-80FX-E智能型編程器。它既可聯(lián)機(jī)編程，又可脫機(jī)編程?？芍苯虞斎牒途庉嬏菪螆D程序，使用更加直觀、方便，但價(jià)格較高，操作也比較復(fù)雜。大多數(shù)智能編程器帶有磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，提供錄音機(jī)接口和打印機(jī)接口。 用戶程序是隨PLC的控制對(duì)象而定的，由用戶根據(jù)對(duì)象生產(chǎn)工藝的控制要求而編制的應(yīng)用程序。為了便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于CMOS靜態(tài)RAM中，用鋰電池作為后備電源，以保證掉電時(shí)不會(huì)丟失信息。為了防止干擾對(duì)RAM中程序的破壞，當(dāng)用戶程序經(jīng)過(guò)運(yùn)行正常，不需要改變，可將其固化在只讀存儲(chǔ)器EPROM中?，F(xiàn)在有許多PLC直接采用EEPROM作為用戶存儲(chǔ)器。工作數(shù)據(jù)是PLC運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常變化、經(jīng)常存取的一些數(shù)據(jù)。存放在RAM中，以適應(yīng)隨機(jī)存取的要求。在PLC的工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，設(shè)有存放輸入輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等邏輯器件的存儲(chǔ)區(qū)，這些器件的狀態(tài)都是由用戶程序的初始設(shè)置和運(yùn)行情況而確定的。根據(jù)需要，部分?jǐn)?shù)據(jù)在掉電時(shí)用后備電池維持其現(xiàn)有的狀態(tài)，這部分在掉電時(shí)可保存數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)域稱為保持?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)。由于系統(tǒng)程序及工作數(shù)據(jù)與用戶無(wú)直接聯(lián)系，所以在PLC 產(chǎn)品樣本或使用手冊(cè)中所列存儲(chǔ)器的形式及容量是指用戶程序存儲(chǔ)器。當(dāng)PLC提供的用戶存儲(chǔ)器容量不夠用，許多PLC還提供有存儲(chǔ)器擴(kuò)展功能。 1.5.3輸入/輸出單元 ? 輸入/輸出單元通常也稱I/O單元或I/O模塊，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之間的連接部件。 PLC通過(guò)輸入接口可以檢測(cè)被控對(duì)象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為PLC對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)；同時(shí)PLC又通過(guò)輸出接口將處理結(jié)果送給被控制對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)控制目的。 由于外部輸入設(shè)備和輸出設(shè)備所需的信號(hào)電平是多種多樣的，而PLC內(nèi)部CPU的處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，所以I/O接口要實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。I/O接口一般都具有光電隔離和濾波功能，以提高PLC的抗干擾能力。另外，I/O接口上通常還有狀態(tài)指示，工作狀況直觀，便于維護(hù)。 PLC提供了多種操作電平和驅(qū)動(dòng)能力的I/O接口，有各種各樣功能的I/O接口供用戶選用。I/O接口的主要類型有：數(shù)字量（開(kāi)關(guān)量）輸入、數(shù)字量（開(kāi)關(guān)量）輸出、模擬量輸入、模擬量輸出等。 常用的開(kāi)關(guān)量輸入接口按其使用的電源不同有三種類型：直流輸入接口、交流輸入接口和交/直流輸入接口，其基本原理電路如圖3所示。 1.5.4通信接口 ? PLC配有各種通信接口，這些通信接口一般都帶有通信處理器。PLC通過(guò)這些通信接口可與監(jiān)視器、打印機(jī)、其它PLC、計(jì)算機(jī)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)通信。PLC與打印機(jī)連接，可將過(guò)程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打??；與監(jiān)視器連接，可將控制過(guò)程圖像顯示出來(lái)；與其它PLC連接，可組成多機(jī)系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)?？刂?。 與計(jì)算機(jī)連接，可組成多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制與管理相結(jié)合。 遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)也必須配備相應(yīng)的通信接口模塊。 1.5.5智能接口模塊 智能接口模塊是一獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它有自己的CPU、系統(tǒng)程序、存儲(chǔ)器以及與PLC系統(tǒng)總線相連的接口。它作為PLC系統(tǒng)的一個(gè)模塊，通過(guò)總線與PLC相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并在PLC的協(xié)調(diào)管理下獨(dú)立地進(jìn)行工作。 