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基于PLC的PID多点温度的控制的系统

摘要：本设计阐述了利用西门子S7-300 PLC 扩展模拟量采集模块SM331和模拟量输出模块SM332通过PID闭环控制四点温度的智能控制系统。运用梯形图编写下位PLC程序，并用上位组态软件（组态王）设置参数，实现对加热系统的自动调节及对温度的保持。本系统的实用性很强，稳定性、精确度良好，程序开发容易，可以适应农业或工业生产中恒温系统的需求。

Abstract: This design describes the use of Siemens S7-300PLC extended analog acquisition module and the analog output module of SM331SM332via PID closed-loop control to four point temperature intelligent control system. Application of ladder diagram to prepare lower PLC program, and the configuration software ( King ) set parameters, to achieve the automatic adjustment of heating system and temperature keeping. This system is very practical, good stability, accuracy, easy to program development, agricultural or industrial production thermostat system requirements.

关键词：PLC 组态王 PID控制恒温系统

前言

20世纪70年代，诞生了两种改变整个世界及商业管理模式的计算机。产生于1976年的苹果II型，是世界上最早得到广泛使用的微型计算机。当今价值数十亿美元的个人计算机产业就是从这个当初由两名年轻人在车库里成立的小公司衍生而来的。

另外一类计算机，是由Richard Morley在1972年发明的，如今称之为可编程逻辑控制器（PLC）。它最初并没有像个人计算机那样得到名称上的广泛认同，但是却给制造业带来了同样意义重大的冲击。PLC通常被称为工厂级别的个人计算机。

第一章PLC的起源及发展

1.1 PLC起源

1968年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求；1969年，美国数字设备公司研制出了第一台可编程逻辑控制器PDP—14 ，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这是第一代可编程逻辑控制器，称Programmable，是世界上公认的第一台PLC。

1969年，美国研制出世界第一台PDP-14；

1971年，日本研制出第一台DCS-8；

1973年，德国研制出第一台PLC；

1974年，中国研制出第一台PLC。

1.2 PLC发展

20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程逻辑控制器，使可编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程逻辑控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。

20世纪70年代中末期，可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。

20世纪80年代初，可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。

20世纪80年代至90年代中期，是可编程逻辑控制器发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制

领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。

20世纪末期，可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更加容易。

1.3当前温度控制系统的发展状况

近年来，我国以信息化带动的工业化的方式正在蓬勃发展，温度已成为工业对象控制中一种重要的参数，特别是在冶金、化工、机械等各类工业中，广泛使用各种加热炉、热处理炉、反应炉等。由于炉子的种类及原理不同，因此，所采用的加热方式及燃料也不同，如煤气、天然气、油、电等。对于不同的生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，选用的燃料，控制方案也有所不同。其控制方式有直接数字控制（DDC）,推断控制，预测控制，模糊控制（Fuzzy），专家控制（Expert Control）,鲁棒控制（Robust Control）,推理控制等。

随着工业技术的不断发展，传统的控制方式已经不能满足高精度、高速度的控制要求。如接触器温度控制仪表，其主要缺点是温度波动大，由于主要通过控制接触器的通段时间比例来改变加热功率的目的，受仪表本身误差和交流接触器的寿命限制，通断频率很低。近年来快速发展了多种先进的温度控制方式，如：PID控制，模糊控制，神经网络及遗传算法控制等。这些控制技术大大的提高了控制精度，不但是控制变得简便，而且使产品的质量更好，降低了产品的成本，提高了生产效率。

第二章PLC的基本概念以及组成

2.1 PLC基本概念

可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

2.2 PLC组成基本结构

可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：

2.2.1电源

可编程逻辑控制器的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此，可编程逻辑控制器的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去

2.2.2中央处理单元(CPU)

中央处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当可编程逻辑控制器投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。

为了进一步提高可编程逻辑控制器的可靠性，近年来对大型可编程逻辑控制器还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。

2.2.3存储器

存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。

存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。

2.2.4输入输出接口电路

1．现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道。

2．现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用可编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。

2.2.5功能模块

如计数、定位等功能模块。

2.2.6通信模块

第三章PLC硬件及软件

3.1 PLC硬件介绍

3.3.1设备选型

选择S7-300系列CPU 313C-2 DP；模拟量采集模块选择SM331；模拟量输出模块选择SM332。

3.3.2设备参数

CPU313C-2 DP:数字输入16路

数字输出16路

三个计数器

外观如图3-1所示

图3-1 CPU 313C-2 DP外观图模拟量采集模块SM331：4路模拟量输入（4-20mA）模拟量输出模块SM332：4路模拟量输出（4-20mA）

3.2 PLC安装及使用说明

如图3-2为S7-300安装图

图3-2 S7-300安装图

模拟量模块一个通道占一个字地址。从IB256开始，给每一个模拟量模块分配8个字。

S7-300 CPU介绍：

1．模块诊断功能

可以诊断出以下故障：失压，熔断器熔断，看门狗故障，EPROM、

RAM故障。

模拟量模块共模故障、组态/参数错误、断线、上下溢出。

2．过程中断

数字量输入信号上升沿、下降沿中断，模拟量输入超限，CPU暂

停当前程序，处理OB40。

3．状态与故障显示LED

SF（系统出错/故障显示，红色）：CPU硬件故障或软件错误时亮。

BATF（电池故障，红色）：电池电压低或没有电池时亮。

DC 5V（＋5V电源指示，绿色）： 5V 电源正常时亮。

FRCE（强制，黄色）：至少有一个I/O被强制时亮。

RUN（运行方式，绿色）：CPU处于RUN状态时亮；重新启动

时以2 Hz的频率闪亮；

HOLD（单步、断点）状态时以0.5Hz的频

率闪亮。

STOP（停止方式，黄色）：CPU处于STOP，HOLD状态或重新启动时常亮。

BUSF（总线错误，红色）。

4．模式选择开关

（1）RUN-P(运行-编程)位置：运行时还可以读出和修改用户程序，改变运行方式。

（2）RUN (运行)位置：CPU执行、读出用户程序，但是不能修改用户程序。

（3）STOP（停止）位置：不执行用户程序，可以读出和修改用户程序。

（4）MRES（清除存储器）：不能保持。将钥匙开关从STOP状态搬到MRES 位置，可复位存储器，使CPU回到初始状态。

复位存储器操作：通电后从STOP位置扳到MRES位置，“STOP”LED熄灭1s，亮1s，再熄灭1s后保持亮。放开开关，使它回到STOP 位置，然后又回到MRES，“STOP”LED 以2Hz的频率至少闪动3s，表示正在执行复位，最后“STOP”LED 一直亮。

