PLC温度程序控制器设计.docx

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1、毕业设计（论文）题目P1.C温度程序控制器设计院（系）专业班级学生姓名学号指导教师职称评阅教师职称2023年6月6日注意事项1.设计（论文）的内容涉及：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2 .论文字数规定：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不涉及图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3 .附件涉及：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（免印件）。4 .文字、图表规定：1）文字

2、通顺，语言流畅，书写笔迹工整，打印字体及大小符合规定，无错别字，不准请别人代写2）工程设计类题目的图纸，规定部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）顺序装订3）其它学生毕业设计（论文）原创性声明本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文

3、）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完毕，不包含别人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何奉献均已在论文中作了明确的说明并表达了谢意。毕业设计（论文）作者（签字）:2023年6月6日摘要在现代化生产中，温度是最基本的重要参数，任何数据都离不开温度的影响！因此，对温度的控制显得尤为重要！特别是在化工、冶金、机械、食品、石油等工业中显得特别重要！因此，设计出一种可以控制温度的系统是当今迫切需要的，本设计即是针对温度程序控制而进行的一系列探究。根据设计的规定对硬件进行了选择，然后设

4、计出硬件连接原理图。根据设计出的硬件图，完毕P1.C的端口设计，然后就开始用P1.C编写梯形图，然后运用PID调节控制温度，完毕整个设计的控制。设计的最后完毕了温度的程序控制规定，并且调试出的结果达成了温度程序控制的效果。关键词：温度程序控制P1.C核心ABSTRACTInthemodernizationofproduction,temperatureisanimportantparameterinthemostbasic,theimpactofanydatacannotdowithouttemperature!Therefore,thetemperaturecontrolisparticul

5、arlyimportantfor!Especiallyinthechemicalindustry,metallurgy,machineryis,food,petrole.umindustryis.particularlyimportant!Therefbre,todesignasystemcancontroltemperatureisinurgentneed,thedesignisaseriesofresearchforthetemperatureprogramcontrolof.Thetemperatureprogramcontrolsystemisalreadyverypopularpro

6、ductsinthemodernizationofallwalksoflife,theyhavethesameprinciple,theprincipleisdifferent,butingeneralcanbedividedintodynamictemperaturecontrolandconstanttemperaturecontrolintwocategories,differentproductsmayusedifferentequipmenttocompletecontrolcorrespondingly,andthisdesignistocontrolthetemperatureb

7、yusingP1.Cprogram,theregulatortreatmentOntemperaturechangetomeettheneedsofpeopletocontrolthetemperaturechangesbyPID.Thedesignoffinishingtemperaturecontrolrequirements,butinsomeplacescannotachievetheearliestexpectedresults,butthedesignisnottheend,thesystemwillbeupdatedwiththeprogressofthetimesandprog

8、ress.Keywords:Temperaturecontrol；P1.C；Kernel目录摘要错误!未定义书签。ABSTRACT错误!未定义书签。1绪论错误!未定义书签。1.1 本课题的目的及意义错误!未定义书签。1.2 国内外研究现状分析错误!未定义书签。1.2.1 传感器研究现状分析错误!未定义书签。1.2.2 P1.C的研究现状分析错误!未定义书签。1.2.3 触摸屏研究现状分析错误!未定义书签。1.3 设计内容错误!未定义书签。2硬件设计错误!未定义书签。2.1传感器选择错误!未定义书签。2.2P1.C选择错误!未定乂书签。2. 3模拟量输入模块（AD转换模块）错误!未定义书签。2.