PLC的智能接口模塊種類很多，如：高速計(jì)數(shù)模塊、閉環(huán)控制模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊、中斷控制模塊等。 1.5.6編程裝置 編程裝置的作用是編輯、調(diào)試、輸入用戶程序，也可在線監(jiān)控PLC內(nèi)部狀態(tài)和參數(shù)，與PLC進(jìn)行人機(jī)對(duì)話。它是開(kāi)發(fā)、應(yīng)用、維護(hù)PLC不可缺少的工具。編程裝置可以是專用編程器，也可以是配有專用編程軟件包的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。專用編程器是由PLC廠家生產(chǎn)，專供該廠家生產(chǎn)的某些PLC產(chǎn)品使用，它主要由鍵盤(pán)、顯示器和外存儲(chǔ)器接插口等部件組成。專用編程器有簡(jiǎn)易編程器和智能編程器兩類。 簡(jiǎn)易型編程器只能聯(lián)機(jī)編程，而且不能直接輸入和編輯梯形圖程序，需將梯形圖程序轉(zhuǎn)化為指令表程序才能輸入。簡(jiǎn)易編程器體積小、價(jià)格便宜，它可以直接插在PLC的編程插座上，或者用專用電纜與PLC相連，以方便編程和調(diào)試。有些簡(jiǎn)易編程器帶有存儲(chǔ)盒，可用來(lái)儲(chǔ)存用戶程序，如三菱的FX-20P-E簡(jiǎn)易編程器。 智能編程器又稱圖形編程器，本質(zhì)上它是一臺(tái)專用便攜式計(jì)算機(jī)，如三菱的GP-80FX-E智能型編程器。它既可聯(lián)機(jī)編程，又可脫機(jī)編程。可直接輸入和編輯梯形圖程序，使用更加直觀、方便，但價(jià)格較高，操作也比較復(fù)雜。大多數(shù)智能編程器帶有磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，提供錄音機(jī)接口和打印機(jī)接口。 專用編程器只能對(duì)指定廠家的幾種PLC進(jìn)行編程，使用范圍有限，價(jià)格較高。同時(shí)，由于PLC產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，所以專用編程器的生命周期也十分有限。因此，現(xiàn)在的趨勢(shì)是使用以個(gè)人計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的編程裝置，用戶只要購(gòu)買(mǎi)PLC廠家提供的編程軟件和相應(yīng)的硬件接口裝置。這樣，用戶只用較少的投資即可得到高性能的PLC程序開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。 基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的程序開(kāi)發(fā)系統(tǒng)功能強(qiáng)大。它既可以編制、修改PLC的梯形圖程序，又可以監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行、打印文件、系統(tǒng)仿真等。配上相應(yīng)的軟件還可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和分析等許多功能。 1.5.7電源 PLC配有開(kāi)關(guān)電源，以供內(nèi)部電路使用。與普通電源相比，PLC電源的穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)。對(duì)電網(wǎng)提供的電源穩(wěn)定度要求不高，一般允許電源電壓在其額定值±15% 的范圍內(nèi)波動(dòng)。許多PLC還向外提供直流24V穩(wěn)壓電源，用于對(duì)外部傳感器供電。 第二章、加熱爐溫度控制系統(tǒng)總體方案與PID算法的設(shè)計(jì) 2.1 總體方案的設(shè)計(jì) 加熱爐溫度控制系統(tǒng)的系統(tǒng)組成主要分為兩個(gè)部分，一個(gè)是硬件部分，另一個(gè)是軟件部分，硬件部分包括一些功能硬件組成。軟件部分主要是有PLC，以及一些相關(guān)的控制電路等等組成。 2.1.1硬件模塊的設(shè)計(jì) 加熱爐溫度控制系統(tǒng)主要有幾大部分構(gòu)成，其硬件模塊基本構(gòu)成有PLC主控系統(tǒng)部分、調(diào)功器、加熱爐、加熱器、啟動(dòng)/停止開(kāi)關(guān)按鈕、數(shù)顯表與溫度變送器五部分組成。 ? 硬件部分構(gòu)成圖如下圖所示： 2.1.2軟件模塊的設(shè)計(jì) 軟件基本結(jié)構(gòu)由主/副控器PID，控制對(duì)象溫度調(diào)功器、檢測(cè)元件溫度變送器等部分組成。其基本工作原理：首先計(jì)算出兩個(gè)控制器PID的有關(guān)參數(shù)，進(jìn)行PID初始化，把夾套溫度變送器和內(nèi)膽溫度變送器傳送回來(lái)0~100mV的電壓信號(hào)通過(guò)模擬量輸入模塊EM235的A/D轉(zhuǎn)換變?yōu)?~32000的數(shù)字量，然后進(jìn)行變換變?yōu)?~1的過(guò)程量形參，然后給定一個(gè)夾套溫度給定量SV和夾套溫度過(guò)程量PV1傳送給主控制器PID運(yùn)算，得到的結(jié)果OUT1作為副控制器的給定量SV與內(nèi)膽溫度過(guò)程量PV0傳送給副控制器PID運(yùn)算，得到的結(jié)果OUT0經(jīng)過(guò)標(biāo)度變換和模擬量輸出模塊EM235的A/D轉(zhuǎn)換變?yōu)?~5V的控制信號(hào)傳送給溫度調(diào)功器，對(duì)爐內(nèi)加熱器進(jìn)行控制，同時(shí)對(duì)內(nèi)膽溫度和夾套溫度進(jìn)行檢測(cè)，形成雙閉環(huán)回路控制。 2.2 PID控制算法的介紹 工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制器問(wèn)世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或不到精確數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象﹐或不能有效測(cè)量手段來(lái)獲系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，實(shí)際中也有PI和PD控制。