3.3 PLC模拟量接线图

3.3.1模拟量SM331接线图如图3-3所示

图3-3模拟量输入模块

图3-4 SM331 模拟量输入模块的模拟值（双极性）

图3-5 SM331 模拟量输入模块的模拟值（单极性）3.3.2模拟量SM332接线图如图3-6所示

图3-6图3-3模拟量输出模块

3.4 S7-300编程软件

3.4.1 S7-300编程软件介绍

S7-300编程软件为西门子STEP7

西门子STEP7是用于SIMATIC S7-300/400站创建可编程逻辑控制程序的标准软件，可使用梯形图逻辑、功能块图和语句表进行编程操作。

在常规功能之外还具备以下的特点:

DK 3964 R/RK 512 等标准协议已经集成到控制器内，不需要额外驱动

MPI 接口集成 modem 支持: 内置modem 功能，可进行远程编程、诊断或数据传输

编程不需 MPI 转换器，直接通过PC上的 RS232 口

现场总线通讯功能. 控制器功能中已集成了Profibus DP Master / Slave, Profibus FMS 和 LONWorks.

利用web server进行监控. 储存 HTML 网页、图片、PDF 文件等到控制器里供通用浏览器查看

扩展操作系统功能如保护技术秘密，防止被非法查看或复制

用Siemens 原装Step7编程

直接运行Step7程序，毋需转换

兼容普遍使用的编程环境，使用熟悉的编程测试功能

用STL, LAD, FBD编程

使用Siemens工程工具，监视修改变量，程序状态等

相同指令集 (Siemens S7-300 和S7-400系列)

一些特殊功能，如串口通讯、计数等可在系统功能 (SFCs)中编辑

最新版本：STEP 7 V11

3.4.2 STEP 7 中的编程语言

梯形图、语句表和功能块图是3 种基本编程语言，可以相互转换。

1 ．顺序功能图(SFC) ：STEP 7 中的S7 Graph

2 ．梯形图(LAD)

直观易懂，适合于数字量逻辑控制。“能流”(Power flow)与程序执行的方向。

3. 语句表(STL)：功能比梯形图或功能块图强。

4．功能块图(FBD)：“LOGO ！”系列微型PLC 使用功能块图编程。

5．结构文本(ST)：STEP 7 的S7 SCL （结构化控制语言）符合EN61131-3

标准。

SCL 适合于复杂的公式计算、复杂的计算任务和最优化算法，或管理大量的

数据等。

6．S7 HiGraph 编程语言

图形编程语言 S7 HiGraph 属于可选软件包，它用状态图（state graphs）

来描述异步、非顺序过程的编程语言。

7．S7 CFC 编程语言

可选软件包CFC（Continuous Function Chart，连续功能图）用图形方式

连接程序库中以块的形式提供的各种功能。

8．编程语言的相互转换与选用

在 STEP 7 编程软件中，如果程序块没有错误，并且被正确地划分为网络，

在梯形图、功能块图和语句表之间可以转换。如果部分网络不能转换，则用语句

表表示。

语句表可供喜欢用汇编语言编程的用户使用。语句表的输入快，可以在每条

语句后面加上注释。设计高级应用程序时建议使用语句表。

梯形图适合于熟悉继电器电路的人员使用。设计复杂的触点电路时最好用梯

形图。

功能块图适合于熟悉数字电路的人使用。

S7 SCL 编程语言适合于熟悉高级编程语言（例如PASCAL 或C 语言）的人

使用。

S7 Graph，HiGraph 和CFC 可供有技术背景，但是没有PLC 编程S7 Graph 对顺序控制过程的编程非常方便，HiGraph 经验的用户使用。适

合于异步非顺序过程的编程，CFC 适合于连续过程控制的编程。

第四章PID控制

4.1 PID算法

在过程控制中，按偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）进行控制的PID

控制器（亦称PID调节器）是应用最为广泛的一种自动控制器。它具有原理简单，

易于实现，适用面广，控制参数相互独立，参数的选定比较简单等优点；而且在

理论上可以证明，对于过程控制的典型对象──“一阶滞后＋纯滞后”与“二阶

滞后＋纯滞后”的控制对象，PID控制器是一种最优控制。PID调节规律是连续

系统动态品质校正的一种有效方法，它的参数整定方式简便，结构改变灵活（PI、

PD、…）。

PID控制算法目前大致分为三种，分别是：增量式算法，位置式算法，微分

先行。这三种PID算法虽然简单，但各有特点，基本上能满足一般控制的大多

数要求。

4.1.1 PID增量式算法

离散化公式：△u(t)= kp*(e(t)-e(t-1))+ki*e(t)+kd*(e(t)-2e(t-1)+e(t-2))

对于增量式算法，可以选择的功能有：

(1) 滤波的选择

可以对输入加一个前置滤波器，使得进入控制算法的给定值不突变，而是有一定惯性延迟的缓变量。

(2) 系统的动态过程加速

在增量式算法中，比例项与积分项的符号有以下关系：如果被控量继续偏离给定值，则这两项符号相同，而当被控量向给定值方向变化时，则这两项的符号相反。

由于这一性质，当被控量接近给定值的时候，反号的比例作用阻碍了积分作用，因而避免了积分超调以及随之带来的振荡，这显然是有利于控制的。但如果被控量远未接近给定值，仅刚开始向给定值变化时，由于比例和积分反向，将会减慢控制过程。

(3) PID增量算法的饱和作用及其抑制

在PID增量算法中，由于执行元件本身是机械或物理的积分储存单元，如果给定值发生突变时，由算法的比例部分和微分部分计算出的控制增量可能比较大，如果该值超过了执行元件所允许的最大限度，那么实际上执行的控制增量将时受到限制时的值，多余的部分将丢失，将使系统的动态过程变长，因此，需要采取一定的措施改善这种情况。纠正这种缺陷的方法是采用积累补偿法，当超出执行机构的执行能力时，将其多余部分积累起来，而一旦可能时，再补充执行。

4.1.2 PID位置算法

离散公式：u(t)= u(t-1)+△u(t)

其中，△u(t)=kp[(e(t)-e(t-1))+ki*e(t)+kd*(e(t)-2e(t-1)+e(t-2))] 对于位置式算法，可以选择的功能有：

a、滤波：同上为一阶惯性滤波

b、饱和作用抑制：

(1) 遇限削弱积分法

一旦控制变量进入饱和区，将只执行削弱积分项的运算而停止进行增大积分项的运算。具体地说，在计算Ui时，将判断上一个时刻的控制量Ui-1是否已经超出限制范围，如果已经超出，那么将根据偏差的符号，判断系统是否在超调区域，由此决定是否将相应偏差计入积分项。