9、4 固态继电器错误!未定义书签。2.5 触摸屏选择错误!未定义书签。2.6 硬件设计图错误!未定义书签。3温度控制算法错误!未定义书签。3. 1温度控制与PID运用错误!未定义书签。3.2PlD算法错误!未定义书签。4.程序设计错误!未定义书签。4.1 程序设计流程图错误!未定义书签。4.2 内存地址分派错误!未定义书签。4.3 PlD指令回路表错误!未定义书签。4. 4程序设计错误!未定义书签。5WinCCflexible设计错误!未定义书签。5. 1创建一个新画面错误!未定义书签。5.2 组态画面对象错误!未定义书签。5. 2.1变量的生成与组态错误!未定义书签。6. 2.2开关和按钮的生

10、成与组态错误!未定义书签。5.3 画面设计错误!未定义书签。6系统调试错误!未定义书签。6.1P1.C调试方法错误!未定义书签。6.2P1.C调试结果错误!未定义书签。7结论错误!未定义书签。参考文献错误!未定义书签。致谢错误!未定义书签。1绪论1.1 本课题的目的及意义随着现代工业的快速发展，温度在工业生产的作用越来越重要，工厂需要对该工业生产中的温度进行系统的控制，如冶炼钢铁工业进程中，需要对刚刚出炉的钢铁进行热解决，尚有各种反映炉、锅炉、加热炉等都需要进行温度的实时监控和控制温度的精确度，特别在养殖行业里面，温度的偏差或许会直接导致养殖群的集体死亡。温度是一个在平常生活、医院、环境、钢铁

11、生产等众多行业的常见物理量。并且，在很多的行业温度控制的范围不是人可以靠近控制的，比如钢铁加热炉，几千摄氏度的高温，人主线无法靠近，或者有些地方主线不需要人为的去控制。现如今有很多加热炉只是采用简朴的温度控制仪表和电路来控制温度，这样的控制很难达成控制规定，有很多的缺陷。各个行业都存在不少这样的情况，因此设计一个比较通用的温度控制系统是非常故意义的，而对于控制，P1.C能使操作更简朴方便，也更显得现代化，并且它还能胜任很多危险的环境，所以，此设计选用P1.C控制。温度控制技术可以根据控制目的的不同分为两类：动态温度跟踪与恒值温度控制。什么是动态温度控制呢？其实就是预先绘制出温度变化的轨迹，然后

12、控制系统温度随着此轨迹进行发展的控制系统。那什么又是恒温控制系统呢？相对无言，恒温就是温度恒定不变，由于外界因素也许导致温度的变化，此系统即是为了消除这些变化而达成一定波动范围调节温度的系统。从工业控制温度的变化来看，温控系统可以大体分为3种：1 .定值开关温度控制法;2 .PID线性温度控制法；3 .智能温度控制法；本设计最终选择采用PID线性温度控制法来达成温度控制，由于这种最适合本设计的规定，且最容易实现。1.2 国内外研究现状分析大约从一九七几年左右，大量的工业生产环境都需要得到需要的温度环境，并且随着相应科学技术的快速发展，大量理论和设计的发展推动，国外在温度控制这个领域就一直不断的

13、研究，并取得了大量的成果，特别是在智能化控制系统,参数的自动整定以及自动适应等等众多方面取得硕果，其中尤以美国、英国、印度、日本等国在这方面的发展遥遥领先，不仅满足本国的需求，还生产了大批量出口的，且性能强劲的控制器及相关仪表，并且在各行各业广泛应用，它们注意有以下几个特点：1 .适应于大惯性、大滞后等复杂温度控制系统的控制；2 .能在即使控制系统的数字模型都不容易建立的情况下也能使用的温度控制系统；3 .他们采用智能控制、自动适应控制、误差控制等理论和世界先进的计算机技术设计的系统，可以解决过程复杂，参数易变的温度系统控制,可以应用于很多环境；4 .大多数的温度控制器都具有有参数的自动控制的