PID控制器就是系統(tǒng)誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制。 2.2.1 PID控制算法的設(shè)計(jì) PID控制算法廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)，通過(guò)對(duì)目標(biāo)對(duì)象的模糊計(jì)算，通過(guò)合理取值，可以獲得較高的質(zhì)量數(shù)據(jù)。其閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖如下： 控制點(diǎn)目前包含三種比較簡(jiǎn)單的ＰＩＤ控制算法，分別是：增量式算法，位置式算法，微分先行。這三種是最簡(jiǎn)單的基本算法，各有其特點(diǎn)，一般能滿足控制的大部份要求： 1、PID增量式算法 離散化公式（注：各符號(hào)含義如下）： 　　 u(t)----- 控制器的輸出值。 　　 e(t)----- 控制器輸入與設(shè)定值之間的誤差。 　　 Kp------- 比例系數(shù)。 　　 Ti------- 積分時(shí)間常數(shù)。 　　 Td------- 微分時(shí)間常數(shù)。 　　 T-------- 調(diào)節(jié)周期。 2、積分分離法 離散化公式： 　　 Δu(t) = q0e(t) + q1e(t-1) + q2e(t-2) 　　 當(dāng)|e(t)|≤β時(shí) 　　 q0 = Kp(1+T/Ti+Td/T) 　　 q1 = -Kp(1+2Td/T) 　　 q2 = Kp Td /T 　　 當(dāng)|e(t)|＞β時(shí) 　　 q0 = Kp(1+Td/T) 　　 q1 = -Kp(1+2Td/T) 　　 q2 = Kp Td /T 　　 u(t) = u(t-1) + Δu(t) 　　 注：各符號(hào)含義如下 　　 u(t)----- 控制器的輸出值。 　　 e(t)----- 控制器輸入與設(shè)定值之間的誤差。 　　 Kp------- 比例系數(shù)。 　　 Ti------- 積分時(shí)間常數(shù)。 　　 Td------- 微分時(shí)間常數(shù)。（有的地方用"Kd"表示） 　　 T-------- 調(diào)節(jié)周期。 　　 β------- 積分分離閾值 3、微分先行PID算法 離散化公式： u(t)----- 控制器的輸出值。 　　 e(t)----- 控制器輸入與設(shè)定值之間的誤差。 　　 Kp------- 比例系數(shù)。 　　 Ti------- 積分時(shí)間常數(shù)。 　　 Td------- 微分時(shí)間常數(shù)。（有的地方用"Kd"表示） 　　 T-------- 調(diào)節(jié)周期。 　　 β------- 積分分離閾值 PID控制：? 因?yàn)镻I系統(tǒng)中的I的存在會(huì)使整個(gè)控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度受到影響，為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們?cè)诳刂浦性黾恿薉微分項(xiàng)，微分項(xiàng)主要用來(lái)解決系統(tǒng)的響應(yīng)速度問(wèn)題，其完整的公式如下：?? u(t) = Kp*e(t) + Ki∑e(t) + Kd[e(t) – e(t-1)]+u0? 在PID的調(diào)試過(guò)程中，我們應(yīng)注意以下步驟：? 1、 關(guān)閉I和D，也就是設(shè)為0.加大P，使其產(chǎn)生振蕩；? 2、 減小P，找到臨界振蕩點(diǎn)；? 3、 加大I，使其達(dá)到目標(biāo)值；? 4、重新上電看超調(diào)、振蕩和穩(wěn)定時(shí)間是否吻合要求；? 5、 針對(duì)超調(diào)和振蕩的情況適當(dāng)?shù)脑黾右恍┪⒎猪?xiàng)；? 6、 注意所有調(diào)試均應(yīng)在最大爭(zhēng)載的情況下調(diào)試，這樣才能保證調(diào)試完的結(jié)果可以在全工作范圍內(nèi)均有效； 2.2.1 PID控制器參數(shù)的整定 ??? PID控制器參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)核心內(nèi)容。它是被控過(guò)程特性確定PID控制器比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間大小。PID控制器參數(shù)整定方法很多，概括起來(lái)有兩大類：一是理論計(jì)算整定法。它主依據(jù)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，理論計(jì)算確定控制器參數(shù)。這種方法所到計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改。二是工程整定方法，它主要依賴工程經(jīng)驗(yàn)，直接控制系統(tǒng)試驗(yàn)中進(jìn)行，且方法簡(jiǎn)單、易于掌握，工程實(shí)際中被廣泛采用。PID控制器參數(shù)工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法。三種方法各有其特點(diǎn)，其共同點(diǎn)都是試驗(yàn)，然后工程經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行整定。但采用哪一種方法所到控制器參數(shù)，都需要實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行最后調(diào)整與完善。現(xiàn)一般采用是臨界比例法。