(2) 积分分离法

在基本PID控制中，当有较大幅度的扰动或大幅度改变给定值时，由于此时有较大的偏差，以及系统有惯性和滞后，故在积分项的作用下，往往会产生较大的超调量和长时间的波动。特别是对于温度、成份等变化缓慢的过程，这一现象将更严重。为此可以采用积分分离措施，即偏差较大的时，取消积分作用；当偏差较小时才将积分作用投入。

另外积分分离的阈值应视具体对象和要求而定。若阈值太大，达不到积分分离的目的，若太小又有可能因被控量无法跳出积分分离区，只进行PD控制，将会出现残差。

离散化公式：

Δu(t) = q0e(t) + q1e(t-1) + q2e(t-2)

当|e(t)|≤β时

q0 = Kp(1+T/Ti+Td/T)

q1 = -Kp(1+2Td/T)

q2 = Kp Td /T

当|e(t)|＞β时

q0 = Kp(1+Td/T)

q1 = -Kp(1+2Td/T)

q2 = Kp Td /T

u(t) = u(t-1) + Δu(t)

注：各符号含义如下

u(t);;;;; 控制器的输出值。

e(t);;;;; 控制器输入与设定值之间的误差。

Kp;;;;;;; 比例系数。

Ti;;;;;;; 积分时间常数。

Td;;;;;;; 微分时间常数。（有的地方用"Kd"表示）

T;;;;;;;; 调节周期。

β;;;;;;; 积分分离阈值

(3) 有效偏差法

当根据PID位置算法算出的控制量超出限制范围时，控制量实际上只能取边际值U=Umax,或U=Umin,有效偏差法是将相应的这一控制量的偏差值作为有效偏差值计入积分累计而不是将实际的偏差计入积分累计。因为按实际偏差计算出的控制量并没有执行。

4.1.3 微分先行PID算法

当控制系统的给定值发生阶跃时，微分作用将导致输出值大幅度变化，这样不利于生产的稳定操作。因此在微分项中不考虑给定值，只对被控量（控制器输入值）进行微分。微分先行PID算法又叫测量值微分PID算法。

我们这里使用的是S7-300里提供的PID专用模块（FB41模块），此模块是西门子公司已经写好的高级PID算法功能模块，我们直接拿来使用就好了。具体使用方法将在下一张详细介绍。

4.2 PID参数整定

4.2.1比例系数Ｋp对系统性能的影响

比例系数加大，使系统的动作灵敏，速度加快，稳态误差减小。Kp偏大，振荡次数加多，调节时间加长。Kp太大时，系统会趋于不稳定。Kp太小，又会

使系统的动作缓慢。Kp可以选负数，这主要是由执行机构、传感器以控制对象的特性决定的。如果Kc的符号选择不当对象状态(pv值)就会离控制目标的状态(sv值)越来越远，如果出现这样的情况Kp的符号就一定要取反。

4.2.2 积分控制Ti对系统性能的影响

积分作用使系统的稳定性下降，Ti小（积分作用强）会使系统不稳定，但能消除稳态误差，提高系统的控制精度。

4.2.3 微分控制Td对系统性能的影响

微分作用可以改善动态特性，Td偏大时，超调量较大，调节时间较短。Td 偏小时，超调量也较大，调节时间也较长。只有Td合适，才能使超调量较小，减短调节时间。

4.2.4 PID常用调节口诀

PID常用口诀:

参数整定找最佳，从小到大顺序查，

先是比例后积分，最后再把微分加，

曲线振荡很频繁，比例度盘要放大，

曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳，

曲线偏离回复慢，积分时间往下降，

曲线波动周期长，积分时间再加长，

曲线振荡频率快，先把微分降下来，

动差大来波动慢，微分时间应加长，

理想曲线两个波，前高后低4比1,

一看二调多分析，调节质量不会低。

第五章PLC中PID控制

5.1 设计中用到的功能块

5.1.1功能块OB35

在西门子s7_300里已经有专用的高级PID控制功能块，这里我们直接使用这个功能块来实现PID控制。

S7-300 CPU可用的定时中断组织模块是OB35，在300站点的硬件组态中，打开CPU属性设置可以看到其它的中断组织块为灰色。OB35默认的调用时间间隔为100ms 我们可以根据需要更改，定时范围是1-60000毫秒(ms)。我们设置成200ms。

在OB35中实现PID控制程序,OB35是一个以固定时间间隔循环执行的组织块，Hardware Config界面里可以设置间隔时间，而这也即是PID的采样时间。应该注意设置的间隔值比OB35中程序运行时间长，否则会造成系统异常设置中断时间间隔如下图5-1所示

图5-1 OB35中断时间设定

注意：设置的时间必须大于OB35中程序执行所花费的时间。

例如：如果中断时间间隔为50ms而OB35中的程序花费的时间是70ms,那么OB35中的程序还没执行完毕就产生第二次中断，程序就会出错，这显然是我们不想看到的结果。

正确设置：中断时间间隔大于OB35中程序执行完毕一次所需的时间

5.1.2 功能块FB41

1．FB41介绍

经过学习西门子S7-300PLC，我们可以使用模块FB41来实现PID控制，FB41就相当于我们常规仪表里的控制器，既然是PID控制器就应该能够设定P、I、D 参数。即：比例度、积分时间、微分时间。常规仪表的面板上可以更改PID参数，又有手动/自动切换按钮等。

今天我们要做的就是使用S7-300PLC 的FB41来实现PID控制。

FB41是一个功能块，它所能实现的功能（PID）已经由专业人员设计好，我们只要调用它，并根据我们的需要来更改相应的参数即可使用。所以我们不用理会FB41是如何实现比例运算、积分运算、微分运算等等这些问题，只需要会调用就可以了。

FB41相当于一个子程序，它是用来实现PID运算的，我们只需要每隔一段时间去调用这一“子程序”就可以实现PID控制。所以我们在OB35里调用FB41就可以了，调用的频率可以在属性里面设置。前面已经设置了为200ms。

我们是在OB35里调用FB41的所以在OB35里可以看到FB41的端口。因此可以直接在这些端口上直接设参数。

如图5-2所示

单片机温度控制系统PID设计

毕业论文(论文) 题目名称：单片机温度控制系统PID设计题目类别：毕业设计系（部）：专业班级：学生姓名：指导教师：辅导教师：时间：至目录任务书............................................................ I