14、功能。靠着他们领先世界的计算机先进技术，温度控制器不仅仅可以对控制对象的特性并且还能进行参数自动整定。并且有的还具有自学效仿的能力，它能根据以往经验和对象的变化，自动调整控制参数，以能更好的控制系统;5 .并且国外的温度控制系统的控制精度已经非常高，抗干扰能力也非常强，他们现如今的发展方向已经是转向更高精度和智能化及缩小体积了；在我们的国家，温度控制系统的已经在很多行业应用起来，但是在国内自己生产的温度控制仪器的技术水平还非常的低，可以达成的规定还很低，主线无法和国外如印度、日本相比。我们目前的水平还只是别人80年代左右的水平，相差甚大。稍稍可以拿得出去比较的PID控制及点位控制技术都只能适应

15、一些简朴的温度控制，难以在滞后、时变的高难度控制中应用。对于那些高难度的控制技术还不是很成熟，自产的此类商品主线无法和国外的相比较，也主线没有市场，靠着价格低廉苟延残喘。我们必须克服这些差距，随着我国的经济发展，并且加入WTO的影响，政府对公司也是非常的重视，相继创建了国家研发中心，并和公司合资，或让公司独资，合作等关系，促使我国的温度控制领域的迅猛发展。1.2.1 传感器研究现状分析作为信息技术的核心基础技术的传感技术，是当代所有发达国家都争相投资科研的重要技术，是在21世纪乃至很长一段时间都最优先发展的先进技术。该领域所涉及的知识非常广泛，它的研究和发展与其他行业科技也越来越关系紧密。国外

16、传感技术都是诞生成长于他们迅敏发展的工业化浪潮，并且多数是通过国家一方面开创研究应用于军事、航天等领域的研究实验，最终带入了民用工业。随着工业不断的发展，电子、自动化、计算机技术等的不断进步，日本、美国等发达国家的传感器技术已经在国际市场起了领导地位。而在我国传感器检测这方面技术的发展非常的停滞，要不是通过一次次的国家政策的鼓励，比如“六五”、“九五”，最终才得到了初步的进步，形成了传感器研发、生产和应用的体系，并且在某些地方取得了为世界瞩目的成果，如数控机床上的应用及工矿监控系统、仪器。但是，传感器在我国的总体情况仍然是非常依赖国外的技术支持，我国大多数传感器产品还是进口于国外，自己生产的产

17、品在市场的占有率非常低，重要是国内的创新和改善还很差。1.2.2 P1.C的研究现状分析在西方发达国家，可编程控制器（P1.C）都已经投入工业生产的使用，并且越来越受到公司的欢迎，市场需求年年增长，据估计，1998年全球的可编程控制器（P1.C）的市场有接近5000万美元，到2023年可编程控制器（P1.e）的市场也许高达2亿5000万美元，后面更是逐年上升。目前，西方各发达国家都已经把可编程控制器（P1.C）当成战略发展对象来研究开发。工业领域对可编程控制器（P1.C）的应用已经非常广泛，并且被使用的趋势越来越高。可编程控制器（P1.C）差不多是在1997年引进国内的。现在国内的一些研究这方

18、面的公司及相关机构也得到了些许的基础技术，但是始终是发展太晚，至今仍没有任何的公司或者机构设计出一款完整的设备出来。但是，在国内还是有一些人在不断努力，开发一款具有自己版权的中国人自己语言编程的可编程控制器。国人的实力还是有的，只但是起步晚，但不一定就会永远落在别人的后面，比如我国自行开发的DCS系统，就已经可以媲美国外领先的系统了。1.2.3 触摸屏研究现状分析1971年，世界上第一个触摸传感器被一个美国人发明了出来，虽然和如今的触摸屏有所差异，但是却为触摸屏的发展奠定了基础。触摸屏最初多数是为了工控计算机和PoS机等设备设计的，发展至今，触摸屏己经实现在了方方面面，比如如今的手机行业，电脑

