《基于语句表编程的温度控制程序设计学士学位论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于语句表编程的温度控制程序设计学士学位论文（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基于语句表的温度控制极性温控提供全套毕业论文，各专业都有南阳理工学院本科生毕业设计（论文）学 院： 电子与电气工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 学 生： 指导教师： 完成日期 2013 年 5 月南阳理工学院本科生毕业设计（论文）基于语句表编程的温度控制程序设计Design of Temperature Control Program Based on Instruction List Programming总 计 ： 31 页表 格 ： 4 个插 图 ： 27 幅基于语句表的温度控制极性温控南阳理工学院本科毕业设计（论文）基于语句表编程的温度控制程序设计Design of Temper
2、ature Control Program Based on Instruction List Programming 学 院： 电子与电气工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师（职称）： 评阅教师： 完成日期： 南阳理工学院Nanyang Institute of Technology基于语句表编程的温度控制程序设计基于语句表编程的温度控制程序设计电气工程及其自动化专业 谢志强摘 要本课题在S7-300 PLC中用语句表编程调用FB41 PID模块和FB43 PWM模块对模拟工业对象电加热锅炉的水温进行控制。设计过程分别进行了定值控温设计和对升温曲线跟踪的程序
3、控温设计。分别使用P、PI、PD、PID等规律进行控制测试，在对监控曲线对比分析的基础上，得到加入控制带和输出死区辅助算法的定值控温PID调节规律，以及加入变参数的拐点控制的程序控温PID调节规律。这两种规律有效地克服了传统PID控制器在温控过程中因温控惯性和积分饱和而出现的滞后与超调现象并使系统调节时间变短。采用语句表编程，大大提高了编程效率，和梯形图编程相比，源程序短，程序执行效率高。关键词语句表；温度控制；控制带；输出死区；钝角拐点Design of Temperature Control Program Based on Instruction List ProgrammingElec
4、trical Engineering and Automation Specialty XIE Zhi-qiangAbstract: The design use the instruction list programming of Siemens S7-300 PLC, calling FB41 PID modules and FB43 PWM modules to control the simulated industrial object about electric heating boiler water temperature. The design process inclu
5、des the design of constant value temperature control and the heating curve tracking program temperature control. With the control study using the law of P PI PD and PID, and based on the comparative analysis of monitoring curves, we can get the rules of constant value control PID regulation which ad
6、ded the control-zone and output dead-zone auxiliary algorithm, and program temperature control PID regulation which added the obtuse angle inflection point control of variable parameters. When the traditional PID controller in the process of temperature control, both of these laws effectively overco
7、me the lag and overshooting phenomenon arising from the temperature inert and integral saturation. And in heat temperature overshoot, it achieved the obtuse angle control effect of inflection point which is non-overshotting and no less temperature and make the system adjusting time shorter. We can g
8、reatly improve the efficiency using the statements list programming. Compared with the the ladder diagram programming, the Instruction list program is short, the program execution is efficient. Key words: Instruction list; temperature control; control-zone; output dead-zone; obtuse angle inflection
9、point I目录1 引言11.1课题的意义11.2本课题包含的主要工作12 锅炉温控系统硬件设计22.1硬件介绍22.1.1传感器22.1.2变送器22.1.3 S7-300 PLC22.2控制电路设计32.2.1控制回路设计32.2.2加热主回路的设计33 软件设计和组态43.1 SIMATIC STEP 743.2 SIMATIC WinCC54控制程序的设计64.1功能块简介64.1.1 FB41“CONT_C”连续控制器64.1.2 FB43“PULSEGEN”脉冲发生器84.2控温程序的编写94.2.1主程序OB1 的编写94.2.2中断服务程序OB35的编写124.2.3初始化程
10、序OB100的编写125温度对象数学模型测试和控制规律测试135.1温度对象的数学模型测试135.2温度控制规律的测试155.2.1 P调节控制规律155.2.2 PD调节控制规律155.2.3 PI调节控制规律165.2.4 PID调节控制规律175.2.4改进的PID调节控制规律185.3本章总结18结束语22参考文献23附录24致谢31III1 引言1.1课题的意义温度是工业对象中主要的被控对象之一。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
11、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。如果温度控制系统有控制精度低、超调量大等缺点，就很难生产出高质量的产品，但是对于积分温度对象，由于它的积分特点，使得它的控制易出现欠条或超调，且超调后难以消除稳态误差1。国内还没有一套较好的针对积分温度对象的控制规律和参数整定技术。一般的参数整定技术如临界比例度和继电反馈法适合于惯性对象，而不适合积分对象。语句表(Instruction List，IL)是用助记符来表达PLC的各种操作功能的，类似于计算机的汇编语言的文本语言，指令通过语
12、句表程序使用PLC内存的累加器来执行，多条指令组成一个程序段，一个复杂的控制功能是用较长的语句表来描述，这种语言比较抽象，不如梯形图和功能块图那样形象、直观，但可以编写梯形图和功能块图无法实现的程序，语句表比较适合经验丰富的程序员使用，其中ACC累加器和标志位操作的存在提高了工作效率但却使编程变得较困难2。所以语句表编程是一个自动化工程师应该掌握的一门设计技术。1.2本课题包含的主要工作 本课题以过程控制实验室自制过程控制实验装置为平台，设计了锅炉温度加热控制系统。本课题介绍了控制系统的主要硬件以及控制电路的设计，介绍了FB41 “CONT_C”连续控制模块、FB43 “PULSEGEN” 脉
13、冲输出模块的工作原理，以及实现基于语句表编程的温控程序的编写。并对温度对象进行数学模型的测试，并对传统P、PI、PD、PID的控制规律和本设改进后的PID控制规律进行控制。结果表明改进后的PID 的控制有效的克服了传统PID控制器在温控过程中因温控惯性和积分饱和而出现的滞后与超调现象。程序控温过程的中穿越幅度小，在温变拐点处实现了既无超调又无欠温的钝角拐点的控制效果。本课题共分五章，内容组织如下：第1章主要介绍了课题研究的背景和意义。第2章介绍了控制系统的主要硬件，控制系统的结构和配置，以及传感变送和加热回路的设计。第3章介绍了项目软件SIMATIC STEP 7和SIMATIC WinCC及
14、其组态。第4章介绍了FB41“CONT_C”连续控制器和FB43“PULSEGEN”脉冲发生器的工作原理、介绍了主程序、中断服务和初始化程序的编写，其中主程序编写又包含程序控温算法的设计。第5章介绍了温度对象数学模型以及对控制规律进行测试和总结。2 锅炉温控系统硬件设计2.1硬件介绍2.1.1传感器 控制系统的传感器是J型热电偶，型号为WRF-120/250，它是铁-铜镍热电偶，它的正极(JP)的化学成分为纯铁，负极(JN)的化学成分为铜镍合金。它具有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，稳定性和均匀性较好，J型热电偶的参数如表1所示。表1 J 型热电偶的参数表温度范围安装方式接线盒精度等级插入深度保护套直径防护套材料0-750无固定方式防溅式250mm16mm不锈钢2.1.2变送器 AI-818是常用又很普遍的智能仪表，可以处理温度、压力、流量