利用該方法進(jìn)行 PID控制器參數(shù)整定步驟如下：???? （1）首先預(yù)選擇一個(gè)足夠短采樣周期讓系統(tǒng)工作；???? （2）僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對(duì)輸入階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩，記下這時(shí)比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期；???? （3）一定控制度下公式計(jì)算到PID控制器參數(shù)。? 第三章、加熱爐溫度控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì) 3. 1 輸入輸出點(diǎn)分配 加熱爐溫度控制系統(tǒng)的輸入輸出點(diǎn)的分配由以上條件可知，14個(gè)輸入點(diǎn)，12個(gè)輸出點(diǎn)，根據(jù)電壓的不同選用輸入有2個(gè)點(diǎn)的輸入模塊，分別為M0、i1、i2、i3;Q輸出有4個(gè)點(diǎn)的模塊分別為Q0、Q1、Q2、Q3等等。其具體地址分配表如下： 3. 2 PLC的選擇 根據(jù)課題要求，我們選擇西門(mén)子S7-200來(lái)實(shí)現(xiàn)加熱爐溫度控制系統(tǒng)。其因?yàn)檫壿嫽芈泛?jiǎn)單，易用，且能夠?qū)崿F(xiàn)很多功能。 3.3 加熱爐溫度控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)接線圖 根據(jù)如上所述，畫(huà)出加熱爐溫度控制系統(tǒng)PLC控制接線圖如下圖 所示: 3.4 加熱爐溫度控制系統(tǒng)主程序流程圖的確定 加熱爐溫的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程是：首先溫度傳感器將加熱爐的溫度轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，PLC的擴(kuò)展模塊EM235將送過(guò)來(lái)的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為西門(mén)子S7-200PLC可識(shí)別的數(shù)字量，夾套溫度主給定量SV1與夾套溫度主反饋量PV1比較后得到誤差信號(hào)e1，然后PLC將系統(tǒng)給定的溫度值與反饋回來(lái)的溫度值進(jìn)行比較并經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算處理，輸出控制量OUT1作為副控制器的給定，并與內(nèi)膽溫度副反饋量PV0進(jìn)行比較得到誤差信號(hào)e0，經(jīng)福控制器進(jìn)行PID運(yùn)算輸出控制量OUT0作為晶閘管調(diào)功器的輸入信號(hào)，來(lái)控制輸出電壓的變化，從而控制內(nèi)膽加熱器上電壓的高低，實(shí)時(shí)控制內(nèi)膽溫度副被控量和夾套溫度主被控量。其主程序流程圖如下： 3.5 加熱爐溫度控制系統(tǒng)溫度控制系統(tǒng)圖的確定 根據(jù)如上所述，畫(huà)出加熱爐溫度控制系統(tǒng)溫度控制系統(tǒng)框圖如下圖 所示: 第四章、加熱爐溫度控制系統(tǒng)PLC控制程序 4.1西門(mén)子S7-200的介紹 西門(mén)子公司推出的是S5系列PLC ； 2、1996年，西門(mén)子公司推出 S7-200/21X系列PLC ， 它有CPU212、 CPU214、 CPU215、 CPU216； 3、 1999年，西門(mén)子公司推出 S7-200/22X系列PLC ； 4、另外， 西門(mén)子公司推出了S7-300、S7-400等大型 PLC。 4.2加熱爐溫度控制系統(tǒng)西門(mén)子S7-200程序的實(shí)現(xiàn) 根據(jù)加熱爐溫度控制系統(tǒng)的各個(gè)功能要點(diǎn)，利用西門(mén)子S7-200編制程序如下：該程序通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)，能夠滿足加熱爐溫度控制系統(tǒng)的各個(gè)需求。 結(jié) 論 時(shí)間過(guò)得真快啊，轉(zhuǎn)眼間四年時(shí)間都過(guò)去了，在這四年中，我學(xué)到了許多專業(yè)知識(shí)，就拿這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)吧，我查閱了《西門(mén)子PLCS7-200編程實(shí)例》，《PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)》，使我充分掌握了加熱爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和步驟，更重要的復(fù)習(xí)所學(xué)專業(yè)的知識(shí)，以前總認(rèn)為學(xué)這些專業(yè)知識(shí)沒(méi)用，那是我太天真了，當(dāng)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，它幫了我不少的忙，特別是《PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)》這課對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)幫助特別大，都怪上課沒(méi)認(rèn)真聽(tīng)講，導(dǎo)致做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)要問(wèn)比我學(xué)的好的同學(xué)，通過(guò)這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)不是個(gè)壞事，是為了自己的，還有學(xué)習(xí)這些知識(shí)精通的話對(duì)我們找個(gè)好工作有大大的幫助，總之我除了感謝我的老師和幫助過(guò)我的同學(xué)外更要感謝自己的。 