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1、摘 要可乐原液稀释控制系统的工艺是用一定的热水去稀释可乐原液，使混合液达到一定的温度，以满足后续发酵工艺的要求。本课题主要针对可乐原液稀释控制系统，提出了基于PID调节的PLC控制系统，并用触摸屏显示混合液的实测温度，流量和电动控制阀门开度。本系统是一个带负反馈的闭环系统，PID控制的输入是被测温度和设定温度的偏差，温度传感器将测得的温度经过A/D模块送给PLC处理，PID控制的输出经过D/A模块后送给电动控制阀作为其输入信号，来改变阀的开度，通过改变阀的开度来改变热水的流量，从而改变混合液的温度，直到达到设定温度。然后利用触摸屏来显示混合液的实测温度，流量以与电动控制阀的开度。本课题的重点是
2、实现对可乐混合液的温度控制，其采用的是PID调节控制温度。先确定一个和系统相近的控制系统，并且在MATLAB的SMULINK环境仿真，用临界振荡法求得该系统的PID各调节参数，再根据系统响应不断调节PID的控制参数，直到得到一组合适的调节时间和超调量。将这组PID的控制参数应用到不同的控制系统下，去检验这组控制参数的通用性。通用性良好则采用这组参数作为本系统的PID控制参数。关键词：PLC；A/D；D/A； PID调节；温度控制；触摸屏；AbstractSome hot water is to used to dilute the cola liquid in the technology o
3、f coke liquid dilution control system , so that the mixture reaches a certain temperature in order to meet the requirements of the follow-up fermentation technology. The issue is focused on coke liquid dilution control system,and the PLC control system which is based on PID regulation is proposed ,u
4、sing touch screen displayed the measured temperature,flow of the mixture, and electric control valve opening . This system is a closed-loop system with negative feedback, PID control input is the deviation of the measured temperature and set temperature , the temperature sensor sends the measured te
5、mperature through the A / D modules to give PL processing C, PID control output through the D / A module to give electric control valve as its input signal, to change the valve opening, by changing the valve opening to change the water flow, thus changing the temperature of the mixture, until reachi
6、ng the set temperature. Then using the touch screen to display the measured temperature ,flow of the mixture, and electric control valve opening. The focus of this issue is to realize the temperature control of the cola mixture ,and using the PID regulation to control temperature. First to identify
7、a similar control system, and simulate in MATLABs SMULINK environment, obtained the PID adjustment parameters by Critical oscillation, and then continuously adjust the the control parameters of PID , until get a suitable settling time and overshoot. Then this group of PID control parameters applied
8、to different control systems, to examine this set of control parameterss versatility. If the universal is good, then use this set of parameters as the PID control parameters of the system. Keywords:：PLC；A/D；D/A；temperature control；PID regulation ；touch screen；目录1 引言11.1 本课题研究的背景11.2温度控制系统的发展状况11.3 本
9、课题研究的容和目标31.3.1研究容31.3.2研究目标32 可乐原液稀释控制系统的简介与控制方案的分析42.1 可乐原液稀释控制系统的简介42.2 控制方案要求52.2 控制系统的方案论证与选择52.3 系统方案63 系统控制模块的硬件设计73.1 主控模块的选取73.1.1 FX2N系列产品的描述73.2 特殊功能模块FX2N-4A/D的选取83.2.1 FX2N-4AD的技术指标83.2.2 FX2N-4AD的缓冲寄存器BFM83.3特殊功能模块FX2N-4DA的选取93.2.1 FX2N-4DA的技术指标93.2.2 FX2N-4DA的缓冲寄存器BFM93.4 触摸屏的选取103.4.
