畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于plc的水溫模糊控制

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1、畢業(yè)論文論文題目：水溫控制系統(tǒng)題目基于PLC的水溫模糊控制班級(jí)專業(yè)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師日期2011年06月19日第35頁(yè)共39頁(yè)基于ＰＩＣ的水溫模糊控制摘要了實(shí)現(xiàn)高精度的水溫控制，本文介紹了一種以SPCE061A單片機(jī)為控制核心、以PID算法控制以及PID參數(shù)整定相結(jié)合的控制方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的水溫控制系統(tǒng)。文章著重介紹核心器件的選擇、控制算法的確定、各部份電路及軟件的設(shè)計(jì)。SPCE061A單片機(jī)完善的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的性能和強(qiáng)大的中斷處理能力，決定了該控制系統(tǒng)的特點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、程序簡(jiǎn)短、系統(tǒng)可靠性高等。本次設(shè)計(jì)還充分利用了SPCE061A單片機(jī)成熟的語(yǔ)音處理技術(shù)和P

2、C機(jī)的圖形處理功能，來(lái)實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音播報(bào)溫度和打印溫度變化曲線的要求為。關(guān)鍵詞：SPCE061A單片機(jī)；Pt1000；PID第35頁(yè)共39頁(yè)目錄第一章前言1第二章系統(tǒng)方案22.1水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求22.2水溫控制系統(tǒng)關(guān)鍵部分確定2第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)63.1總體設(shè)計(jì)框圖及說(shuō)明63.2部分外部電路設(shè)計(jì)7第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)134.1程序結(jié)構(gòu)說(shuō)明134.2程序流程圖及部分程序14第五章系統(tǒng)測(cè)試31結(jié)論33參考文獻(xiàn)33致謝35第35頁(yè)共39頁(yè)第一章前言自70年代以來(lái)，由于工業(yè)過(guò)程控制的需要，特別是在電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及自動(dòng)控制理論和設(shè)計(jì)方法發(fā)展的推動(dòng)下，國(guó)外溫

3、度控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，并在智能化自適應(yīng)參數(shù)自整定等方面取得成果。在這方面以日本、美國(guó)、德國(guó)、瑞典等國(guó)技術(shù)領(lǐng)先，并且都生產(chǎn)出了一批商品化的性能優(yōu)異的溫度控制器及儀器儀表，在各行業(yè)廣泛應(yīng)用。目前，國(guó)外溫度控制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度智能化、小型化等方面快速發(fā)展。溫度控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來(lái)講，總體發(fā)展水平仍然不高，同國(guó)外的日本、美國(guó)、德國(guó)等先進(jìn)國(guó)家相比，仍然有著較大的差距。目前，我國(guó)在這方面總體技術(shù)水平處于20世紀(jì)80年代中后期水平。成熟產(chǎn)品主要以“點(diǎn)位”控制及常規(guī)的PID控制器為主，它只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，難于控

4、制滯后復(fù)雜時(shí)變溫度系統(tǒng)控制，而且適應(yīng)于較高控制場(chǎng)合的智能化、自適應(yīng)控制儀表國(guó)內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并廣泛應(yīng)用的控制儀表較少?，F(xiàn)在，我國(guó)在溫度等控制儀表業(yè)與國(guó)外還有著一定的差距。溫度、壓力，流量和液位是四種最常見(jiàn)的過(guò)程變量，其中溫度是一個(gè)非常重要的過(guò)程變量，因?yàn)樗苯佑绊懭紵?、化學(xué)反應(yīng)、發(fā)酵、烘烤、煅燒、蒸餾、濃度、擠壓成形，結(jié)晶以及空氣流動(dòng)等物理和化學(xué)過(guò)程。溫度控制在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，由于其具有工況復(fù)雜、參數(shù)多變、運(yùn)行慣性大、控制滯后等特點(diǎn),它對(duì)控制調(diào)節(jié)器要求較高。溫度控制不好就可能引起生產(chǎn)安全，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量等一系列問(wèn)題。盡管溫度控制很重要，但

5、是要控制好溫度常常會(huì)遇到意想不到的困難。本文主要介紹單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)過(guò)程，其中涉及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、元器件的選取和控制算法的選擇、程序的調(diào)試和系統(tǒng)參數(shù)的整定。在系統(tǒng)構(gòu)建時(shí)選取了凌陽(yáng)科技公司提供的一款新產(chǎn)品SPCE061A芯片作為該控制系統(tǒng)的核心。溫度信號(hào)由PT1000和電壓放大電路提供。通過(guò)PID算法實(shí)現(xiàn)對(duì)電爐功率和水溫控制。使用SSR固態(tài)繼電器作執(zhí)行部件。同時(shí)，具有溫度數(shù)字語(yǔ)音播報(bào)和顯示啊功能。?系統(tǒng)控制對(duì)象為1升凈水，容器為搪瓷器皿。水溫可以在一定范圍內(nèi)由人工設(shè)定，并能在環(huán)境溫度降低時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，以保持設(shè)定的溫度基本不變,具有較好的快速性與較小

6、的超調(diào)。該系統(tǒng)為一實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，要求系統(tǒng)有控制能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)主要可變參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。因此系統(tǒng)控制部分程序設(shè)計(jì)在μ‘nSPTM第35頁(yè)共39頁(yè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中編輯、編譯、鏈接、調(diào)試以及仿真的。使用軟件編程既減少了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作量，又提高了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的速度，使用軟件還可以提高所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，避免了因個(gè)人設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足而產(chǎn)生過(guò)多的系統(tǒng)缺陷。第二章系統(tǒng)方案2.1水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求該系統(tǒng)為一實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)，控制對(duì)象為1升凈水，容器為搪瓷器皿。水溫可以在一定范圍內(nèi)由人工設(shè)定，并能在環(huán)境溫度降低時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整，以保持設(shè)定的溫度基本不變。系

7、統(tǒng)設(shè)計(jì)具體要求：⑴溫度設(shè)定范圍為40～90℃。⑵環(huán)境溫度降低時(shí)（例如用電風(fēng)扇降溫）溫度控制的靜態(tài)誤差≤1℃。⑶采用適當(dāng)?shù)目刂品椒?，?dāng)設(shè)定溫度突變（由40℃提高到60℃）時(shí)，減小系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量。⑷用十進(jìn)制數(shù)碼管顯示水的實(shí)際溫度。⑸在設(shè)定溫度發(fā)生突變（由40℃提高到60℃）時(shí)，自動(dòng)打印水溫隨時(shí)間變化的曲線。2.2水溫控制系統(tǒng)關(guān)鍵部分確定水溫控制系統(tǒng)是一個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須明確它的組成部分。過(guò)程控制系統(tǒng)的組成部分有：控制器、執(zhí)行器、被控對(duì)象和測(cè)量變送單元，其框圖如圖1所示。圖1過(guò)程控制組成框圖第35頁(yè)共39頁(yè)由圖可知，在這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，主

8、要設(shè)計(jì)如圖幾個(gè)部分。除此之外，根據(jù)題目要求，還要選取