毕业设计(论文)开题报告........................................... IV 毕业设计(论文)指导教师审查意见.................... 错误！未定义书签。教师评语.......................................... 错误！未定义书签。摘要............................................................. V Abstract ......................................................... VI 前言........................................................... VII 1 绪论 (1) 1.1选题背景 (1) 1.2 PID算法在控制领域中的应用 (2) 1.3 课题研究的目的及意义 (3) 2 总体方案论证与设计 (4) 2.1方案设计的要求与指标 (4) 2.2方案的可行性分析与方案选择 (4) 2.2.1方案可行性分析 (4) 2.2.2 方案的选择与确定 (6) 2.2.3系统结构框图 (6) 3 温度控制系统硬件设计和软件设计 (8) 3.1 系统硬件设计 (8) 3.1.1系统硬件组成 (8) 3.1.1.1AT89C51单片机的介绍 (8) 3.1.1.2测量温度元件的选择 (9) 3.1.1.3模数转换器ADC0809的介绍 (10) 3.1.1.4键盘和LED显示电路设计 (10) 3.1.1.5温度控制电路设计 (11) 3.2 系统软件设计 (11) 3.2.1主程序流程图及主程序 (11) 3.2.2 T0中断子程序 (15) 3.2.3 A/D转换子程序 (16) 3.2.4 数字滤波子程序 (18) 3.2.5温度标度变换子程序 (19) 3.2.6键盘显示子程序 (19) 3.2.7 PID算法介绍 (21) 4 系统仿真与调试分析 (21) 4.1系统仿真 (21) 4.2系统调试 (21) 5 结束语 (23) 参考文献 (23)

计算机控制系统课设报告--数字温度PID控制器的设计

《计算机控制系统A》课程设计任务书一、目的与要求 1、通过本课程设计教学环节，使学生加深对所学课程内容的理解和掌握； 2、结合工程问题，培养提高学生查阅文献、相关资料以及组织素材的能力； 3、培养锻炼学生结合工程问题独立分析思考和解决问题的能力； 4、要求学生能够运用所学课程的基本理论和设计方法，根据工程问题和实际应用方案的要求，进行方案的总体设计和分析评估； 5、报告原则上要求依据相应工程技术规范进行设计、制图、分析和撰写等。二、主要内容 1、数字控制算法分析设计； 2、现代控制理论算法分析设计； 3、模糊控制理论算法分析设计； 4、过程数字控制系统方案分析设计； 5、微机硬件应用接口电路设计； 6、微机应用装置硬件电路、软件方案设计； 7、数字控制系统I/O通道方案设计与实现； 8、PLC应用控制方案分析与设计； 9、数据通信接口电路硬件方案设计与性能分析； 10、现场总线控制技术应用方案设计； 11、数控系统中模拟量过程参数的检测与数字处理方法； 12、基于嵌入式处理器技术的应用方案设计； 13、计算机控制系统抗干扰技术与安全可靠性措施分析设计； 14、计算机控制系统差错控制技术分析设计； 15、计算机控制系统容错技术分析设计； 16、工程过程建模方法分析；三、进度计划序号设计内容完成时间备注 1 选择课程设计题目，查阅相关文献资料7月13日 2 文献资料的学习，根据所选题目进行方案设计7月14日

3 讨论设计内容，修改设计方案7月15日 4 撰写课程设计报告7月16日 5 课程设计答辩7月17日四、设计成果要求 1、针对所选题目的国内外应用发展概述； 2、课程设计正文内容包括设计方案、硬件电路和软件流程，以及综述、分析等； 3、课程设计总结或结论以及参考文献； 4、要求设计报告规范完整。五、考核方式通过系统设计方案、总结报告、图文质量和学习与设计态度综合考评，并结合学生的动手能力，独立分析解决问题的能力和创新精神等。《计算机控制系统课程设计》成绩评定依据如下： 1、撰写的课程设计报告； 2、独立工作能力及设计过程的表现； 3、答辩时回答问题的情况。优秀：设计认真，设计思路新颖，设计正确，功能完善，且有一定的独到之处，打印文档规范；良好：设计认真，设计正确，功能较完善，且有一定的独到之处，打印文档规范；及格：设计基本认真，设计有个别不完善，但完成基本内容要求，打印文档较规范；不及格：设计不认真，未能完成设计任务，打印文档较乱或出现抄袭现象者。说明：同学选择题目要尽量分散，并且多位同学选同一个题目时，要求各自独立设计，避免相互参考太多，甚至抄袭等现象。学生姓名：苏印广指导教师：李士哲 2015年7月17日

PID温度控制系统的设计

ＰＩＤ温度控制系统的设计介紹以单片机为核心的PID控制温度控制系统,并给出了系统的硬件与软件设计方案。实验结果显示该系统的先进性。标签：温控系统单片机PID控制 0 引言控制仪表性能指标对温度控制有很大的影响,因此,常采用高性能调节仪表组成温控系统对被控对象(温度)进行严格控制。本文介绍以单片机AT89C51为核心器件构成的温度控制系统,它具有测量、控制精度高、成本低、体积小、功耗低等优点,可制成单机,广泛应用于冶金、化工、食品加工等行业对温度进行精确控制。 1 温控系统结构与工作原理温控系统的结构如图1所示。热电偶测量出电炉的实际温度(mv信号),经放大、线性化、A/D转换处理后送入单片机接口。由键盘敲入设定温度值,此值与经A/D转换过的炉温信号存在一差值(假如两者温度不一致),由单片机PID调节电路进行比例、微分及变速积分算法对温控箱进行恒温控制。该系统采用传统的AT89C52单片机,其硬、软件完全符合系统的要求,为满足测控精确度的要求,A/D 电路选用12位转换器,分辨率为2-12。本系统采用三相数字过零触发器对六只晶闸管(Y/△接法均可)进行输出功率控制,即在电源电压过零时触发晶闸管,利用PID信号产生的控制信号使电流每周期按规定的导通波头数导通负载,达到控制输出功率,也就是控制炉温的目的。采用过零触发可减少电网谐波的产生,触发器与单片机光电隔离,可减少电网对微机的干扰,调功方式下电加温炉的平均功率为:P=3nU2/NR(1) 式中:P为输入电炉的功率;R为电炉的等效电阻;U为电网相电压;n为允许导通的波头数;N为设定的波头数。注:公式(1)为负载Y接法适用 2 系统控制软件设计 2.1 PID参数的优化系统采用遗传算法(Genetic Algorithm,简称GA)离线优化PID参数[1]。20世纪70年代由美国J.Holland教授提出的遗传算法(GA)[2]是一种模拟生物进化过程的随机化搜索方法。它采用多路径搜索,对变量进行编码处理,用对码串的遗传操作代替对变量的直接操作,从而可以更好的处理离散变量。GA用目标函数本身建立寻优方向,无需求导求逆等复导数数学运算,且可以方便的引入各种约束条件,更有利于得到最优解,适合于处理混合非线性规划和多目标优化。系统采用二进制编码选择来操作,我们称为染色体串(0或1),每个串表