致 謝 當(dāng)我寫(xiě)到這里的時(shí)候，我心里是別提有多么的開(kāi)心，不管前面的對(duì)與錯(cuò)，總之，我覺(jué)得自己做到這里已不錯(cuò)了，感謝我的老師和幫助我的同學(xué)一起到圖書(shū)館查資料的那些同學(xué)們，要不是你們恐怕我現(xiàn)在真不知道自己能做到哪里，首先您不僅在學(xué)習(xí)學(xué)業(yè)上對(duì)我以精心的指導(dǎo)，同時(shí)還在我改寫(xiě)論文時(shí)給我鼓勵(lì)和支持，從這點(diǎn)看出老師當(dāng)初選你當(dāng)我的老師我是明智的，而且，通過(guò)這次寫(xiě)論文我知道遇到什么事總要靠別人來(lái)完成，現(xiàn)在我覺(jué)得這種想法是我錯(cuò)啦，也許自己做的比那些人做的會(huì)更好，同時(shí)，我要把這種態(tài)度放到工作當(dāng)中，我相信我自己一定可以比別人做的出色。說(shuō)實(shí)話，我從開(kāi)始認(rèn)真做畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候，才領(lǐng)悟到知識(shí)確實(shí)是種強(qiáng)大的工具，我現(xiàn)在想來(lái)前面失去的，我想在通過(guò)在工作中補(bǔ)回來(lái)，想到這里自己說(shuō)了句“呵呵”，但是話說(shuō)回來(lái)，這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)我花了挺大的功夫，雖然是苦，但心里挺開(kāi)心的，我想如果大學(xué)這三年我好好來(lái)利用它的話，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)不談在班里第一個(gè)交，最少也在前十個(gè)人之前交，最后在這里衷心的對(duì)所有關(guān)心我?guī)椭业谋磉_(dá)我由衷敬意，謝謝各位同學(xué)的幫助。 參考文獻(xiàn) [1]張福學(xué)編著.加熱爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2000。 [2]何發(fā)昌著，邵遠(yuǎn)編著.智能 西門(mén)子PLC控制系統(tǒng)的原理及應(yīng)用.北京：高等教育出版社，1996。 [3]張利平著. 控制技術(shù)速查手冊(cè). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.12。 [4]李寶仁著. 控制技術(shù)—低成本綜合自動(dòng)化. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.9。 [5]宋學(xué)義著.加熱爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)速查手冊(cè). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.3。 [6]陳奎生著. 控制與氣壓傳動(dòng). 武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2008.5。 [7]SMC（中國(guó)）有限公司.加熱爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.10 [8]徐文燦著.加熱爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995。 [9]曾孔庚.控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì). 機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用論壇。 [10]壽慶豐.一種多指多關(guān)節(jié)機(jī)器手爪. 機(jī)械設(shè)計(jì)1999年第3期，第3卷。 [11]高微,楊中平,趙榮飛等.西門(mén)子PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì). 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造2006.1。 [12]孫兵,趙斌,施永輝.西門(mén)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研制. 中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)。 [13]馬光,申桂英.工業(yè)機(jī)器人的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì). 中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)2002年。 [14]李如松.控制系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望. 中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)1994年第4期。 [15]李明.加熱爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).制造技術(shù)與搶答器2005年第7期。 [16]李杜莉，武洪恩，劉志海.西門(mén)子PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析. 煤礦機(jī)械2007年2月[17]成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1994。 [17]Hirohiko Arai, Kazuo Tanie, and Susumu Tachi. 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