plc生產(chǎn)奶粉的干燥器溫度控制系統(tǒng)(1)本科學(xué)位論文

本科生課程設(shè)計(jì)（論文）課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語院（系）：電氣工程學(xué)院教研室：測(cè)控技術(shù)與儀器學(xué)號(hào)070301041學(xué)生姓名黃修剛專業(yè)班級(jí)測(cè)控072課程題目生產(chǎn)奶粉的干燥器溫度控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)實(shí)現(xiàn)功能設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的奶粉干燥器溫度控制系統(tǒng)。干燥器的溫度變化范圍為0到400度，采用PID調(diào)節(jié)，使其溫度恒定在75度。設(shè)計(jì)任務(wù)及要求根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，進(jìn)行系統(tǒng)方案論證，輸入量和輸出量標(biāo)準(zhǔn)化采用雙極性方案，采用PID調(diào)節(jié)；選擇合適的PLC及I/O擴(kuò)展模塊和模擬量模塊等；合理選擇溫度傳感器和相應(yīng)的變送器進(jìn)行變量的檢測(cè)和變送；建立I/O分配表，完成梯形圖程序設(shè)計(jì)并上機(jī)調(diào)試；按統(tǒng)一的書寫格式，撰寫、打印設(shè)計(jì)說明書一份；設(shè)計(jì)說明書應(yīng)在4000字以上。技術(shù)參數(shù)1、干燥塔直徑：3.300m；進(jìn)風(fēng)溫度：0-100℃；蒸發(fā)能力：150KgH2O/h2、溫度設(shè)定值：75℃；采樣時(shí)間：30S；輸出為雙極性模擬量，用以控制加熱閥門的開度在0到100%間變化。3、控制精度1%工作計(jì)劃布置任務(wù)，查閱資料，理解掌握系統(tǒng)的控制要求。（2天）確定系統(tǒng)的輸入/輸出信號(hào)和類型，選擇PLC主機(jī)和擴(kuò)展模塊。（1天）建立I/O分配表，完成PLC與輸入輸出信號(hào)的外部接線。（1天）建立系統(tǒng)的控制要求，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的梯形圖。（3天）上機(jī)調(diào)試、修改程序、答辯。（2天）撰寫、打印設(shè)計(jì)說明書。（1天）指導(dǎo)教師評(píng)語及成績(jī)平時(shí)：論文質(zhì)量：答辯：指導(dǎo)教師簽字：總成績(jī)：年月日注：成績(jī)：平時(shí)20%論文質(zhì)量60%答辯20%以百分制計(jì)算摘要傳統(tǒng)的加熱爐電氣控制系統(tǒng)普遍采用繼電器控制技術(shù),由于采用固定接線的硬件實(shí)現(xiàn)邏輯控制,使控制系統(tǒng)的體積增大,耗電多,效率不高且易出故障,不能保證正常的工業(yè)生產(chǎn)。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)繼電器控制技術(shù)必然被基于計(jì)算機(jī)技術(shù)而產(chǎn)生的PLC控制技術(shù)所取代。而PLC本身優(yōu)異的性能使基于PLC控制的溫度控制系統(tǒng)變的經(jīng)濟(jì)高效穩(wěn)定且維護(hù)方便。這種溫度控制系統(tǒng)對(duì)改造傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)有相當(dāng)?shù)囊饬x。干燥器是通過加熱使物料中的濕分(一般指水分或其他可揮發(fā)性液體成分)汽化逸出，以獲得規(guī)定濕含量的固體物料的機(jī)械設(shè)備。干燥的目的是為了物料使用或進(jìn)一步加工的需要。在以PLC控制為核心，干燥器為基礎(chǔ)的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)中，PLC將干燥器溫度設(shè)定值與溫度傳感器的測(cè)量值之間的偏差經(jīng)PID運(yùn)算后得到的信號(hào)控制輸出電壓的大小，從而調(diào)節(jié)加熱器加熱，實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)控制的目的。文章介紹了基于S7-200溫度控制系統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞：PLC溫度控制PID調(diào)節(jié)器S7-200溫度傳感器目錄TOC\o"1-3"\f\u第1章緒論 51.1課題背景 51.2研究的主要內(nèi)容 5第2章課程設(shè)計(jì)的方案 62.1概述 62.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 62.3系統(tǒng)參數(shù)選擇 72.4控制方案設(shè)計(jì) 7第3章硬件設(shè)計(jì) 93.1S7-200PLC選型 93.2溫度傳感器 103.3模擬PID算法簡(jiǎn)介 11第4章軟件設(shè)計(jì) 134.1控制程序的組成 134.2控制程序設(shè)計(jì) 13第5章系統(tǒng)測(cè)試與分析/實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析 17第6章課程設(shè)計(jì)總結(jié) 19參考文獻(xiàn) 20緒論1.1課題背景隨著現(xiàn)代工業(yè)的逐步發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度、壓力、流量和液位是四種最常見的過程變量。