19、行业等；但目前的触摸屏技术重要还是掌握在美国、日本等发达国家。在中国，触摸屏行业还正在起步阶段，但是他的发展潜力巨大，有也许成为我国电子工业的重要领域。现如今，所有的控制都是朝着方便的方向发展，其中就涉及触控和遥控，所以全触屏产品是发展的必然趋势，在不久的将来，触控、遥控设备将处处可见。并且触摸屏将更进一步，运用大脑和眼睛感应作出指示，给人们带来更多的方便。1.3设计内容本设计是针对现代化需要，运用P1.C程序控制，传感器检测技术，触摸屏显示来完毕整个设计。本设计重要研究对象是一个恒温箱，规定对交变温度实验箱进行温度程序控制，温度控制的范围在OTOO度之间，精度规定为0.5度，必须采用热平衡法

20、实现加热功能,采用触摸屏进行输入操作和输出显示，可进行温度程序曲线设定值、PlD控制参数、温度超限报警设定值设立，可显示当前温度设定值和实际测量值。并且规定对制冷压缩机进行过载保护、超压保护，循环风机进行过载保护，实验箱进行超温保护。根据设计规定，开始进行后面的设计。2硬件设计2.1传感器选择温度传感器的种类繁多，总体来说大体分为接触式温度传感器和非接触式温度传感器。接触式传感器即字面意思同样，传感器会和被测物体接触，进行温度传递，进而测出温度，但由于被测物会有能量传递出来，也就会减少被测物体的温度，也就是说得到的温度会比实际的低，测量精度就低了，也就成了这种传感器的缺陷，因此这种传感器就应当

21、合用于那种热量大的被测物。非接触式传感器则是运用红外线，由于物体发热都会产生红外线，而其强度可以反映出温度的大小，这种测量温度的方法可以实现远距离测量，不吸取被测物体的热量，切测量速度快，但是其制导致本很高，测量精度也较低。热电阻传感器和热电偶传感器是接触式传感器里面使用最多的种类，他们的区别在于热电阻是通过温度影响电阻的变化而测出温度值，而热电偶是运用温度使电动势的变化来反映温度值。相应于本设计的规定，最终选择了热电阻温度传感器，拟定为Pt100温度传感器。PtloO温度传感器属于热电阻传感器，当然也就具有热电阻传感器的一切特性，它是采用聚四西三芯，并且聚四西三芯是能在高达200摄氏度左右的

22、温度仍能运营的镀了银的线条，该传感器的精度很高、非常稳定、安装方便、使用简朴、体积又很小、很轻、不怕震动，是非常实用的一种温度传感器，因此它的应用也是非常广泛，涉及航天航空、汽车、医疗设备等等众多领域。大多数的金属热电阻的电阻值和温度的函数关系总结成如下式表达：Rt=RtO1+(-o)(2.1)其中：Rt是t时刻的电阻值N是温度为q时相应的电阻值是温度系数PtlOO温度传感器测量温度与电阻之间的关系通过长时间的实践，总结了更为简朴的函数关系，如下函数：RPt=tX0.385+10q（22）其中：B是Pt转换后得到的最终电阻值t是当前传感器的实际温度图2.1传感器图示选择该传感器还是由于后面会选

23、择EM231,配套使用!2.2P1.C选择本设计的规定是使用西门子S7-200P1.C,而此P1.C系列一共有4个不同的基本型号8种CPU提供选择，即CPU221、CPU222CPU224、CPU226S7200P1.C应用广泛,基本所有的自动检测、自动化控制相关工业及民用公司都用到此P1.C,如各种机床，电力设备,民用设备等等，具体的如空调、电梯，磨床等。用可编程控制器（P1.C）来控制的系统使用灵活，并且可以随时扩展，它与其他控制最大的区别就在与它是用开关量来控制，这样使得使用起来非常简朴，编程就容易得多了，并且可以采用更加容易看懂的梯形图、逻辑图或者语句表等编程语言，不需要使用者拥有高深

