课程设计报告-基于plc的pid温度控制系统设计

课程设计报告-基于plc的pid温度控制系统设计内容摘要：

的数字设备 ,由硬件和软件两部分组成。 人机界面产品由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口、数据存贮单元等，其中处理器的性能决定了 HMI 产品的性能高低，是 HMI四川师范大学成都学院电子工程系课程设计报告 5 的核心单元。 根据 HMI 的产品等级不同，处理器可分别选用 8 位、 16 位、 32 位的处理器。 HMI 软件分为两部分，即运行于 HMI 硬件中的系统软件和运行于 PC 机 Windows 操作系统下的画面组态软件（如组态 王等 ）。 用户 必须先使用组态软件制作 “ 工程文件 ” ，再通过 PC 机和 HMI 产品的串行通讯 口，把编制好的 “ 工程文件 ” 下载到 HMI 的处理器中运行。 2. PLC 系统硬件 设计 . 模块设计 系统模块功能图如下所示 图 2 温度检测与控制系统 原理结构图 本温度控制系统 中， 传感器 （电热偶） 将检测到的温度信号转换 成电压信号经过温度模块后， 与设定 温度 值进行比较 ， 得到偏差 ， 此偏差 送入 PLC控制器 按 PID算法进行修正 ， 返回对应工况下的 固态继电器 导通时间 ， 调节电热丝的有效加热功率 ， 从而实现对炉子 的温度控制。 控制系统 方框 图如 下所示 图 3 控制系统方框图 PLC 控制器 EM235 热电 阻 温 度模块 热 电 偶 四川师范大学成都学院电子工程系课程设计报告 6 EM235 模拟量扩展模块 EM235是最常用的模拟量扩展模块，它实现了 4路模拟量输入和 1路模拟量输出功能。 下面以 EM235为例讲解模拟量扩展模块接线图，如图。 图 4 EM235 接线图 图演示了模拟量扩展模块的接线方法，对于电压信号，按正、负极直接接入 X＋和 X－；对于电流信号，将 RX和 X＋短接后接入电流输入信号的“＋”端；未连接传感器的通道要将 X＋和 X－短接。 对于某一模块，只能将输入端同时设置为一种量程和格式，即相同的输入量程和分辨率。 下表说明如何用 DIP 开关设置 EM235 扩展模块，开关 1到 6可选择输入模拟量的单/双极性、增益和衰减。 EM235 开关 单 /双极性选择 增益选择 衰减选择 SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6 ON 单极性 OFF 双极性 OFF OFF X1 OFF ON X10 ON OFF X100 四川师范大学成都学院电子工程系课程设计报告 7 图 5 EM235开关 由上表可知， DIP开关 SW6决定模拟量输入的单双极性，当 SW6为 ON时，模拟量输入为单极性输入， SW6为 OFF时，模拟量输入为双极性输入。 SW4和 SW5决定输入模拟量的增益选择，而 SW1， SW2， SW3共同决定了模拟量的衰减选择。 根据上表 6个 DIP开关的功能进行排列组合，所有的输入设置如下表： 6个 DIP 开关决定了所有的输入设置。 也就是说开关的设置应用于整个模块，开关设置也只有在重新上电后才能生效。 因为本实验设备采用的是单极性电流信号输入，所以应用满量程输入为“ 0到 20mA”的档位， SW1至 SW6档位位置为“上，下，下，下，下，上”。 温度检测与控制模块 ON ON 无效 ON OFF OFF OFF ON OFF OFF OFF ON 单极性 满量程输入 分辨率 SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6 ON OFF OFF ON OFF ON 0到 50mV V OFF ON OFF ON OFF ON 0到 100mV 25μ V ON OFF OFF OFF ON ON 0到 500mV 125uA OFF ON OFF OFF ON ON 0到 1V 250μ V ON OFF OFF OFF OFF ON 0到 5V ON OFF OFF OFF OFF ON 0到 20mA 5μ A OFF ON OFF OFF OFF ON 0到 10V 双极性 满量程输入 分辨率 SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6 ON OFF OFF ON OFF OFF 177。 25mV V OFF ON OFF ON OFF OFF 177。 50mV 25μ V OFF OFF ON ON OFF OFF 177。 100mV 50μ V ON OFF OFF OFF ON OFF 177。 250mV 125μ V OFF ON OFF OFF ON OFF 177。 500 250μ V OFF OFF ON OFF ON OFF 177。 1V 500μ V ON OFF OFF OFF OFF OFF 177。 OFF ON OFF OFF OFF OFF 177。 5V OFF OFF ON OFF OFF OFF 177。 10V 5mV 四川师范大学成都学院电子工程系课程设计报告 8 该模块采用 24V直流电源输入，输入信号为 EM235模拟量输出口 VO和 M0，输出的为电流信号接入 EM235的 C+和 C。 加热控制设备为热电阻，检测设备为与热电阻紧贴着的热电偶。 . PID 控制 器 PID 控制器基本概念 PID 控制器就是根据系统的误差 ,利用比例、积分、微分计算出控制量来进行控制。 当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时、控制理论的其它技术难以采用时 ,系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID 控制技术最为方便。 即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过 有效的测量手段来获得系统参数时 ,最适合采用 PID 控制技术。 闭环控制系统特点 控制系统一般包括开环控制系统和闭环控制系统。 开环控制系统 (Openloop Control System)是指被控对象的输出 (被控制量 )对控制器 (controller)的输出没有影响，在这种控制系统中 ,不依赖将被控制量反送回来以形成任何闭环回路。 闭环控制系统 (Closedloop Control System)的特点是系统被控对象的输出 (被控制量 )会反送回来影响控制器的输出 ,形成一个或多个闭环。