文档介绍：摘要
传统的加热炉电气控制系统普遍采用继电器控制技术,由于采用固定接线的硬件实现逻辑控制,使控制系统的体积增大,耗电多,效率不高且易出故障,不能保证正常的工业生产。随着计算机控制技术的发展,传统继电器控制技术必然被基于计算机技术而产生的PLC控制技术所取代。而PLC本身优异的性能使基于PLC控制的温度控制系统变的经济高效稳定且维护方便。这种温度控制系统对改造传统的继电器控制系统有相当的意义。
在以PLC控制为核心,加热炉为基础的温度自动控制系统中,PLC将加热炉温度设定值与温度传感器的测量值之间的偏差经PID运算后得到的信号控制输出电压的大小,从而调节加热器加热,实现温度自动控制的目的。文章介绍了基于S7-200温度控制系统的PID调节器的实现。
关键词:PLC 温度控制 PID 调节器 S7-200 温度传感器
目录
1 温度控制对象 1
功能特点与技术参数 1
控制手段 1
2 方案设计 0
现场总线概述 0
+S7-200温度控制系统的硬件组成 3
3 +S7-200温度控制系统的软件配置 5
+S7-200温度控制系统的网络结构 6
温度控制算法 8
4 S7-200 PLC控制程序的设计 13
控制程序的组成 13
温度采集程序设计 13
数字滤波程序设计 14
PID控制程序设计 16
5 组态 17
变量组态 17
画面组态 17
变量连接 18
6 程序调试 20
PLC调试方法与结果 20
调试方法与结果 20
7 PID参数的整定 21
整定方法 21
整定结果及分析 22
8 技术小结 23
参考文献 24
附录 I

1 温度控制对象
温度控制对象,在工业控制过程中,是相当重要的控制对象,因为温度直接的影响到了燃烧、化学反应、发酵、烘烤、蒸馏、浓度,结晶以及空气流动等物理的和化学的变化过程。温度控制的不好很有可能引起严重的安全事故,产品质量和产量等一系列的问题。温度控制是许多设备的重要的构成部分,它的功能是将温度控制在所需要的温度范围内,以利于进行工件的加工与处理。不论是在生活中还是在工业生产过程中,温度的变化对生活、生产的某些细节环节都会造成不同程度的影响,所以适时地对温度进行控制具有重要的意义。
功能特点与技术参数
实践证明温度对象的特点是:时间常数大,滞后现象严重,反应在控制系统上,就是被控温度的变化滞后于调节器的输出。我们知道热量的传递是需要一定时间的,温度上升的快慢与其热容量的大小有关,通常温度的上升与下降和时间的关系是一个指数曲线关系。而产生滞后则与热量的传递过程有关,再者测温元件也有一定的惯性,这些都会产生滞后现象。
本次设计选用的是TKPLC—2型温度控制器,该温度控制器同样的具有滞后大和惯性大的特点。该加热器用的是0V到5V的电压加热,
控制手段
通过以上的分析,系统的总的滞后时间比较大,升温的滞后时间相对降温来说是比较小的。因此,在PID调节中,要使系统的品质变好,除了加入适当的积分以消除静态误差外,还应该加强比例作用使调节更加灵敏,减小调节时间,同时还应该加入适当的微分作用,使系统的超调量减小。
2 方案设计
主要是通过实验的需要选择硬件。然后将选择的硬件组成控制系统,根据任务的要求选择西门子的S7-200的PLC,TKPLC-2型加热炉等硬件,硬件选择完成后,跟据所选择的硬件选择合适的软件进行程序设计,只有拥有完整的硬件和软件的系统才能所需要的功能。下面就仔细的介绍在设计中运用到的硬件和软件。
现场总线概述
目前世界上存在着大约四十余种现场总线,如法国的FIP,英国的ERA,德国西门子公司Siemens的ProfiBus,挪威的FINT,Echelon公司的LONWorks,PhenixContact公司的InterBus,RoberBosch公司的CAN,Rosemounr公司的HART,CarloGarazzi公司的Dupline,,PeterHans公司的F-Mux,以及ASI(ActraturSensorInterface)、MODBus、SDS、,国际标准组织-基金会现场总线FF:FieldBusFoundation、WorldFIP、BitBus,等等。这些现场总线大都用于过程自动化、医药领域、加工制造、交通运输、国防、航天、农业和楼宇等领域,大概不到十种的总线占有80%左右的市场。下面仔细的介绍九种比较常用的现场总线。
基金会现场总线
这是以美国Fisher-Rousemount公司为首的联合了横河、AB