24、的电脑知识就能使用可编程控制器（P1.C）的一切功能设计。并且一个可编程控制器（P1.C）控制的系统设计不需要长时间的开发，也能随时随地的进行更改，随时随地的更改程序改变控制，并且可编程控制器（P1.C）能在各种恶劣的环境下应用，抵抗干扰的能力非常强大，而可靠性还非常高，都远远优于其他控制。根据设计的规定，可以满足规定的切最适合的，最终拟定CPU224型号。此CPlJ外形图及型号参数如下：图2.2P1.C224外形图表2.1P1.CCPU224参数信息表电源电压DC24V,AC100230V电源电压波动DC20.4-28.8V,AC84-264V(47-63Hz)环境温度、湿度水平安装0550

25、C,垂直安装0450C,595%大气压8601080hPa保护等级IP20到IEC529输出给传感器的电压DC24V(20.4-28.8V)输出给传感器的电流28011u,电子式短路保护（600mA）为扩展模块提供的输出电流660mA程序存储器8K字节/典型值为2.6K条指令数据存储器2.5K字存储器子模块1个可插入的存储器子模块数据后备整个BDl在EEPROM中无需维护在RAM中当前的DBl标志位、定期器、计数器等通过高能电容或电池维持，后备时间19Oh（40OC时120h）,插入电池后备200天编程语言1.AD,FBD,ST1.程序结构一个主程序块（可以涉及子程序）程序执行自由循环。中断控

26、制,定期控制（255ms）子程序级8级用户程序保护3级口令保护指令集逻辑运算、应用功能位操作执行时间0.37s扫描时间监控300ms（可重启动）内部标志位256,可保持：EEPRoM中0112计数器0256,可保持：256,6个高速计数器定期器可保持：256,4个定期器，lms30s16个定期器，IomS5min236个定期器，100nls5411Iin接口一个RS485通信接口可连接的编程器/PCPG740P=2*ROMANII,PG760P=2*ROMANII,PC(AT)本机I/O数字量输入：14,其中4个可用作硬件中断，14个用于高速功能数字量输出：10,其中2个可用作本机功能，模拟电

27、位器：2个可连接的I/O数字量输入/输出：最多94/74模拟量输入/输出：最多28/7（或14）AS接口输入/输出：496最多可接扩展模块7个2.3模拟量输入模块（AD转换模块）相应设计的规定，需要选择对温度的转换模块，即把温度这个模拟量转换成P1.C可以读取的数字量！综合考虑选择了EM231AD转换模块！针对该模块的有如下几种模块：表2.2EM系列模块参数输入模块、注4.通道数量程范围EM231普通模块4单极性：0T0V;0-5V;0-2OmA或0-40m双极性：5V；2.5V8EM231热电偶模块4支持：S,T,R,E,N,K,J,不支持B型热电偶8EM231热电阻模块2在1（Pt）,铜（

28、Cu）,银（Ni）或电阻（R120dB120VAC1.ED灯指示24VDC电源供电良好ON=无错,OFF;无24VDC电源，SF：ON=模块故障，闪烁:输入信号错误,OFF=无错输入分辨率模拟量输入特性温度0.l/0.IT输入类型模块参考接地热电阻电压15位加符号位输入范围热电阻类型（选一种）：测量原理Sigma-DeltaPt-100Q,200,500,1000(=3850PPm,3920PPM,3850.55PPM,3916PPM,3902PM)模块更新时间（所有425ms825ms通道）Pt-100OOQ(=3850PPM)到传感器的导线长度最大100米Cu-9.035(a=4720PP

29、M)导线回路电阻20,CU型2.7CNi-10,120,1000(a=6720PPM,6178PPM)噪声克制85dB50Hz60Hz400HzR-150,300,600数据字格式电阻：-27648至+27648输入点数24输入阻抗10M输入滤波衰减-3dB2IkHz最大输入电压30VDC（检测），5VDC（源）基本误差0.1%FS(电阻)分辨率15位+符号位反复性0.05%FS2.4固态继电器固态继电器（简称SSR）是一种随着现代化应运而生的新型无触电开关，组成它的重要元件是固体电子，它是运用电子组件的开关特性，达成无触点、火花、且能起到接通和断开电路的目的，所以又叫无触电开关口，固态继电器

