微机控制实验指导书doc.doc

《微机控制实验指导书doc.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、微机控制实验指导书doc　　微机控制技术《微机控制技术》实验指导书上海交通大学电气工程实验中心xx年3月基于TWIDOPLC的温度控制实验　　一、实验目的　　1、熟悉PLC实验装置，TWIDO系列编程控制器以及拓展模块的外部接线方法　　2、了解编程软件TWIDOSOFT的编程环境，软件的使用方法　　3、了解PID温度控制技术　　4、掌握施耐德PLC的PID模块使用方法　　二、实验设备　　1、施耐德TWDLCAE40DRF　　2、A/DD/A模块TWDAMM3HT　　3、温度控制箱　　三、实验原理　　1、硬件简介施耐德的TWDLCAE40DRF是一体型40I/O控制器，具有24个数字量输入，1

2、4个继电器和2个晶体管输出；具有2个模拟电位器输入；具有1个集成的串行口；具有一个支持附加串行口的插槽；内置实时时钟RTC；具有一个装有用户可更换电池的电池盒；最多连接7个扩展I/O模块；最多连接2个AS-InterfaceV2总线接口。　　该产品自带以太网接口，通过内置的RJ45口，利用TCP/IP协议的100Base-TX自适应以太网通信。　　额定电源电压100-240VAC。　　通过USB或者与计算机连接。　　图图1TWDLCAE40DRFTWDAMM3HT作为拓展模块,它具有2输入1输出;信号范围:0-10V或4-20mA。　　其作用就是将温度传感器产生的0-10V的电压模拟信号转换

3、为PLC能够处理的数字信号,并将PLC产生的数字信号转换为模拟量来驱动外电路。　　模拟量I/O模块TWDAMM3HT可以线性地将0-10V的模拟信号转换成0-4095之间的数字信号。　　PLC产生的0-4095的数字信号同样可以线性地转换成0-10V的模拟信号。　　由于运用了该拓展模块，使得温度控制系统结构上小巧紧凑,达到更加经济、简洁的系统设计效果。　　图图2TWDAMM3HT　　2、控制对象的数学模型控制对象的数学模型不同，控制方案的具体程序和公式也有所区别。　　电阻丝是利用电能转换为热能的一个装置，流入电阻丝的热量Q与其温升的关系为dCQdtθ=　　(1)其中C为物体的热容量，即要使物

4、体的温度上升一度所需的热量（卡），θ为物体的温度；Q为流入物体的热量（卡）。　　电阻丝加热的同时还要向外散发热量，所以加热元件发出的热量Q应该等于电阻丝中的热量Q1和电阻丝散掉的热量Qo之和。　　故上式应为sdCQQdtθ=?　　(2)由于散发的热量Qo与温度高低成正比，若令sQRθ=　　(3)其中Ｒ为比例系数，称为电阻丝的热阻。　　因此dCQdtRθθ+=　　(4)两边取拉氏变换得11()()()()()CsssCssQsRRθθθ??+?=+=　　(5)由于测量元件会存在一定时间的滞后，使得控制信号与温度测量值之间存在着一个时滞环节τ。　　控制器输出的控制信号为U，而U(s)与Q(s)的

5、关系又是成正比例，即()()mQsKUs=　　(6)而温度控制箱的输出信号即是温度信号所以()()yssθ=　　(7)那么()()()1()()1ssmmsKKysKGseeusQsTsCsRττθ??====++　　(8)其中，T=R*C，称为对象的时间常数，K=Km*R，称为对象的增益。　　3、PID控制算法在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。　　PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。　　所以虽然PID控制器产生于19世纪初，但今天仍被广泛应用于化工、冶

6、金、电力、机械等工业过程控制中。　　目前全世界大约有90%的过程控制仍在使用PID控制器及其改进型来完成反馈回路的控制。　　基于上述内容，本系统采用PID算法。　　PID控制的全称叫做比例积分微分控制，是由比例控制、积分控制和微分控制三种控制组合而成的组合控制方式。　　当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。　　即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。　　PID控制，实际中也有PI和PD控制。　

7、　PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。　　比例控制——Ｐ比例控制是一种最简单的控制方式。　　其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。　　当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差(Steady-stateerror)。　　积分控制——I在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。　　对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的