pid温度控制系统课设

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1、沈阳理工大学课程设计目录第一章绪论11.1温度控制系统研究背景11.2PLC概况21.3研究主要内容2第二章控制系统结构图的设计32.1控制系统结构图32.2系统结构组成3第三章硬件设计、线路板设计43.1I/O分配表43.2硬件接线图43.3温度检测和控制模块5第四章软件设计64.1PID控制程序设计64.2PID在PLC中的回路指令84.3回路输入输出变量的数值转换方法94.4程序设计流程图104.5S7-200程序设计梯形图11第五章系统测试165.1PLC调试方法与结果165.2MCGS调试方法与结果16第六章锅

2、炉夹套水温PID控制176.1控制原理框图176.2实验内容与步骤18第七章组态软件界面、逻辑、代码217.1MCGS组态软件217.2组态软件设计227.3代码23第八章数据采集硬件系统构件、连线248.1数据采集硬件系统构件248.2硬件系统连线24第九章实验结果曲线及分析25第十章总结27参考文献2859沈阳理工大学课程设计第一章绪论1.1温度控制系统研究背景温度与人们的生存生活生产息息相关。从古人类的烧火取暖，到今天的工业温度控制，处处都体现了温度控制。随着生产力的发展，人们对温度控制精确度要求也越来越来高，温度

3、控制的技术也得到迅速发展。传统的温度控制器多由继电器组成的，但是继电器的触点的使用寿命有限，故障率偏高，稳定性差，无法满足现代的控制要求。而随着计算机技术的发展，嵌入式微型计算机在工业中得到越来越多的应用。将嵌入式系统应用在温度控制系统中，使得温度控制系统变得更小型，更智能。随着国家的“节能减排”政策的提出，嵌入式温度控制系统能够降低能耗，节约成本这一优点使得其拥有更加广阔的市场前景，而PLC就是最具代表性的一员。目前智能温度控制系统广泛应用于社会生活、工业生产的各个领域，适用于家电、汽车、材料、电力电子等行业，成为发展

4、国民经济的重要热工设备之一。在现代化的建设中，能源的需求非常大，然而我国的能源利用率极低，所以实现温度控制的智能化，有着极重要的实际意义。温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比有着较大差距。目前，我国在这方面总体技术水平处于20世纪50年代中后期水平，成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主。它只能适应一般温度系统控制，难以控制滞后、复杂、时变温度系统。而适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟，形成商

5、品化并在仪表控制参数的自整定方面，国外已有较多的成熟产品。但由于国外技术保密及我国开发工作的滞后还没有开发出性能可靠的自整定软件。控制参数大多靠人工经验及现场调试确定。国外温度控制系统发展迅速，并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得成果。日本、美国、德国、瑞典等技术领先的国家，都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表，并在各行业广泛应用。目前，国外温度控制系统及仪表正朝着高精度、智能化、小型化等方面快速发展。59沈阳理工大学课程设计1.2PLC概况可编程控制器(ProgrammableController

6、)是集计算机技术、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动控制装置。其性能优越，已被广泛的应用于工业控制的各个领域，并已经成为工业自动化的三大支柱（PLC、工业机器人、CAD/CAM）之一。PLC的工作方式是一个不断循环的顺序扫描工作方式。每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。CPU从第一条指令开始，按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序结束，然后返回第一条指令开始新的一轮扫描。PLC就是这样周而复始地重复上述循环扫描的。1.3研究主要内容本设计的主要流程为使用组态软件MCGS作为上位机，以S7-200PLC作为下位机

7、，上位机通过PPI通讯读写下位机内存状态，下位机通过程序控制温度对象。本设计的主要内容有：(1)使用组态软件MCGS制作控制对象的工艺流程，报警组态，实时曲线与历史曲线等。(2)MCGS与S7-200PLC的通讯研究。(3)温度控制系统的温度采集与控制电压输出。59沈阳理工大学课程设计第二章控制系统结构图的设计2.1控制系统结构图温度控制系统的结构图如图2.1所示，该结构包括一台计算机、一台S7-200PLC、一个输出电压控制电路、一个温度检测电路、一个加热器、一个模拟量输入输出模块和串口通信线路等组成。图2.1控制系统

8、结构2.2系统结构组成MCGS组态软件的系统结构组成有：(1)上位机在温度控制系统中，控制现场往往是高温、高辐射等，这些现场很危险，工作人员一般不在现场，无法了解现场各种情况。而上位机的设计就是为了让工作人员对现场的各个环节的工作状态有着清晰的了解，更好的管理现场。(2)下位机为了实现自动控制系统中的各种复杂的控制算