plc在pid控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

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1、沈陽航空工業(yè)學(xué)院電子工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第1章緒論1.1溫度控制系統(tǒng)概述溫度是工業(yè)生產(chǎn)和生活中最常用的參數(shù)之一，溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于民用工業(yè)、機(jī)電設(shè)備測控系統(tǒng)、電爐箱以及大型實(shí)驗(yàn)室的各種實(shí)驗(yàn)箱。溫度控制指的是將溫度控制在所需要的溫度范圍內(nèi)，然后進(jìn)行加工與處理。溫度是由溫度傳感器測量后，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號變成數(shù)字信號，送到計(jì)算機(jī)，由它產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號去控制被控對象。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)水平的提高，在冶金、化工、機(jī)械等各類工業(yè)控制過程中，電加熱爐得到了廣泛的應(yīng)用。電加熱爐的溫度是生產(chǎn)工藝的一項(xiàng)重要指標(biāo)，溫度控制的好壞將直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。電加熱爐

2、由電阻絲加熱，溫度控制具有非線性、大滯后、大慣性、多變量、時變性、聲音單向性等特點(diǎn)。目前，國內(nèi)的電加熱爐溫度控制器大多還停留在國際60年代水平，仍在使用繼電-接觸器控制。繼電-接觸器控制是自動化程度非常低的控制策略，對于像電加熱爐這樣的復(fù)雜控制對象，已經(jīng)不能滿足日益發(fā)展的工藝技術(shù)要求，將逐漸被淘汰?；赑LC技術(shù)的控制器自80年代以來，取得了巨大的成就，尤其是微型計(jì)算機(jī)的蓬勃發(fā)展，使得PLC控制器具有強(qiáng)勁的優(yōu)勢。因此，尋求適合PLC控制器的控制技術(shù)一直是控制人員關(guān)心的課題。在現(xiàn)有設(shè)備及技術(shù)條件下，應(yīng)用現(xiàn)代控制理論很難設(shè)計(jì)出有效而且實(shí)用的控制器，在工業(yè)控制領(lǐng)域，應(yīng)用

3、現(xiàn)代控制理論設(shè)計(jì)出來的控制器的效果往往還不如根據(jù)經(jīng)典PID理論設(shè)計(jì)的過程控制器的控制效果。到目前為止，在工業(yè)控制過程中，占統(tǒng)治地位的仍然是經(jīng)典的PID控制調(diào)節(jié)器，其比例達(dá)到了90%以上。以PID算法為核心，各種形式的DDC控制系統(tǒng)，是目前電加熱爐溫度控制系統(tǒng)較普遍使用的方法。當(dāng)然，常規(guī)PID算法簡單、魯棒性好、可靠性好，但其參數(shù)一經(jīng)調(diào)整，在生產(chǎn)過程中不能自動修改。-59-沈陽航空工業(yè)學(xué)院電子工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1.2PLC概述可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController，英文縮寫PLC）是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體集成

4、技術(shù)、自動控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)而發(fā)展起來的一種工業(yè)自動控制裝置。它面向控制過程、面向用戶、適應(yīng)工業(yè)環(huán)境、操作方便、可靠性高，成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（三大支柱包括：PLC、機(jī)器人和CAD/CAM）之一。PLC控制技術(shù)代表著當(dāng)前程序控制的先進(jìn)水平，PLC裝置已成為自動化控制系統(tǒng)的基本裝置。在PLC問世之前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是以繼電器占主導(dǎo)地位。繼電器控制系統(tǒng)有著十分明顯的缺點(diǎn)：體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運(yùn)行速度慢、適應(yīng)性差，尤其當(dāng)生產(chǎn)工業(yè)發(fā)生變化時，就必須重新設(shè)計(jì)、重新安裝。造成時間和資金的嚴(yán)重浪費(fèi)。為了改變這一現(xiàn)狀，1968年美國最大的汽車制造

5、商通用公司（GM）提出要研制一種新型的工業(yè)控制裝置來取代繼電器控制裝置，為此，特擬定了十項(xiàng)公開招標(biāo)的技術(shù)要求，即：（1）編程方便簡單；（2）硬件維護(hù)方便；（3）可靠性要高于繼電器控制裝置；（4）體積小于繼電器控制裝置；（5）可將數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)算機(jī)；（6）成本上可與繼電器控制裝置競爭；（7）輸入可以是交流115V；（8）輸出是交流115V，2A以上，能直接驅(qū)動電磁閥；（9）擴(kuò)展時，原系統(tǒng)只需做很小的改動；（10）用戶程序存儲器容量至少可以擴(kuò)展到4KB。根據(jù)招標(biāo)要求，1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出世界上第一臺PLC，并在通用汽車公司自動裝配線上試用，獲

6、得了成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制新時期。從此，可編程序控制器這一新的控制技術(shù)迅速發(fā)展起來，而且，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家發(fā)展很快。國際電工委員會在1987年2月頒布了相關(guān)草案，該草案中對可編程控制器的定義是：“可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令。并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC-59-沈陽航空工業(yè)學(xué)院電子工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）及其有關(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)連成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！倍x

7、強(qiáng)調(diào)了PLC應(yīng)直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，它必須具有很強(qiáng)的抗干擾能力、廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。這是區(qū)別于一般微機(jī)控制系統(tǒng)的一個重要特征。雖然PLC只有30多年的歷史，但其發(fā)展勢頭迅猛，目前PLC的年生產(chǎn)增長率仍保持在30%至40%的水平。成為當(dāng)今增長速度最快的工業(yè)控制器，而且還將要繼續(xù)發(fā)展下去。PLC將向著兩個方向發(fā)展：一方面向著大型化的方向發(fā)展，另一方面向著小型化的方向發(fā)展，以適應(yīng)不同場合和不同要求的控制需要。為適應(yīng)大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的需求，大型PLC向著大容量、高速度、高性能、增加I/O點(diǎn)數(shù)的方向發(fā)展，主要表現(xiàn)為：增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)通訊能力、發(fā)展只能模塊、外部故障診斷功能、編程語

8、言、編程工