30、的作用是扩大电流输出，就如输入小电流，输出大电流，在一些高电压作业的场合这种设备是保障安全的必要措施。固态继电器由三部分组成：输入电路，隔离（耦合）和输出电路；1）输入电路输入电路就是信号的传人电路，可以根据传入电压的不同提成三种电路：直流输入电路、交流输入电路以及交直流输入电路,有的输入电路还能和TT1./CMOS组合，以得到逻辑控制和反相等等新功能，电路连接方便2）隔离（耦合）固态继电器的输入输出电路的隔离和耦合有两种方式：光电耦合和变压器耦合口，3）输出电路固态继电器的输出电路和输入电路同样，也提成三种不同的电路，分别是直流输出电路、交流输出电路和交直流输出电路。固态继电器的输出电路就是

31、一个开关负载的原件。通过P1.C把控制的温度经DA转换，然后传入固态继电器信号，使固态继电器驱动发热原件工作。在最后的考虑中，决定了用GO1.D固特三相交流固态继电器SA3-4080D80ASA34080D,该型号的具体重要参数如下：主要技行履-一产料SA3-4040DSA3-4060DSA3-4080D负载电压1.oadvoltage40-530VAC负鼓后大电流MaX1.oadcurrent40A、60A、80A隔离电压isolationbet.ln&out2000VACImin绝缘电压Isolationtocase22500VACImIn控制电压COntrOIVoltage4-32VDC

32、控制电流ControICUrrent525f11A（内置一流电通态压降TlJrn-OnVOHage1.3VAC新态漏电流off-stateleakagew3mA电压上升率off-statedv/dt500vS通断时间OnOrofftime10ms频率范围Frequentyrange4763Hz动作状森指示Statusindicator1.ED工作耳境温度Operatingtemperatufe-40-80C表2.4SA3-4080D80ASA34080D固态继电器参数信息此固态继电器连线图:图2.3固态继电器接线图2.5触摸屏选择触摸屏，也叫做触控屏、触控而板。它运用屏幕上的感应系统反馈对屏幕

33、触碰的信息的一种新型设备，然后该系统会根据事先编程规定的指令运营接下来的环节。触摸屏是现今最流行的输入设备，已经应用在了很多的领域，比如我们最常见的手机，已经普遍是触摸屏控制的了，尚有其他很多的领域都使用了触摸屏的控制，由于它是目前为止最简朴方便的人机交流设备。触摸屏按照其技术原理大约可以分为五个种类：矢量压力传感技术触摸屏、电阻技术触摸屏、电容技术触摸屏、红外线技术触摸屏、表面声波技术触摸屏I。其中优缺并存，根据不同的场合选择不同的类型。此外触摸屏还可以按照它不同的工作原理和信息传输的方式分为电阻式触摸屏、电容感应式触摸屏、红外线式触摸屏以及表面声波式触摸屏f。它们各自有自己独有的，但也都存

34、在着缺陷，这就根据需要选择不同的原理的触摸屏。本设计选用触摸屏来进行参数显示和设立，使其系统显得更加人性化，操作更加方便简朴。生产应用于P1.C的触摸显示屏的厂商重要是国外的发达国家，其中以三菱，欧姆龙，keyence,proface,西门子等公司的产品应用最多，本设计采用西门子P1.C,因此选择西门子触摸屏以达成匹配。最终拟定型号为西门子触摸屏Smart700IE6AV6648-0BC11-3AX0,该型号重要参数如下表：表2.5Smart700IE6AV6648-0BCU-3AX0参数信息上显示尺寸（英寸）7英寸宽屏开孔尺寸（mm）192X138前面板尺寸（mm）213X159显示类型1.