计算机控制课程设计基于PID算法电加热炉温度控制系统设计

成绩《计算机控制技术》课程设计题目：基于数字PID的电加热炉温度控制系统设计班级：自动化09-1 姓名：学号： 2013 年 1 月 1 日

基于数字PID的电加热炉温度控制系统设计摘要：电加热炉控制系统属于一阶纯滞后环节，具有大惯性、纯滞后、非线性等特点，导致传统控制方式超调大、调节时间长、控制精度低。本设计采用PID算法进行温度控制，使整个闭环系统所期望的传递函数相当于一个延迟环节和一个惯性环节相串联来实现温度的较为精确的控制。电加热炉加热温度的改变是由上、下两组炉丝的供电功率来调节的，它们分别由两套晶闸管调功器供电。调功器的输出功率由改变过零触发器的给定电压来调节，本设计以AT89C51单片机为控制核心，输入通道使用AD590传感器检测温度，测量变送传给ADC0809进行A/D转换，输出通道驱动执行结构过零触发器，从而加热电炉丝。本系统PID算法，将温度控制在50～350℃范围内，并能够实时显示当前温度值。关键词：电加热炉；PID ；功率；温度控制； 1.课程设计方案 1.1 系统组成中体结构电加热炉温度控制系统原理图如下，主要由温度检测电路、A/D转换电路、驱动执行电路、显示电路及按键电路等组成。系统采用可控硅交流调压器，输出不同的电压控制电阻炉温度的大小，温度通过热电偶检测，再经过变送器变成0 - 5 V 的电压信号送入A/D 转换器使之变成数字量，此数字量通过接口送到微机，这是模拟量输入通道。 2.控制系统的建模和数字控制器设计 2.1 数字PID控制算法在电子数字计算机直接数字控制系统中，PID控制器是通过计算机PID控制算法程序实现的。计算机直接数字控制系统大多数是采样-数据控制系统。进入计算机的连续-时间信号,必须经过采样和整量化后，变成数字量，方能进入计算机的存贮器和寄存器，而在数字计算机中的计算和处理，不论是积分还是微分，只能用数值计算去逼近。

(完整版)基于单片机的PID温度控制毕业设计

以下文档格式全部为word格式，下载后您可以任意修改编辑。前言温度是表征物体冷热程度的物理量。在很多生产过程中，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，温度的测量和控制都直接和安全生产、提高生产效率、保证产品质量、节约能源等重大技术经济指标相联系。因此，温度的测量与控制在国民经济各个领域中均受到了相当程度的重视。单片机系统的开发应用给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命，自动化、智能化均离不开单片机的应用。将单片机控制方法运用到温度控制系统中，可以克服温度控制系统中存在的严重滞后现象，同时在提高采样频率的基础上可以很大程度的提高控制效果和控制精度。现代自动控制越来越朝着智能化发展，在很多自动控制系统中都用到了工控机，小型机、甚至是巨型机处理机等，当然这些处理机有一个很大的特点，那就是很高的运行速度，很大的内存，大量的数据存储器。但随之而来的是巨额的成本。在很多的小型系统中，处理机的成本占了系统成本的比例高达20%，而对于这些小型的系统来说，配置一个如此高速的处理机没有任何必要，因为这些小系统追求经济效益，而不是最在乎系统的快速性，所以用成本低廉的单片机控制小型的，而又不是很复杂，不需要大量复杂运算的系统中是非常适合的。随着电子技术以及应用需求的发展，单片机技术得到了迅速的发展，在高集成度，高速度，低功耗以及高性能方面取得了很大的进展。现在完

全可以运用单片机和电子温度传感器对某处进行温度检测，而且可以很容易地做到多点的温度检测，如果对此原理图稍加改进，还可以进行不同地点的实时温度检测和控制。

1绪论 1.1研究的目的和意义温度是工业生产中主要被控参数之一，温度控制自然是生产的重要控制过程。工业生产中温度很难控制，对于要求严格的的场合，温度过高或过低将严重影响工业生产的产质量及生产效率，降低生产效益。这就需要设计一个良好温度控制器，随时向用户显示温度，而且能够较好控制。单片机具有和普通计算机类似的强大数据处理能力，结合PID，程序控制可大大提高控制效力，提高生产效益[9]。例如钢铁生产过程中，按照工艺条件的规定保持一定的温度才能保证产品质量和设备的安全。对电气设备进行温度的监控，例如高压开关、变压器的出线套管等，判断可能存在的热缺陷，进而能及时发现、处理、预防重大事故的发生。因此研究温度控制仪具有重要的意义[10]。在单片机温度测量系统中的关键是测量温度、控制温度和保持温度，温度测量是工业对象中主要的被控参数之一。因此，单片机温度测量则是对温度进行有效的测量，并且能够在工业生产中得到了广泛的应用，尤其在电力工程、化工生产、机械制造、冶金工业等重要工业领域中，担负着重要的测量任务。在日常生活中，也可广泛实用于地热、空调器、电加热器等各种家庭室温测量及工业设备温度测量场合[16]。目前市场上热水器的控制系统大多存在功能单一、操作复杂、控制不方便等问题，很多控制器只具有温度和水位显示功能，不具有温度控制功能．即使热水器具有辅助加热功能。也可能由于加热时间不能控制而产生过烧，从而浪费电能。本文设计的热水器控制系统以51单片机为检测控制中心单元，具有温度设定与控制功能。该控制器和以往显示仪相比具有性

模糊PID温度控制毕业设计

模糊PID温度控制毕业设计第一章绪论 1.1 选题背景及其意义在工业生产过程中，控制对象各种各样，温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数之一。在生产过程中，为了高效地进行生产，必须对它的主要参数，如温度、压力、流量等进行有效的控制。温度控制在生产过程中占有相当大的比例，其关键在于测温和控温两方面。温度测量是温度控制的基础，技术已经比较成熟。由于控制对象越来越复杂，在温度控制方面，还存在着许多问题。如何更好地提高控制性能，满足不同系统的控制要求，是目前科学研究领域的一个重要课题。温度控制一般指对某一特定空间的温度进行控制调节，使其达到工艺过程的要求。本文主要研究电锅炉温度控制的方法。电锅炉是将电能转换为热能的能量转换装置[1]。具有结构简单、无污染、自动化程度高等特点。与传统的以煤和石化产品为燃料的锅炉相比还具有基本投资少、占地面积小、操作方便、热效率高、能量转化率高等优点。近年来，电锅炉已成为供热采暖的主要设备。锅炉控制作为过程控制的一个典型，动态特性具有大惯性大延迟的特点，而且伴有非线性。目前国电热锅炉控制大都采用的是开关式控制，甚至是人工控制方法。采用这些控制方法的系统稳定性不好，超调量大，同时对外界环境变化响应慢，实时性差。另外，频繁的开关切换对电网产生很大的冲击，降低了系统的经济效益，减少了锅炉的使