其中，溫度是一個(gè)非常重要的過程變量。例如：在冶金工業(yè)、化工工業(yè)、電力工業(yè)、機(jī)械加工和食品加工等許多領(lǐng)域，都需要對(duì)各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐的溫度進(jìn)行控制。這方面的應(yīng)用大多是基于單片機(jī)進(jìn)行PID控制,然而單片機(jī)控制的DDC系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)較為復(fù)雜,特別是涉及到邏輯控制方面更不是其長(zhǎng)處,然而PLC在這方面卻是公認(rèn)的最佳選擇。隨著PLC功能的擴(kuò)充在許多PLC控制器中都擴(kuò)充了PID控制功能,因此在邏輯控制與PID控制混合的應(yīng)用場(chǎng)所中采用PLC控制是較為合理的，通過采用PLC來對(duì)它們進(jìn)行控制不僅具有控制方便、簡(jiǎn)單和靈活性大的優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被測(cè)溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此，PLC對(duì)溫度的控制問題是一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到的控制問題。這也正是本課題所重點(diǎn)研究的內(nèi)容。1.2研究的主要內(nèi)容本課題的研究?jī)?nèi)容主要有：溫度的檢測(cè)；采用PLC進(jìn)行恒溫控制；PID算法在PLC中如何實(shí)現(xiàn)；PID參數(shù)對(duì)系統(tǒng)控制性能的影響；課程設(shè)計(jì)的方案概述本次設(shè)計(jì)是對(duì)生產(chǎn)奶粉的干燥器溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過對(duì)PLC課程所學(xué)的基本理論和基本方法，來掌握簡(jiǎn)單的PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法。該系統(tǒng)主要應(yīng)用于乳制品干燥過程，包括溫度檢測(cè)、電源、調(diào)節(jié)器和調(diào)節(jié)閥等部分。系統(tǒng)功能介紹：系統(tǒng)通過溫度傳感器測(cè)量干燥器出口溫度，從而根據(jù)出口溫度對(duì)奶粉含水量進(jìn)行控制，是產(chǎn)品達(dá)到質(zhì)量要求。系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路根據(jù)系統(tǒng)具體指標(biāo)要求，可以對(duì)每一個(gè)具體部分進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。整個(gè)控制系統(tǒng)分為硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序設(shè)計(jì)兩部分。圖2.1是噴霧式乳液干燥流程示意圖，通過空氣干燥器將濃縮乳液干燥成乳粉，已濃縮的乳液由高位儲(chǔ)槽流下，經(jīng)過濾器去掉凝結(jié)快，然后從干燥器頂部噴嘴噴出。干燥空氣經(jīng)熱交換器加熱、混合后，通過風(fēng)管進(jìn)入干燥器與乳液充分接觸，使乳液中的水分蒸發(fā)成為乳粉。成品乳粉與空氣一起送出進(jìn)行分離。圖2.1乳化物干燥器干燥原理圖2.3系統(tǒng)參數(shù)選擇按照生產(chǎn)工藝要求，產(chǎn)品質(zhì)量取決于乳粉的水分含量。濕度傳感器測(cè)量精度低、滯后大，要精確、快速測(cè)量乳粉的水分含量十分困難。而乳粉的水分含量與干燥器出口溫度關(guān)系密切，而且為單值對(duì)應(yīng)關(guān)系。實(shí)驗(yàn)表明，干燥器出口溫度偏差小于±2℃時(shí)，乳粉質(zhì)量符合要求，因而可選擇干燥器出口溫度為（間接）被控參數(shù)，通過干燥器出口溫度控制實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量控制。影響干燥器出口溫度的變量有乳液流量[記為f1(t)]、旁路空氣流量[記為f2(t)]，、加熱蒸汽流量[記為f3(t)]三個(gè)因素，并通過圖2.1中的調(diào)節(jié)閥1、調(diào)節(jié)閥2、調(diào)節(jié)閥3對(duì)這三個(gè)變量進(jìn)行控制。選擇其中的任意一個(gè)作為控制變量，都可實(shí)現(xiàn)干燥器出口溫度（被控參數(shù)）的控制。2.4控制方案設(shè)計(jì)分別以三個(gè)控制變量作為控制變量，可得到如下三種不同的控制方案方案一以旁通冷風(fēng)流量f2(t)為控制變量（由調(diào)節(jié)閥2進(jìn)行控制），對(duì)干燥器出口溫度進(jìn)行控制。