35、CD-TFT分辨率（宽X高.像素）800X480颜色65536亮度250cdm2亮度调节背光寿命（25）最大40000小时（屏保）触屏类型4线电阻式触摸屏CPUARM.400MHZ供电电源24VDC电压允许范围19.2V-28.8VDC内存64MSDRAM+8MFIaSh蜂鸣器时钟软件时钟通信接口1X422/485以太网接口1RJ45USB一MMC/SD/CF卡槽-功能键表2.6SmartJOOIE6AV6648-0BClb3AX0参数信息下环境条件操作温度0-50存储运送温度2060最大相对湿度90%耐冲击性15gllms防护等级前面IP65背面IP20软件功能组态软件SIMATICWinC

36、Cflexible2023可连接的西门子P1.CS7-200变量800画面数100报警缓存256配方5趋势曲线报警缓冲脚本/存档认证CE下面即列出西门子S7-200系列匹配触摸屏的一种外观图:2.6硬件设计图根据前面选择好的硬件，最终设计出总的硬件连接图如下:图2.5硬件设计总连接图3温度控制算法3.1 温度控制与PID运用图3.1PID温度过程控制图上图就是一个在工业生产或现实生活中常用的过程控制闭环系统，它重要作用就是控制一个特定的环境的温度保持在设定的温度范围内。该系统有温度传感器获得温度信息，用来采集实际的温度获得和需要的温度的误差值，然后运用PlD调节器的运算，得到控制系统调节的数据

37、，然后驱动固态继电器控制发热管的发热量，来克服这个温度变化，保证它的误差趋近于无。就比如，假如某一瞬间，恒温箱里面的热量散失很多，也就是温度变化很大，这个时候就会通过反馈调节，使温度返回到变化之前的温度，它的温度调节过程如下图：温度过程变量值(Pv)PID调节脉冲输出宽度图3.2PID温控关系变化图固态继电器与发热管输出功率.温区温度温度控制输出是靠固态继电器，固态继电器是以脉宽可调电压作为输出端口。当固态继电器的输入端传人信号，输出端就会有电压加载到驱动的发热原件两顿，使其工作。当SSR没有接受到输入信号时，SSR就会断开。所以，发热原件两端的电压平均值就为:tUd=-UAN=KUANT(3

38、.1)其中K=S是在一个周期里面SSR运营的比率，叫做占空比或者负载电压系数，K值一般在OT之间。调节K值的方式，由于周期一般是固定的，所以就调节t值，使发热管电压变化，这种调节方法叫做定频调宽法。PID调节器的作用就是任一时刻它都可以计算出为了使加热区抵消在外界干扰情况下的温度变化调节的K值，保障系统的温度。温控系统的惯性比较大，所以在给加热区加热时，并不能立即达成设定的温度，而是会通过一段时间的缓冲，同理，当停止加热的时候，它也不能立即就把温度定下来，而是会仍然有一小段时间的加热。温控系统的惯性大就给温度控制导致了比较大的麻烦，也就是假如我们在系统达成我们设定的温度停止加热，那么最终的温度

39、也许会超过预计的温度，而假如我们在没达成温度就停止加热又怕会达不到预期的温度。这就是温度难以控制的根源。因此，我们为了解决这样的情况把温度控制划提成PID调节前阶段和PID调节阶段两部分，下面就是对这两部分的讲解：1） PlD调节前阶段在这个阶段，实际温度离我们预期的温度还相差很远，因此可以通过SSR调节K值，使发热原件满负荷运营，即使K=1.使系统响应时间更短，更快达成规定，而当温度上升的速率超过了某一个上限值的时候，就直接关闭SSR,即使K=O,停止系统加热输出。因此，在这个阶段，主线没用到Pn）调节，完全靠加速速率调节SSR的K值在控制温度变化。2） Pn）调节阶段这个阶段就是靠Pn）控

