毕业设计（论文）-基于plc电阻炉温度控制系统设计

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1、基于PLC的电阻炉温度控制系统设计【摘要】温度是各种工业生产和科学实验中最普遍、也是最重要的热工参数之一。温度控制的精度对产品或实验结果会产生重大的影响。温度控制的模式多样，而PLC可靠性高，抗干扰能力强，易学易用，采用PLC控制是其中一种比较优越的控制。基于PLC的电阻炉温度控制系统设计，硬件方面PLC采用了CPU型号为226的S7-200、K型热电偶和温度模块EM235。热电偶作为温度的采集元件，采集的信号经过EM235的处理后就可把数据送入PLC中进行处理。PLC的程序中采用了位置式PID算法，脉宽调制PWM方式，

2、运用了粗调和细调的思想，程序在不同的温度段使用不同的PID参数，实现温度的自动控制。人机界面采用的是国内的一个比较流行的组态王软件。组态王可以实现在线监控。组态项目中制作了曲线画面、报表画面、报警画面和参数监控画面，用户可方便地查询PLC的运行情况、数据采集和在线控制。实验结果表明，采用了粗调和细调思想的程序的PLC系统，具有反应速度快，超调量小，调节迅速，精度高等特点。组态王功能强大，操作方便，有助于系统的监视与控制，表明了组态软件的具有很好的发展前景。【关键词】温度控制可编程控制器PID组态王III目录1引言11.1

3、课题研究背景11.2电阻炉温度控制系统的发展状况12PLC的概述22.1PLC的介绍22.2PLC的基本组成33硬件配置和软件环境33.1实验配置33.1.1西门子S7-20033.1.2传感器33.1.3EM235模拟量输入模块33.2STEP7Micro/WIN32软件介绍44控制算法描述44.1PWM技术44.2PID控制程序设计44.2.1PID控制算法54.2.2PID在PLC中的回路指令64.2.3PID参数整定85程序设计95.1方案设计思路95.2程序流程图115.3梯形图（见附录）126组态画面设计12

4、6.1组态软件概述126.2组态王的介绍126.3组态画面的建立136.3.1创建项目136.3.2建立主画面156.3.3建立趋势曲线画面166.3.4建立数据报表176.3.5建立报警窗口196.3.6建立参数监控画面207系统测试20III7.1启动组态王207.2参数监控和设定227.3报警信息提示227.4报表系统查询237.5趋势曲线监控237.5.1实时趋势曲线237.5趋势曲线监控247.5.1实时趋势曲线247.5.2分析历史趋势曲线24结论26参考文献28附录梯形图29III1引言1.1课题研究背景电

5、阻炉温度是工业生产中常见的工艺参数之一，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电阻炉；燃料有煤气、天然气、油、电等[1]。电阻炉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)是一

6、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。它具有抗干扰能力强，可靠性强等特点，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[2]。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控制结构简单、稳定性好、工作可靠、使用中不必弄清系统的数学模型[3]。组态王软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的

7、软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。在组态概念出现之前，要实现某一任务，都是通过编写程序来实现的。编写程序不但工作量大、周期长，而且容易犯错误，不能保证工期。组态王软件的出现，解决了这个问题。对于过去需要几个月的工作，通过组态王软件几天就可以完成.组态王是国内一家较有影响力的组态软件开发公司开发的，组态王具有流程画面，过程数据记录，趋势曲线，报警窗口，生产报表等功能，已经在多个领域被应用[4]。1.2电阻炉温度控制系统的发展状况电阻炉温度控制系统在工业

8、生产中获得了广泛的应用，在工农业生产、国防、科研以及日常生活等领域占有重要的地位。电阻炉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电阻炉温度控制精度要求的不断提高，电阻炉温度控制系统的控制技术得到迅速发展。当前比较流行的温度