圖2.2以旁路冷風(fēng)流量為被控變量結(jié)構(gòu)框圖從圖2.3可以看出，由調(diào)節(jié)閥2控制的旁路冷風(fēng)流量f2(t)經(jīng)過混合和滯后[Gm(s)]之后進(jìn)入干燥器。由于一階慣性環(huán)節(jié)Gm(s)時(shí)間常數(shù)Tm和純滯后的滯后因素，控制通道有一定滯后，控制變量對(duì)干燥器出口溫度的控制不夠靈敏。干擾f1(t)進(jìn)入控制通道的位置距調(diào)節(jié)閥2較遠(yuǎn)，干擾通道環(huán)節(jié)少，故其引起的動(dòng)差較大；干擾f3(t)進(jìn)入控制通道的位置距調(diào)節(jié)閥2很近，干擾通道環(huán)節(jié)多，其引起的動(dòng)差小而且平緩。方案二以加熱蒸汽流量f3(t)為控制變量（由調(diào)節(jié)閥3進(jìn)行控制），對(duì)干燥器出口溫度進(jìn)行控制。圖2.3以加熱蒸汽流量為控制變量結(jié)構(gòu)框圖從圖2.4可以看出，由調(diào)節(jié)閥3控制的蒸汽流量對(duì)流過熱交換器的空氣加熱[Gh(s)]，熱空氣經(jīng)過混合和滯后[Gm(s)]之后進(jìn)入干燥器。由于有Gh(s)兩個(gè)時(shí)間常數(shù)Th1和Th2、Gm(s)的時(shí)間常數(shù)Tm、風(fēng)管純滯后多種因素共同影響，控制通道的時(shí)間滯后很大，控制變量f3(t)對(duì)干燥器出口溫度的控制作用慢；干擾f2(t)進(jìn)入控制通道的位置距調(diào)節(jié)閥3較遠(yuǎn)、干擾f1(t)進(jìn)入控制通道的位置距調(diào)節(jié)閥很遠(yuǎn)，二者干擾通道環(huán)節(jié)少，引起的動(dòng)差大。綜上，本次設(shè)計(jì)選方案一硬件設(shè)計(jì)S7-200PLC選型S7-200系列PLC是由德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的一種超小型系列可編程控制器，它能夠滿足多種自動(dòng)化控制的需求，其設(shè)計(jì)緊湊，價(jià)格低廉，并且具有良好的可擴(kuò)展性以及強(qiáng)大的指令功能，可代替繼電器在簡(jiǎn)單的控制場(chǎng)合，也可以用于復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。由于它具有極強(qiáng)的通信功能，在大型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮作用[2]S7-200系列可以根據(jù)對(duì)象的不同,可以選用不同的型號(hào)和不同數(shù)量的模塊。并可以將這些模塊安裝在同一機(jī)架上。SiemensS7-200主要功能模塊介紹：(1)CPU模塊S7-200的CPU模塊包括一個(gè)中央處理單元,電源以及數(shù)字I/O點(diǎn),這些都被集成在一個(gè)緊湊,獨(dú)立的設(shè)備中。CPU負(fù)責(zé)執(zhí)行程序,輸入部分從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中采集信號(hào),輸出部分則輸出控制信號(hào),驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載.從CPU模塊的功能來看,CPU模塊為CPU22*,它具有如下五種不同的結(jié)構(gòu)配置CPU單元：①CPU221它有6輸入/4輸出,I/0共計(jì)10點(diǎn).無擴(kuò)展能力,程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量較小,有一定的高速計(jì)數(shù)處理能力,非常適合于少點(diǎn)數(shù)的控制系統(tǒng)。②CPU222它有8輸入/6輸出，I/0共計(jì)14點(diǎn)，和CPU221相比,它可以進(jìn)行一定的模擬量控制和2個(gè)模塊的擴(kuò)展,因此是應(yīng)用更廣泛的全功能控制器。③CPU224它有14輸入/10輸出，I/0共計(jì)24點(diǎn)，和前兩者相比,存儲(chǔ)容量擴(kuò)大了一倍,它可以有7個(gè)擴(kuò)展模塊,有內(nèi)置時(shí)鐘,它有更強(qiáng)的模擬量和高速計(jì)數(shù)的處理能力,是使用得最多S7-200產(chǎn)品。④CPU226它有24輸入/16輸出,I/0共計(jì)40點(diǎn),和CPU224相比,增加了通信口的數(shù)量,通信能力大大增強(qiáng)。它可用于點(diǎn)數(shù)較多,要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。⑤CPU226XM它在用戶程序存儲(chǔ)容量和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量上進(jìn)行了擴(kuò)展,其他指標(biāo)和CPU226相同。(2)開關(guān)量I/O擴(kuò)展模塊當(dāng)CPU的I/0點(diǎn)數(shù)不夠用或需要進(jìn)行特殊功能的控制時(shí),就要進(jìn)行I/O擴(kuò)展,I/O擴(kuò)展包括I/O點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展和功能模塊的擴(kuò)展。