40、制输出了，Pn）根据算出的偏差值控制K值，来控制此偏差值一直保持在接近于零这个界线，就算是有外界干扰，也能使这个系统稳定。3.2 PID算法PlD其实是P、I、D三个字母合并来的，也就当然代表着三种不同的意思组合而成的一种功能。它是原理基础来自如下面的公式：Kce(t)M(t)-Kce(t)+KcIe(t)dt+MinitiaJQlO(3.2)输出二比例项积分项微分项常数项其中：m-IPID控制得到的输出，是关于时间的函数；SPlD控制的比例增益；ePID控制产生的偏差，即初始值与变化值之差；瓯目Pn）控制的静态输出值；由于公式（3.2）是理论算法，计算机并不能解决无限运算次数的式子，因此，必

41、须转换成有限次数的算式，才干运用计算机计算输出，转换成的算式为：nMn=KCXen+KXe?+KdX（enen-l+Minitial(3.(3)输出二比例项积分项微分项常数项从公式(3.3)可以看出来，PID运算的积分项只计算第一个周期和当前周期的偏差的函数，微分项则是当前和当前前一次偏差结果的函数，而比例项就只是当前采样的函数。由于运用计算机计算并不是所有误差项都会存储，而是计算一次，就会被下一次的覆盖，也就是说最多只保存当前和前一次的值，运用计算机反复解决的高效性，可以把上面的公式再变换为下面的公式：忆=Kc(SV-PVn)+(K1(SV-PVn)+MX)Kd(PVn.1-PVn)+Min

42、ilial(3.(4)输出;比例项积分项微分项常数项其中：是在第n次采样时刻，Pn)回路的输出计算值；SVPID控制设定值；是在第n次采样时刻的变化量值；PVJ是在第n1次采样时刻的变化量值；三积分前项值；MinitiadPID控制的静态输出值；国Pn)控制的比例增益；KcTiS积分项的比例常数卜一Ti0是离散化时的采样时间间隔0是积分时间参数;JcXTu国微分项的比例常数IKD=Ts_|；0是离散化时的采样时间间隔0是微分时间参数；从上面的一系列公式大体可以看出园、闷在控制中的重要作用：1）区的比例调节作用：比例项是按照比例反映系统偏差的，系统一出现偏差，比例项就会朝使偏差消失的方向调节。比

43、例调节是大范围的调节，因此对于偏差很大的情况可以不久的调节回来，但是就由于比例调节比较大，从而导致系统很不稳定。2）四的积分调节作用：积分项是消除系统稳态误差，提高无差度的。积分是随着偏差的存在而存在的，它总是输出一个固定的值。积分项是提高系统的精度，单是它反映缓慢，同时也就减少了系统的响应速度。3）国的微分调节作用：微分调节环节是不能单独使用的，必须和前面的两种调节配合使用，它对干扰有扩大的作用，因此微分调节太强，对于系统的抗干扰能力会有所下降，在我看来，微分调节最大的作用在于他能预测变化趋势，从而在偏差产生之前就消除它产生的因素，提高系统的动态性能。假如微分参数回选择恰当，还可以减少调节时

44、间，加快系统响应。4.程序设计子程序1-54.1程序设计流程图主程序中断程序4.2内存地址分派表4.1内存地址分派表地址说明VDO实际温度存放VD5设定温度t5存放VD4设定温度t4存放VD3设定温度t3存放VD2设定温度t2存放VDl设定温度tl存放输入端口地址0.0SBl0.1SB20.2FRl0.3FR2输出端口地址0.0KMl0.1KM20.2超温报警器4.3PlD指令回路表表4.2PlD指令回路表偏移量名称说明0过程变量(国)在0.01.0之间取值4给定值(SPn)在0.01.0之间取值8输出值(三)在0.01.0之间取值12增益(三)比例常数，可正可负16采样时间也)单位(三),并且必须是正数20采样时间杷)单位(min),并且