用年限。因此，研究一种最佳的电锅炉控制方法，对提高系统的经济性，稳定性具有重要的意义。 1.2 工业控制的发展概况工业控制的形成和发展在理论上经历了三个阶段50年代末起到70年代为第一阶段，即经典控制理论阶段，这期间既是经典控制理论应用发展的鼎盛时期，又是现代控制理论应用和发展时期；70 年代至 90 年代为第二阶段，即现代控制理论阶段；90 年代至今为第三阶段，即智能控制理论阶段[2] 第一阶段：初级阶段。它以经典控制理论为主要控制方案，采用常规气动、液动和电动仪表，对生产过程中的温度、流量、压力和液位进行控制。在诸多控制系统中，以单回路结构、PID 策略为主，同时针对不同的对象与要求，设计了一些专门的控制算法如达林顿算法、Smith 预估器、根轨迹法等。这阶段的主要任务是稳定系统、实现定值控制。第二阶段：发展阶段。以现代控制理论为基础，以微型计算机和高档仪器为工具，对复杂现象进行控制。这阶段的建模理论、在线辨识和实时控制已突破前期的形式，继而涌现了大量的先进控制系统和高级控制策略，如克服对象时变和环境干扰等不确定影响的自适应控制，消除因模型失配而产生不良影响的预测控制等。这阶段的主要任务是克服干扰和模型变化，以满足复杂的工艺要求，提高控制质量。第三阶段：高级阶段。不论从历史和现状，还是从发展的必要性和可能性来看，控制方法主要朝着综合化、智能化方向发展。尤其近些年来人工智能理论的迅速崛起为控制的智能化提供了一个腾飞的工具。智能控制理论中，专家系统、神经网络、模糊控制系统是最有潜力的三种方法。专家系统在工业生产过程、故障诊断和监督控制以及检测仪表有效性检测等方面获得成功应用；神经网络则可为复杂非线性过程的建模提供有效

温度控制pid 过控课程设计

温度控制pid 过控课程设计摘要人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑温度对自身系统的影响，温度是与人类生产生活密切相关的一个物理量，由此便产生了各种各样的温度测量方法。根据测温精度和范围的不同，可选用不同的测温方式。目前常常采用模拟集成温度传感器，该传感器是采用硅半导体集成工艺制成，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。此种传感器的特点是，功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。然而在很多工业应用的场合下，环境非常恶劣，这种以人工的方式直接操作设置仪表很不现实，采用有线数据通信的方式也会受很多环境、质量、功能等方面的限制，在数据记录上也还要靠人工抄写，不能形成自动控制的系统。温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制,有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量,因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。随着单片机技术的日益成熟，单片机在温度控制上的应用也日趋广泛。本文采用STC89C52单片机采用积分分离式PID算法和带死区的PID算法两种控制方式，并通过对试验结果的比较，发现对控制精度较高的系统和响应速度较慢的系统带死区的PID算法确实不大实用，而前者在应一定程度上若再辅以微分先行则基本上能满足系统要求。关键字：STC89C52单片机，PID算法，积分分离式，微分先行。 Abstract Man's living environment, the temperature plays a very important role, can be said that almost 80% of the industrial sector had to take into account the effects of temperature on their systems, temperature is closely related to human production and life of a physical quantity, thus given rise to a wide range of temperature measurement method. According to the different temperature measurement accuracy and scope may make use of the temperature in different ways. There is often analog integrated temperature sensor, the sensor is made using silicon semiconductor

基于PID的温度控制系统设计

（2014届）毕业设计题目：基于PID的温度控制系统设计学院： ******** 专业：电气工程及其自动化班级：电气*** 学号： ********** 姓名：某某某指导教师：某某某教务处制年月日

诚信声明我声明，所呈交的论文是本人在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得＿＿＿＿＿＿或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。我承诺，论文中的所有内容均真实、可信。论文作者签名：签名日期：年月日

授权声明学校有权保留送论文交的原件，允许论文被查阅和借阅，学校可以公布论文的全部或部分内容，可以影印、缩印或其他复制手段保存论文，学校必须严格按照授权对论文进行处理，不得超越授权对论文进行任意处置。论文作者签名：签名日期：年月日

基于PID的温度控制系统设计摘要温度是工业上最基本的参数，与人们的生活紧密相关，实时测量温度在工业生产中越来越受到重视，离不开温度测量所带来的好处，因此研究控制和测量温度具有及其重要的意义。本设计介绍了以AT89C52单片机为主控器件，基于PID的温度控制系统的设计方案和设计的基本原理。由DS18B20收集温度信号，并以数字信号的方式送给单片机进行处理，从而达到温度控制的目标。主要包括硬件电路的设计和系统程序的设计。硬件电路由主控器件、温测电路、温控电路和显示电路等组成。软件设计部分包括：显示电路、温度信号处理，超温警报、继电器控制、按键处理等程序。关键词：温度检测，温度控制，PID算法

一种应用于温度控制系统的PID控制电路设计

一种应用于温度控制系统的PID控制电路设计【摘要】在热分布式质量流量测试系统中，利用恒温差法测量流量，因此对温度控制系统的精确直接关系到流量测试的精确度。本文主要介绍了一种手动调试的PID 控制方法，通过调节PID电路中参数来使得温差信号保持在一个稳定的值，文章中首先对PID控制电路的基本原理做了简单地介绍，设计出电路并且绘制PCB电路板，对电路板进行调试并且将其应用于实际热式质量流量测试系统中，实验证明该电路可以达到控制效果。【关键词】PID控制;温度控制;流量测试;恒温差 Abstract：In the heat distributed mass flow measurement system ，constant temperature difference method is used to measure flow，so is precise in temperature control system is directly related to the accuracy of the flow test.This paper mainly introduces a kind of manual debugging PID control method，by adjusting the PID parameters to make the difference in temperature signal circuit is kept in a stable value，the article first done to the basic principle of PID control circuit is introduced simply，design circuit and draw PCB circuit boards，circuit board for debugging and applied to the actual thermal type mass flow testing system，the experiment proved that the circuit can achieve the control effect. Keywords：PID control;the temperature control;flowtest;constant difference in temperature 引言在现代控制领域中，高精度温度控制是最重要的研究课题之一。随着科学技术的飞速发展，各种行业对温度精度的要求越来越高，对温控系统稳定性要求也越来越严格。本文主要研究一种应用于温度控制电路的手动调节PID控制方法，PID控制是一种负反馈控制，是一种比较精确的常规控制，并具有以下优点：原理简单、使用方便;适应性强，可广泛的应用于各种场合和工业部门;鲁棒性强，即其控制品质对被控对象特性的变化不太敏感。因此，PID控制已成为日前温度控制中最基本的控制力式[1]。在热分布式质量流量测量系统中，利用恒温差测量时，常常要求温差信号能够维持在一个比较稳定的值，但是测量得到的温差信号往往会有超前或者滞后的特点，通过采用PID控制方法，调节电路中P、I、D各部分的参数比例可以解决