通常開關(guān)量I/O模塊產(chǎn)品分3種類型:輸入模塊,輸出模塊以及輸入/輸出模塊。為了保證PLC的工作可靠性,在輸入模塊中都采用提高可靠性的技術(shù)措施。如光電隔離,輸入保護(hù)(浪涌吸收器,旁路二極管,限流電阻),高頻濾波,輸入數(shù)據(jù)緩沖器等。由于PLC要控制的對(duì)象有多種,因此輸出模塊也應(yīng)根據(jù)負(fù)載進(jìn)行選擇,有直流輸出模塊,交流輸出模塊和交直流輸出模塊。按照輸出開關(guān)器件種類不同又分為3種：繼電器輸出型,晶體管輸出型和雙向晶閘管輸出型。這三種輸出方式中,從輸出響應(yīng)速度來看，晶體管輸出型最快，繼電器輸出型最差，晶閘管輸出型居中；若從與外部電路安全隔離角度看,繼電器輸出型最好。在實(shí)際使用時(shí)，亦應(yīng)仔細(xì)查看開關(guān)量I/O模塊的技術(shù)特性，按照實(shí)際情況進(jìn)行選擇。由于本系統(tǒng)是單回路的反饋系統(tǒng)，CPU224XP相比與其他型號(hào)具有更好的硬件指標(biāo)，其上自帶有模擬量的輸入和輸出通道，因此節(jié)省了元器件的成本。輸入信號(hào)輸出信號(hào)1I0.0啟動(dòng)按鈕SB11Q0.0鼓風(fēng)機(jī)2I0.1停止按鈕SB22Q0.1調(diào)節(jié)閥13AIW0溫度傳感器3Q0.2調(diào)節(jié)閥24AQW0調(diào)節(jié)閥3圖3.1I/O地址分配表在S7-200中，單極性模擬量的輸入/輸出信號(hào)的數(shù)值范圍是0~32000，雙極性模擬信號(hào)的數(shù)值范圍是-32000~+32000[3]圖3.2PLC控制電路溫度傳感器溫度傳感器有四種主要類型：熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測(cè)器(RTD)和IC溫度傳感器。熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測(cè)器。它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定，典型的有銅熱電阻、鉑熱電阻等。其中鉑熱電阻的測(cè)量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀，它的阻值會(huì)隨著溫度的變化而改變，通常用PT100來表示。其中PT后的100即表示它在0℃時(shí)阻值為100歐姆，在100℃時(shí)它的阻值約為138.5歐姆。PT100是廣泛應(yīng)用的測(cè)溫元件，在-50~600℃范圍內(nèi)具有其他任何溫度傳感器無可比擬的優(yōu)勢(shì)，包括高精度、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)等。由于鉑電阻的電阻值與溫度成非線性關(guān)系，所以需要進(jìn)行非線性校正。校正分為模擬電路校正和微處理器數(shù)字化校正，模擬校正有很多現(xiàn)成的電路，其精度不高且易受溫漂等干擾因素影響，數(shù)字化校正則需要在微處理系統(tǒng)中使用，將Pt電阻的電阻值和溫度對(duì)應(yīng)起來后存入EEPROM中，根據(jù)電路中實(shí)測(cè)的AD值以查表方式計(jì)算相應(yīng)溫度值[4]。常用的Pt電阻接法有三線制和兩線制，其中三線制接法的優(yōu)點(diǎn)是將PT100的兩側(cè)相等的的導(dǎo)線長(zhǎng)度分別加在兩側(cè)的橋臂上，使得導(dǎo)線電阻得以消除。常用的采樣電路有兩種：一為橋式測(cè)溫電路，一為恒流源式測(cè)溫電路。本設(shè)計(jì)采用的就是三線制接線。由于鉑熱電阻測(cè)出的是溫度變化，需要在將信號(hào)輸入PLC前加一個(gè)溫度變送器，將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。本系統(tǒng)采用的溫度變送器是DZ4130，使用過程中要加一個(gè)24V的電源，該電源可以從PLC上直接獲得。模擬PID算法簡(jiǎn)介在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(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控制器問世至今已有近80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)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便[5]。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象，或不能通過有效的測(cè)量手段來獲得系統(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控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。比例（P）控制：比例控制是一種最簡(jiǎn)單,最常用的控制方式[6]。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steady-stateerror）。