基于数字PID的电阻炉温度控制系统设计与仿真

基于数字PID的电阻炉温度控制系统设计与仿真(任务书,开题报告,中期检查表,论文21000字)
摘要
在工业生产过程中，往往需要对各类加热炉，热处理炉，反应炉的温度进行检测和调节，因此需要一种合适的系统对其温度进行精确控制。电阻炉是一个特性参数随炉温变化而变化的被控对象，炉温控制具有大惯性、大滞后、时变性的特点，本设计是通过采用 PID调节设计温度控制系统，体现  PID在模拟量信号检测与控制中应用的优越性。
电阻炉作为本设计中的被控对象，在炉温自动控制的系统中，炉温经过热电偶的检测与温度变送器的转换，变为对应的电压信号，然后传送至 PLC控制器中，再经过模拟量输入/输出模块转换为相应的数字量(A/D)，同时由程序将给定的温度值与测量值相比较，并根据偏差大小按 PID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，消除炉温偏差，有效控制电阻炉系统，从而使炉温稳定在给定的数值之上。
电阻炉温度控制采用 PID调节，设计简单、灵活、可扩展性好，具有电路设计简单、精确度高、控制效果好等优点。最终系统稳定运行，达到实现温度的恒温和精准控制的目的。
关键词：PLC温度控制系统        PID调节器稳定性

Abstract
In the process of industrial production, often need to  all kinds of heating furnace, heat
treatment furnace, reactor  temperature testing and adjusting,  so we need a  suitable system
to accurately  control the temperature.As  the model  parameters of resistance  furnace vary
with temperature ,  it show some character of  big inertial,pure delay and  inconstancy. This
design is designed  by using the PID temperature  control system, reflect the  PID in analog
signal detection and control the superiority of application.
Controlled  object   in  this   article  is  the   electric  furnace,the   furnace  temperature
automatic   control  system,the   furnace   temperature  after   thermocouple  detection   and
temperature  transmitters  convert  into  a  corresponding  voltage  signal  sent  to  the  PLC
controller,   and   then   after   the   analog   input    /   output   the   module   conversion   to
digital(A/D),by  program  a  given  temperature  value   and  the  measured  value,and  then
according  to the  deviation  size  proportionally regulating  rule,  the  calculated  correction
amount.  The output  of  the analog  input  / output  modules  control role  in  removing  the
furnace temperature deviation,so that the furnace temperature stabilized at a given value.
The PID adjustment, resistance furnace temperature control  design is simple, flexible,
good scalability,  has simple  circuit design,  high precision, good  control effect,  etc. Final
system  stable  operation  and  achieve  the  goal  of  realize  the  constant  temperature  and
precision of temperature control.
Keywords：PLC    Temperature Control    PID Control System    Stability

目录
1绪论.1
1.1课题研究的背景及意义1
1.1.1课题研究背景.1
1.1.2课题的目的及意义.1
1.2国内外研究现状1
2电阻炉设计的研究方案选择与论证.3
3    PID控制系统的概况5
3.1    PID控制系统的概述.5
3.2    PID的系统分类.5
3.3    PID的调节方法及工作原理.6
4电阻炉的控制系统功能模块介绍.9
4.1西门子     S7-200型  PLC可编程控制器.  9
4.2温度检测模块     11
4.3温度调节模块     11
4.4转换器     11
4.5    STEP 7 Micro/WIN32软件介绍.12
5电阻炉控制算法描述.13
5.1    PID控制程序设计.13
5.1.1    PID控制算法13
5.1.2    PID在  PLC中的回路指令  15
5.1.3    PID参数整定18
5.2数字     PID在电阻炉温度控制系统中的应用19
5.3元器件仿真流程设计20
6程序设计.21
6.1方案设计思路21
6.2控制系统程序流程22
7组态王软件的画面设计.24
7.1组态软件概述24
7.2组态王画面的建立24
7.2.1创建项目.24
7.2.2参数监控画面的建立.26
基于数字 PID的电阻炉温度控制系统设计与仿真
7.2.3建立报警窗口.26
7.2.4建立主画面.27
7.3系统模拟27
7.3.1打开组态王软件.28
7.3.2趋势曲线画面.28
7.4报警信息提示28
7.5报表系统查询29
结论.30
致谢.31
参考文献.32
附录.33
附录 A主界面.     33
附录 B仿真效果图.     33
附录 C控制程序.     34