基于数字PID的电阻炉温度控制毕业设计论文

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1、2013毕业设计论文基于数字PID的电阻炉温度控制摘要温度是工业生产对象中主要的被控参数之一，本文通过设计温度控制系统，体现PID在模拟量信号检测与控制中应用的优越性。本文中被控对象是电炉，在炉温自动控制系统中，炉温经过热电偶检测和温度变送器的转换，变为相应的电压信号，送往PLC控制器，再经过模拟量输入/输出模块（A/D）转换为数字量，并由程序将给定的温度值与测量值比较，然后根据偏差大小按比例调节规律，计算出校正量。通过模拟量输入/输出模块的输出控制作用，消除炉温的偏差，从而使炉温达到并稳定在给定的数值上。关键

2、词PLC，温度控制，PID调节2013毕业设计论文2013毕业设计论文目录摘要1绪论11.1课题背景、目的及意义11.1.1课题背景11.1.2课题的目的及意义11.2本文结构安排12PID控制系统的概况22.1PID控制系统的概述22.2PID的实现意义22.3PID的作用价值32.5PID的系统分类42.5.1开环控制系统42.5.2闭环控制系统42.5.3阶跃响应52.6PID的调节方法52.7PID的工作原理72.7.1比例（P）控制72.7.2积分（I）控制72.7.3微分（D）控制73控制的实现83

3、.1控制原理图83.2各独立模块方案论证93.2.1温度检测模块93.2.2变频调速模块103.2.3主控模块PLC113.2.4功率输出电路及其控制原理的分析123.2.5显示电路设计133.2.6按键接入133.2.7报警电路设计133.2.8温度调节模块143.2.9硬件总框图144系统软件设计144.1主要的工作流程图144.2PID控制器的参数整定154.3数字PID在电阻炉温度控制系统中的应用175结论206参考文献212013毕业设计论文1绪论1.1课题背景、目的及意义1.1.1课题背景随着电子行

4、业的飞速发展，IC技术的不断提高，PID在国民经济生产各行业发挥了重要作用。它因为集成度高，体积小，运行可靠，应用灵活，价格低，面向控制等特点得到了广大工程技术人员的好评。在温度控制方面，PID能够代替以前常规的模拟调节器。目前，我国在这些方面的技术水平与欧美等拥有先进制造技术的国家还有一定的差距。我们波撇需要培养和训练能够设计智能化，自动化设备的工程技术人才。智能作为现在的新发明，是以后的发展发祥和趋势，他能够按照预先设定的模式在一个环境里自动运作，不需要人为的管理，可应用于各个领域。炉温控制就是其中的一个。

5、本设计介绍了利用PID进行炉温控制系统的基本组成，工作原理，程序设计和系统的抗干扰措施。本设计结构简单，实用型强，有较高自能化，人性化特点。1.1.2课题的目的及意义本次设计选择“电炉温度控制的PID控制设计”是为了更好地学习和研究PID电气设计的相关知识，掌握电路设计的方法和技巧。学会如何将学习到的理论知识用到实际当中，怎么能够活学活用。深入的了解电子元器件的使用方法，了解各个元器件的基本用法，能够灵活敏捷的判断电路中出现的故障，学会独立设计，积累更多的设计经验，加强焊接能力和技巧，同时在实践过程中锻炼查阅，

6、归纳质料的能力，提高理论知识联系动手能力。1.2本文结构安排本设计系统以PID为控制核心，加以温度检测电路，变频调速器，D/A转换器以及其他电路构成。系统由PID通过对温度检测电路检测到的温度加以分析，与给定的对应所要控制的多组温度值进行比较，找出温度值所在范围，根据PLC中设置的PID参数，输出相应温度初值对应的受控对象电机的转速初值，经D/A转换为模拟电压，通过信号转为变频器的频率，控制变频调速装置，带动被控对象，并且把被控对象的转速经变换电路和D/A转换器反馈到PLC中，与输出的转速初值进行比较，其偏差被

7、PID程序计算后重新输出，在规定的时间内循环，从而实现对温度的控制。本系统简洁，灵活，可扩展性好，具有电路设计简单，精度高，控制效果好的优点。2PID控制系统的概况2.1PID控制系统的概述PID控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。其输入e(t）与输出u(t）的关系为：u(t)=kp[e(t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt]式中积分的上下限分别是0和t因此它的传递函数为：G(s)=U(s)/E(s)=kp[1+1/(TI*s)+TD*s]。其中kp为比例系数；TI为积分

8、时间常数；TD为微分时间常数。PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有70多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。这个理论和应用自动控制的关键是，做出正确的测量和比较后，如何才能更好地纠正系统。2.2PID的实现意义　目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志