積分（I）控制：在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡(jiǎn)稱有差系統(tǒng)（SystemwithSteady-stateError）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。微分（D）控制：在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后(delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項(xiàng)”，它能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。所以對(duì)有較大慣性或滯后的被控對(duì)象，比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動(dòng)態(tài)特性。模擬PID控制系統(tǒng)框圖：圖3.3PID模擬控制系統(tǒng)框圖PID控制器的微分方程和傳遞函數(shù)形式為:u（t）=Kp[r(t)+1/Ti軟件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)完成過后，就需要進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，通過軟件設(shè)計(jì)使得系統(tǒng)能滿足設(shè)計(jì)的要求，因此軟件設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)的過程中也是相當(dāng)?shù)闹匾Ｓ辛撕玫暮线m的程序才能使系統(tǒng)發(fā)揮其最大的優(yōu)勢(shì)，來調(diào)節(jié)加熱爐的溫度?？刂瞥绦虻慕M成控制程序主要由溫度采集程序、數(shù)據(jù)濾波程序、PID控制程序組成，溫度采集程序的作用是將溫度值轉(zhuǎn)換成PLC能夠識(shí)別的數(shù)值。數(shù)據(jù)濾波程序是為了消除干擾對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，在PID控制前，需要對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，這樣是為了避免由于外部的干擾而導(dǎo)致PID運(yùn)算出錯(cuò)。因此，濾波程序是非常的重要的。控制程序設(shè)計(jì)圖4.1梯形圖系統(tǒng)測(cè)試與分析/實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析對(duì)于單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)、雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的主動(dòng)量來說，可按單回路控制系統(tǒng)的整定方法和要求來進(jìn)行。一般希望主動(dòng)量回路的過渡過程變化緩慢一些，以便從動(dòng)量得以跟蹤上。變比值控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上屬于串級(jí)控制系統(tǒng)，因此其主調(diào)節(jié)器的參數(shù)可按串級(jí)控制系統(tǒng)進(jìn)行整定。而從動(dòng)量回路實(shí)質(zhì)上是一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)，要求從動(dòng)量能迅速、準(zhǔn)確地跟蹤主動(dòng)量變化，而且不宜有過大超調(diào)。從動(dòng)量回路的過渡過程整定非周期臨街狀態(tài)為最佳，此時(shí)從動(dòng)量回路的過渡過程既不震蕩有反應(yīng)最快。從動(dòng)量回路控制器參數(shù)整定步驟如下：1、根據(jù)計(jì)算的比值系數(shù)K'在滿足工藝生產(chǎn)流量比的情況下，將比值控制系統(tǒng)投入進(jìn)行。2、將積分時(shí)間廠商置于最大，有大到小改變調(diào)節(jié)器的比例度，使系統(tǒng)響應(yīng)迅速，并處于振蕩與不振蕩的臨界過程。3、若有積分作用，則適當(dāng)?shù)募哟蟊壤?，投入積分作用，并減小積分時(shí)間，知道系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩與不振蕩的臨界過程。空氣流量測(cè)量?jī)x表為線性單元，動(dòng)態(tài)滯后可忽略，則有：（5.1）溫度測(cè)量環(huán)節(jié)用一階環(huán)節(jié)來近似：（5.2）假設(shè)對(duì)于調(diào)節(jié)閥，由于其流量特性為直線和等百分比，故對(duì)于調(diào)節(jié)閥控制流量對(duì)象，控制通道和擾動(dòng)通道的動(dòng)態(tài)特性為：（5.3）假設(shè)，，，流量調(diào)節(jié)閥前壓力波動(dòng)為對(duì)于流量控制干燥器溫度對(duì)象，控制通道和擾動(dòng)通道的動(dòng)態(tài)特性為（5.4）假設(shè)由此經(jīng)過調(diào)試可得到仿真圖課程設(shè)計(jì)總結(jié)本設(shè)計(jì)研究了干燥器的溫度控制系統(tǒng)，系統(tǒng)采用西門子的S7-200PL