【完整版】基于SMART200的温度PID控制系统设计与调试毕业论文设计

学号127301116 苏州市职业大学毕业设计题目基于SMART200的温度PID 控制系统设计与调试学生姓名：专业班级： 12电气自动化技术(1)班学院 (部)：电子信息工程学院校内指导教师：（副教授）校外指导教师：完成日期：2015年5月

摘要：温度是工业和科学实验中最常见和最重要的热工参数之一了。现在产品对于温度控制的精度要求越来越高。无论是在科学领域还是我们的生产实践中，温度控制都是极其重要的，特别是像冶金、化工、石油、机械、建材等大型工业中，都占有着极大的比重。而温度控制的系统也有很多种，PLC凭借着它较高的可靠性，较强的抗干扰能力，已经成为许多用户信赖的产品，而且他的操作也较为简单。本文介绍了西门子S7-200smart设计硬件与Smart700IE 7寸触摸屏。PLC是数字控制型的电子计算机，他运用了可编程存储器的储存指令，具有顺序、逻辑、计数、计时等一些功能。可以通过模拟输入、输出和数字输入输出等组件，进行控制各种程序和设备。关键词：PLC 温度控制PID 触摸屏

Abstract Temperature industrial and scientific experiments, the most common and the most important thermal parameters of. Now products are increasingly temperature control. Whether in science or our production practices, the temperature control is extremely important, especially as the metallurgical, chemical, petroleum, machinery, building materials and other large industry, . The temperature control system there are many, PLC With its is relatively simple. This paper introduces the design of . PLC is a computer numeric control type,

基于单片机的PID温度控制器的设计

毕业设计（论文）课题基于单片机的PID温度控制器的设计学院电子信息工程学院专业（方向）应用电子技术（通信电子）班级电子104 学号姓名完成日期2012年11月30号指导教师

基于单片机的PID温度控制器的设计摘要本文从软硬件两方面设计了一个温度自动控制器系统。本设计系统以单片机（STC89C51RC）为控制核心，主要包括按键部分、DS18B20温度采集部分、温度报警部分、1602显示部分、温度控制部分及MAX232通信接口部分等硬件部分，从而实现智能温度控制。本系统通过按键预设加热的最终保持水温的温度并进行实时显示预设温度和当前温度，并采用PID 算法的控制输出宽度可调的PWM 波来控制双向可控硅的导通和关断用以调整输出加热功率，使之切断或接通加热器，从而控制水温稳定在预设值上。文中还着重介绍了软件设计部分，在这里采用模块化结构，主要模块有：LCD1602显示程序、键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序、温度控制程序、超温报警程序。本系统的主要设计思想是以硬件为基础，软件和硬件相结合，最终实现各个模块的功能。关键词：单片机；DS18B20；PID算法；PWM波；双向可控硅；

Project name The Design of PID Temperature Control System Based on SCM Abstract This article from two aspects of hardware and software design of a temperature automatic controller.This design system with single chip microcomputer (STC89C51RC) as the control core, including the key part, DS18B20 temperature acquisition part, temperature alarm part, 1602 portion of the display, temperature control part and MAX232 communication interface and other hardware components, thereby realizing the intelligent temperature control. This system through the keys to the preset heating ultimately keep water temperature and real-time display preset temperature and the temperature, and PID algorithm is used to control the output with adjustable width PWM to control thyristor turn-on and turn-off is used to adjust the output of the heating power, to cut off or switch on the heater, thereby controlling the temperature stability at a preset value. The article also emphatically introduced the software design part, uses the modular structure in here, the main modules: LCD1602 display program, the keyboard scan and key process, temperature signal processing procedure, temperature control procedures, over-temperature alarm program. This system main design idea is on the base of hardware, software and hardware integration, and ultimately to achieve the functions of each module. Key words：SCM DS18B20 PID Algorithm PWM Waveform Bidirectional controllable silicon

烤箱温度控制系统设计

苏州市职业大学2014─2015学年第1学期试卷《MATLAB 工程应用》（分散 A 卷开卷设计）出卷人宋秦中出卷人所在学院电子信息工程学院使用班级 12电子1,12电子2 班级 12 应用电子技术1 学号 127303110 姓名施晓蓉第1页，共21页一、设计题（满分100分）请在以下题目中任选一项完成设计 1. 汽车运动控制系统设计； 2. 电烤箱温度控制系统设计 3. 汽车减震系统建模仿真； 4. 汽车自动巡航控制系统的PID 控制； 5. 汽车怠速系统的模糊PID 控制； 6. 双闭环直流调速系统的设计与仿真 7. 自选测控项目（给出你自选的题目） 8. 本份试题选取项目为：电烤箱温度控制系统设计附评分细则：

《MATLAB工程应用》期末考试设计报告第一章概述本次课题的主要内容是通过对理论知识的学习和理解的基础上，自行设计一个基于MA TLAB 技术的PID控制器设计，并能最终将其应用于一项具体的控制过程中。以下为此次课题的主要内容： (1) 完成PID控制系统及PID调节部分的设计其中包含系统辨识、系统特性图、系统辨识方法的设计和选择。 (2) PID最佳调整法与系统仿真其中包含PID参数整过程，需要用到的相关方法有： b.针对有转移函数的PID调整方法主要有系统辨识法以及波德图法及根轨迹法。 (3) 将此次设计过程中完成的PID控制器应用的相关的实例中，体现其控制功能（初步计划为温度控制器）第2页，共21页

