爐溫控制實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、爐溫控制實(shí)驗(yàn)報(bào)告爐溫控制實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2008.11.22008.11.23實(shí)驗(yàn)人：劉大樹06376059一實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?shí)驗(yàn)?zāi)康模?.通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步加深對(duì)PLC的工程應(yīng)用的理解，了解PLC在工業(yè)控制方面的優(yōu)點(diǎn)；2.學(xué)會(huì)運(yùn)用自動(dòng)控制原理的理論知識(shí)來設(shè)計(jì)所需的系統(tǒng)，特別是根據(jù)系統(tǒng)的性能設(shè)計(jì)相應(yīng)的校正環(huán)節(jié)，即PID控制環(huán)節(jié)，能通過實(shí)驗(yàn)深入了解PID控制的應(yīng)用和PID參數(shù)的確定方法；3.通過實(shí)驗(yàn)熟悉工業(yè)控制設(shè)計(jì)的一般步驟，從建模到參數(shù)確定，再

2、到物理實(shí)現(xiàn)，能對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)有較深入的了解，從而類化到其他控制系統(tǒng)；4.加深對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)的認(rèn)識(shí)，能根據(jù)系統(tǒng)的性能設(shè)計(jì)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，并能協(xié)調(diào)各環(huán)節(jié)使之達(dá)到設(shè)計(jì)要求。二實(shí)驗(yàn)器材：實(shí)驗(yàn)器材：1.硬件：SIMATICS7224PLC一部，KENWOOD電阻式加熱爐一臺(tái)，固體繼電器一部，EM231溫度擴(kuò)展模塊，計(jì)算機(jī)；2.軟件：SIMATICSTEP7MicroWIN編程軟件。三實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)原理：1.控制原理：由于爐溫系統(tǒng)中的被控對(duì)象為電阻式加熱爐

3、，其輸入只有電壓，因此只能根據(jù)烤爐溫度來調(diào)整電壓的輸入，用占空比的形式按周期輸入電壓能完成控制。具體就是系統(tǒng)根據(jù)烤爐溫度計(jì)算出該加熱時(shí)間然后轉(zhuǎn)化為占空比，如計(jì)算出加熱時(shí)間為5秒，控制周期選擇為10秒，則在5秒內(nèi)給烤爐供電而剩余5秒斷電，即占空比為50%輸入從而完成對(duì)烤爐電壓輸入。而核心部分為能根據(jù)烤爐的當(dāng)前溫度和設(shè)定值計(jì)算該加熱的時(shí)間，相當(dāng)于加入的校正環(huán)節(jié)，此環(huán)節(jié)采用PID控制。即當(dāng)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)不能滿足生產(chǎn)要求或希望在不同的生產(chǎn)過

4、程中各項(xiàng)性能指標(biāo)能夠調(diào)整，通過調(diào)整控制器本身的參數(shù)來滿足設(shè)計(jì)需要。2.PLC中PID的控制原理：PID指令是建立在PID算法基礎(chǔ)上的，它實(shí)現(xiàn)的是一種數(shù)學(xué)運(yùn)算功能。使用該指令可使PLC控制系統(tǒng)的PID算法編程方便快捷。其中P表示比例運(yùn)算，I表示積分運(yùn)算，D表示微分運(yùn)算。有關(guān)PID控制算法和PID指令詳細(xì)介紹如下：（1）PID算法：PID算法是過程控制系統(tǒng)中技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛的一種控制方法，它是基于單變量系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)，并經(jīng)過長期的工程時(shí)間而

5、總結(jié)出來的一套行之有效的控制方法。圖11是具有比例，積分和微分控制的PID控制框圖.2）使（前一次過程變量）=；1nPV?nPV3）使MX（積分和）=（輸出值）。nMPID指令記錄位的默認(rèn)為1，在CPU啟動(dòng)和每一次由STOP到RUN的工作模式開關(guān)切換時(shí)都置為之一默認(rèn)值，如果在RUN模式時(shí)第一次執(zhí)行PID指令則這一記錄位不會(huì)出現(xiàn)0到1的跳變，故在此時(shí)不會(huì)自動(dòng)執(zhí)行無擾動(dòng)的自動(dòng)切換功能。（2）回路輸入的轉(zhuǎn)換及歸一化處理：每個(gè)PID回路具有兩個(gè)

6、輸入量，即給定量和過程變量。給定量通常為一固定值，過程變量與PID回路輸出有關(guān)并反映了控制的效果。給定值和過程變量都是實(shí)際的工程量，其幅值范圍和測(cè)量單位都不一樣，因此在實(shí)施PID算法之前必須將這些值轉(zhuǎn)化為無量綱的歸一化純量和浮點(diǎn)數(shù)形式。首先應(yīng)將工程實(shí)際值由16位整數(shù)轉(zhuǎn)化為浮點(diǎn)數(shù)，即實(shí)數(shù)形式，然后將實(shí)數(shù)格式的工程實(shí)際值轉(zhuǎn)化為[0.0，1.0]之間無量綱的相對(duì)值，即歸一化格式。將給定值和過程變量進(jìn)行歸一化處理：；nmrawpanRRSoff

7、set??式中：工程實(shí)際值的歸一化值；nmR工程實(shí)際值的實(shí)數(shù)形式值，未歸一化處理；rawR最大允許值減去最小允許值，通常取32000（單極性）和panS64000（雙極性）；Offest—通常取0.0（單極性）和0.5（雙極性）。（3）回路輸出轉(zhuǎn)換為工程量標(biāo)定的整數(shù)值：一般回路控制的輸出為控制變量，如果控制回路輸出為[0.01.0]之間的歸一化實(shí)數(shù)格式則在回路輸出驅(qū)動(dòng)模擬輸出之前必須先轉(zhuǎn)化為16位的工程標(biāo)定值，然后才可以用來驅(qū)動(dòng)實(shí)際機(jī)構(gòu)

8、，即歸一化的逆過程。首先應(yīng)將回路輸出轉(zhuǎn)化為按工程量標(biāo)定的實(shí)數(shù)格式：；()scalnpanRMoffestS??式中：已按工程量標(biāo)定的實(shí)數(shù)格式的回路輸出；scalR歸一化實(shí)數(shù)格式的回路輸出；nMOffest—通常取0.0(單極性)和0.5（雙極性）；最大允許值減去最小允許值，通常取32000（單極性）和panS64000（雙極性）。（4）PID指令：PID指令以回路表中的輸入和組態(tài)信息進(jìn)行PID運(yùn)算。要使該指令得以運(yùn)行必須使得邏輯堆棧頂R