10、1触摸屏的选取103.5 温度传感器的选取113.6 流量变送器的选择123.7 电动调节阀的选择143.8电磁的选择153.9 按钮开关的选择173.10 指示灯的选择174软件设计电路184.1 系统描述184.1.1 系统的编程语言的描述184.1.1 系统的I/O地址表184.2 程序流程图描述194.3 各种数据转换关系214.3.1测量温度与PLC部可识别数据之间的转换关系214.3.2测量流量与PLC部可识别数据之间的转换关系224.3.3电动控制阀的开度与PLC部可识别数据之间的转换关系234.4 PID控制参数的确定244.41 PID控制算法描述244.4.2PID控制参数
11、的确定254.5 系统干扰的处理304.6 PLC控制系统中的各PID参数的确定304.7 系统软件程序315 系统调试运行与问题分析325.1触摸屏模块的设计325.1.1主控画面325.1.2 自动画面335.1.3 手动画面335.2梯形图的仿真345.3系统仿真346 结论36辞37参考文献38附录一：电气安装图39附录二：梯形图40附录二：程序指令图441 引言1.1 本课题研究的背景本课题主要针对可乐原液稀释控制系统，提出了基于PID调节的PLC控制系统，并用触摸屏显示混合液的实测温度，流量和电动控制阀门开度。本课题的重点是实现对可乐混合液的温度控制。温度是工业生产中常见的工艺参数
12、之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关。在科学研究和生产实践的诸多领域中, 温度控制占有着极为重要的地位, 特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足轻重的作用。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。例如冶金、机械、食品、化工等各类工业生产中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等；燃料有煤气、天然气、油、电等。温度控制系统的工艺过程复杂多变，具有不确定性，因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。可编程控制器（PLC）可编程控制器是一种工业控制计算机，是继承计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。它具有抗
13、干扰能力强，价格便宜，可靠性强，编程简单，易学易用等特点，在工业领域中深受工程操作人员的喜欢，因此PLC已在工业控制的各个领域中被广泛地使用。目前在控制领域中，虽然逐步采用了电子计算机这个先进技术工具，特别是石油化工企业普遍采用了分散控制系统（DCS）。但就其控制策略而言，占统治地位的 仍然是常规的PID控制。PID结构简单、稳定性好、工作可靠、使用中不必弄清系统的数学模型。PID的使用已经有60多年了，有人称赞它是控制领域的常青树。触摸屏作为人机界面（HMI）是一种含微处理芯片的智能化设备，它与PLC相结合可取代电控柜上众多的控制按钮、选择开关、信号指示灯，与生产流程模拟屏和电控柜大量的中间
14、继电器和端子排。所有操作都可以在触摸屏上的操作元件上进行。PLC可以方便、快捷地对生产过程中的数据进行采集、处理，并可对要显示的参数以二进制、十进制、十六进制、ASCII字符等方式进行显示。在显示画面上，通过图标的颜色变化反应现场设备的运行状态，如阀门的开与关，电机的启动与停止，位置开关的状态等。1.2温度控制系统的发展状况温度控制系统在工业生产中获得了广泛的应用，在工农业生产、国防、科研以与日常生活等领域占有重要的地位。温度控制系统是人类供热、取暖的主要设备的驱动 来源，它的出现迄今已有两百余年的历史。期间，从低级到高级，从简单到复杂，随着生产力的发展和对温度控制精度要求的不断提高，温度控制
15、系统的控制技术得 到迅速发展。当前比较流行的温度控制系统有基于单片机的温度控制系统，基于PLC 的温度控制系统，基于工控机（IPC）的温度控制系统，集散型温度控制系统（DCS），现场总线控制系统（FCS）等。单片机的发展历史虽不长，但它凭着体积小，成本低，功能强大和可靠性高等特点，已经在许多领域得到了广泛的应用。单片机已经由开始的4位机发展到32位机，其性能进一步得到改善。基于单片机的温度控制系统运行稳定，工作精度高。但相对其他温度系统而言，单片机响应速度慢、中断源少，不利于在复杂的，高要求的系统中使用。PLC是一种数字控制专用电子计算机，它使用了可编程序存储器储存指令，执行诸如逻辑、顺序、计时、计数与演算等功能，并通过模拟和数字输入、输出等组件，控制各种机械或工作程序。PLC可靠性高、抗干扰能力强、编程简单，易于被工程人员掌握和使用，目前在工业领域上被广泛应用。相对于 IPC，DCS，FSC等系统而言，PLC是具有成本上的优势。因此，PLC占领着很大的市场份额，其前景也很有前途。工控机（IPC）即工业用个人计算机。IPC的性能可靠、软件丰富、价格低廉，应用日趋广泛。它能够适应多种工业恶劣环境，抗振动、抗高温、防灰尘，防电 磁辐射。过去工业锅炉大多用人工结合常规仪表监控，一般较难达到满意的结果，原因是工业锅炉的燃烧系统是一个多变量输入的复杂
