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摘要
温度是工业生产对象中主要的被控参数之一,本文通过设计温度控制系统,
体现PID在模拟量信号检测与控制中应用的优越性。本文中被控对象是电炉,在
炉温自动控制系统中,炉温经过热电偶检测和温度变送器的转换,变为相应的电
压信号,送往PLC控制器,再经过模拟量输入/输出模块(A/D)转换为数字量,
并由程序将给定的温度值与测量值比较,然后根据偏差大小按比例调节规律,计
算出校正量。通过模拟量输入/输出模块的输出控制作用,消除炉温的偏差,从
而使炉温达到并稳定在给定的数值上。

关键词 PLC,温度控制,PID调节
目录

摘要
1 绪论 1
课题背景、目的及意义 1
课题背景 1
课题的目的及意义 1
本文结构安排 1
2 PID控制系统的概况 2
PID控制系统的概述 2
PID的实现意义 2
PID的作用价值 3
PID的系统分类 4
4
4
5
PID的调节方法 5
PID的工作原理 7
比例(P)控制 7
积分(I)控制 7
微分(D)控制 7
3控制的实现 8
8
各独立模块方案论证 9
温度检测模块 9
变频调速模块 10
主控模块PLC 11
功率输出电路及其控制原理的分析 12
显示电路设计 13
按键接入 13
报警电路设计 13
温度调节模块 14
硬件总框图 14
4 系统软件设计 14
14
PID控制器的参数整定 15
17
5 结论 20
6 参考文献 21
1 绪论
课题背景、目的及意义
课题背景
随着电子行业的飞速发展,IC技术的不断提高,PID在国民经济生产各行业发挥了重要作用。它因为集成度高,体积小,运行可靠,应用灵活,价格低,面向控制等特点得到了广大工程技术人员的好评。在温度控制方面,PID能够代替以前常规的模拟调节器。目前,我与欧美等拥有先进制造技术的国家还有一定的差距。我们波撇需要培养和训练能够设计智能化,自动化设备的工程技术人才。智能作为现在的新发明,是以后的发展发祥和趋势,他能够按照预先设定的模式在一个环境里自动运作,不需要人为的管理,可应用于各个领域。炉温控制就是其中的一个。本设计介绍了利用PID进行炉温控制系统的基本组成,工作原理,程序设计和系统的抗干扰措施。本设计结构简单,实用型强,有较高自能化,人性化特点。
课题的目的及意义
本次设计选择“电炉温度控制的PID控制设计”是为了更好地学习和研究PID电气设计的相关知识,掌握电路设计的方法和技巧。学会如何将学习到的理论知识用到实际当中,怎么能够活学活用。深入的了解电子元器件的使用方法,了解各个元器件的基本用法,能够灵活敏捷的判断电路中出现的故障,学会独立设计,积累更多的设计经验,加强焊接能力和技巧,同时在实践过程中锻炼查阅,归纳质料的能力,提高理论知识联系动手能力。

本文结构安排
本设计系统以PID为控制核心,加以温度检测电路,变频调速器,D/A转换器以及其他电路构成。系统由PID通过对温度检测电路检测到的温度加以分析,与给定的对应所要控制的多组温度值进行比较,找出温度值所在范围,根据PLC中设置的PID参数,输出相应温度初值对应的受控对象电机的转速初值,经D/A转换为模拟电压,通过信号转为变频器的频率,控制变频调速装置,带动被控对象,并且把被控对象的转速经变换电路和D/A转换器反馈到PLC中,与输出的转速初值进行比较,其偏差被PID程序计算后重新输出,在规定的时间内循环,从而实现对温度的控制。本系统简洁,灵活,可扩展性好,
具有电路设计简单,精度高,控制效果好的优点。
2 PID控制系统的概况
PID控制系统的概述
PID控制器由比例单元(P)、积分单元(I)和微分单元(D)组成。其输入e (t)与输出u (t)的关系为:u(t)=kp[e(t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt] 式中积分的上下限分别是0和t因此它的传递函数为:G(s)=U(s)/E(s)=kp[1+1/(TI*s)+TD*s]。其中kp为比例系数; TI为积分时间常数; TD为微分时间常数。PID(比例-积分-微分)控制器作为最早实用化的控制器