第二章调试测试 2.1进度安排和采取的主要措施：前期：1、对于MA TLAB的使用方法进行系统的学习和并熟练运用MA TLAB的运行环境，争取能够熟练运用MA TLAB。 2、查找关于PID控制器的相关资料，了解其感念及组成结构，深入进行理论分析，并同步学习有关PID控制器设计的相关论文，对其使用的设计方法进行学习和研究。 3、查找相关PID控制器的应用实例，尤其是温度控制器的实例，以便完成最终的实际应用环节。中期：1、开始对PID控制器进行实际的设计和开发，实现在MATLAB的环境下设计PID控制器的任务。 2、通过仿真实验后，在剩余的时间内完成其与实际工程应用问题的结合，将其应用到实际应用中（初步计划为温度控制器）。后期：1、完成设计定稿。 2、打印以及答辩工作地准备。 2.2被控对象及控制策略 2.2.1被控对象本文的被控对象为某公司生产的型号为CK-8的电烤箱，其工作频率为50HZ，总功率为600W，工作范围为室温20℃-250℃。设计目的是要对它的温度进行控制，达到调节时间短、超调量为零且稳态误差在±1℃内的技术要求。在工业生产过程中，控制对象各种各样。理论分析和实验结果表明:电加热装置是一个具有自平衡能力的对象，可用二阶系统纯滞后环节来描述。然而，对于二阶不振荡系统，通过参数辨识可以降为一阶模型。因而一般可用一阶惯性滞后环节来描述温控对象的数学模型。所以，电烤箱模型的传递函数为：第3页，共21页

基于PID的恒温箱温度控制系统设计

基于PID的恒温箱温度控制系统设计（2008届） 2008年6月摘要本设计是恒温箱温度控制系统设计。可供各类实验室、医疗机构、食品加工、生产部门等使用。在周围温度不断变化条件下，使用恒温箱，可以使一定范围的温度恒定在特定温度下，从而适应生活和工作。控制的温度范围为50—1200C。恒温箱可以在线设定温度，并对温度进行实时数码显示。

设计内容包括硬件和软件两个部分。硬件主要由AT89S52单片机、DS18B20数字温度传感器、8155片外存储器、继电器，LED数码管和报警器等组成。电原理图包括数据采集、温度显示、键盘设定、温度控制和复位电路等几个模块。软件部分主要对PID算法进行了数学建模和编程。本设计由键盘电路输入设定温度信号给单片机，温度信号采集电路采集现场温度信号给单片机，单片机根据输入与反馈信号的偏差进行PID计算，输出控制信号给加温控制电路，实现加温和停止。当实际温度比设定温度大2摄氏度以上时，则清P1.3输出口，从而停止对电阻丝的加热。当实际温度比设定温度小2摄氏度以上时，取PID的最大值，实现全功率输出。在它们之间时，实现PID 算法控制，控制可控硅的接触时间，调节电阻丝功率。显示电路实现现场温度的实时监控。软件部分，采用PID控制和时间最优控制相结合的控制方案，实现了控制速度快、超调小、线性控制精度高和实现成本低等的优点。硬件部分采用单片机来实现温度控制，不仅具有控制方便、简单、灵活等优点，而且可以大幅度的提高被控温度的技术指标，从而大大提高产品的质量。关键词：恒温控制，单片机，数字PID算法 ABSTRACT The system of this design is the temperature controller of a constant temperature box.Can be provided as each kind of laboratory, medical treatment organization, food processing and produce the section etc. usage.Under the condition that the surroundings temperature continuously change, the usage constant temperature box, can make the temperature maintaining of the certain scope settle under the particular temperature, thus adapt the life and works.The temperature scope of the control is 50-120, The constant temperature box can with on-line enactment temperature, and carry on the solid hour to the temperature figures manifestation.When be placed in to set the appearance, figures tube manifestation enactment temperature,

基于PID锅炉温度控制系统设计..

基于PID的蒸汽锅炉控制系统设计摘要：本文是针对锅炉过热蒸汽温度控制系统进行的分析和设计，而对锅炉过热蒸汽的良好控制是保证系统输出蒸汽温度稳定的前提。所以本设计采用串级控制系统，这样可以极大地消除控制系统工作中的各种干扰因素，使系统能在一个较为良好的状态下工作，同时锅炉过热器出口蒸汽温度在允许的范围内变化，并保护过热器管壁温度不超过允许的工作温度。在本设计用到串级控制系统中，主对象为送入负荷设备的出口温度，副对象为减温器和过热器之间的蒸汽温度，通过控制减温水的流量来实现控制过热蒸汽温度的目的。关键词：蒸汽锅炉温度PID 串级控制 Boiler Control System Design Based on PID Abstract:This article is for the boiler overheated steam temperature control system analysis and design, and good control of superheated steam boiler steam temperature to ensure that the system output stable premise. This design uses a cascade control system, can greatly eliminate various interference factors in the control system work, so that the system can work in a relatively good state while the boiler superheater outlet steam temperature is within the allowed range, and protect the superheater tube wall temperature does not exceed the permissible operating temperature. In the design used cascade control system, the main object is sent to the load equipment outlet temperature.Vice object between the desuperheater and superheater steam temperature by controlling the flow of warm water reductions to achieve control

基于PLC的PID温度控制系统设计(附程序代码)

基于PLC的PID温度控制系统设计（附程序代码）摘要自动控制系统在各个领域尤其是工业领域中有着及其广泛的应用，温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。随着PLC技术的飞速发展，通过PLC对被控对象进行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向。温度控制系统广泛应用于工业控制领域，如钢铁厂、化工厂、火电厂等锅炉的温度控制系统。而温度控制在许多领域中也有广泛的应用。这方面的应用大多是基于单片机进行PID 控制, 然而单片机控制的DDC 系统软硬件设计较为复杂, 特别是涉及到逻辑控制方面更不是其长处, 然而PLC 在这方面却是公认的最佳选择。根据大滞后、大惯性、时变性的特点，一般采用PID调节进行控制。随着PLC功能的扩充，在许多PLC 控制器中都扩充了PID 控制功能, 因此在逻辑控制与PID控制混合的应用场所中采用PLC控制是较为合理的。本设计是利用西门子S7-200PLC来控制温度系统。首先研究了温度的PID调节控制，提出了PID的模糊自整定的设计方案，结合MCGS监控软件控制得以实现控制温度目的。关键词:PLC;PID;温度控制沈阳理工大学课程设计论文目录 1 引言...................................................................... (1)

1.1 温度控制系统的意义...................................................................... .. (1) 1.2 温度控制系统背景...................................................................... .................. 1 1.3 研究技术介绍...................................................................... .. (1) 1.3.1 传感技术...................................................................... (1) 1.3.2 PLC .................................................................... . (2) 上位机...................................................................... ............................1.3.3 3 1.3.4 组态软件...................................................................... ........................ 3 1.4 本文研究对象...................................................................... .. (4)