退火爐溫度控制系統(tǒng)課程設計

1、<p><b>　　本科生課程設計</b></p><p>　　題 目： 退火爐溫度控制系統(tǒng) </p><p>　　課 程： 電力拖動自動控制系統(tǒng) </p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 </p><p>　

2、　班 級： 電氣1101 </p><p>　　學 號： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　完成

3、日期： </p><p><b>　　第 一 部 分</b></p><p><b>　　任</b></p><p><b>　　務</b></p><p><b>　　書</b></p><p

4、>　　電力拖動自動控制系統(tǒng)課程設計任務書</p><p><b>　　一、課程設計的目的</b></p><p>　　通過電力拖動自動控制系統(tǒng)的設計、了解一般交直流調速系統(tǒng)設計過程及設計要求，并鞏固交直流調速系統(tǒng)課程的所學內容，初步具備設計電力拖動自動控制系統(tǒng)的能力。為今后從事技術工作打下必要的基礎。</p><p><b>　

5、　二、課程設計的要求</b></p><p>　　1、熟悉交直流調速系統(tǒng)設計的一般設計原則，設計內容以及設計程序的要求。</p><p>　　2、掌握控制系統(tǒng)設計制圖的基本規(guī)范，熟練掌握電氣控制部分的新圖標。</p><p>　　3、學會收集、分析、運用自動控制系統(tǒng)設計的有關資料和數據。</p><p>　　4、培養(yǎng)獨立工作能力、

6、創(chuàng)造能力及綜合運用專業(yè)知識解決實際工程技術問題的能力。</p><p><b>　　三、課程設計的內容</b></p><p>　　完成某一給定課題任務，按給出的工藝要求、運用變頻調速對系統(tǒng)進行控制。</p><p>　　四、進度安排： 共1.5周</p><p>　　本課程設計時間共1.5周，進度安排如下：</p

7、><p>　　1、設計準備，熟悉有關設計規(guī)范，熟悉課題設計要求及內容。（1.5天）</p><p>　　2、分析控制要求、控制原理設計控制方案（1.5天）</p><p>　　3、繪制控制原理圖、控制流程圖、端子接線圖。（2天）</p><p>　　4、編制程序、梯形圖設計、程序調試說明。（1.5天）</p><p>　　

8、5、整理圖紙、寫課程設計報告。（1.5天）</p><p>　　五、課程設計報告內容</p><p>　　完成下列課題的課程設計及報告（課題工藝要求由課程設計任務書提供）</p><p><b>　　退火爐溫度控制系統(tǒng)</b></p><p><b>　　六、參考書</b></p>&

9、lt;p>　　1、陳伯時主編 電力拖動自動控制系統(tǒng)(第二版) 機械工業(yè)出版社 1992</p><p>　　2、陳伯時, 陳敏遜 交流調速系統(tǒng) 機械工業(yè)出版社 1998</p><p>　　3、張燕賓著 SPWM變頻調速應用技術   機械工業(yè)出版社 1997</p><p>　　4、王兆義主編 《可編程控制器教程》 主

10、編</p><p>　　5、徐世許主編 《可編程控制器教程原理、應用、網絡》 主編</p><p>　　6、《工廠常用電氣設備手冊》（第2版）上、下冊 中國電力出版社</p><p><b>　　第 二 部 分</b></p><p><b>　　課</b></p><p

11、><b>　　程</b></p><p><b>　　設</b></p><p><b>　　計</b></p><p><b>　　報</b></p><p><b>　　告</b></p><p>&

12、lt;b>　　目錄</b></p><p>　　一、退火爐溫度控制系統(tǒng)概述1</p><p>　　二、控制系統(tǒng)方案設計2</p><p>　　2.1控制原理方案2</p><p>　　2.2主電路設計3</p><p>　　三、控制系統(tǒng)器件選擇4</p><p>　　

13、3.1溫度變送器的選擇4</p><p>　　3.1.1 SBWR熱電偶溫度變送器介紹4</p><p>　　3.1.2 SBWR技術參數4</p><p>　　3.1.3最后確定溫度變送器的型號、類別：6</p><p>　　3.2 PLC的選型6</p><p>　　3.2.1 PLC選型要求6<

14、/p><p>　　3.2.2 PLC及其擴展模塊選擇結果8</p><p>　　3.3變頻器的選型9</p><p>　　3.3.1變頻器選型要求9</p><p>　　3.3.2變頻器參數設置11</p><p>　　四、PLC外部接線圖15</p><p>　　五、 PLC實現PID的

15、控制方式16</p><p>　　5.1 PLC的PID程序介紹16</p><p>　　5.2 PID梯形圖程序18</p><p>　　六、小結與體會20</p><p><b>　　參考文獻21</b></p><p>　　一、退火爐溫度控制系統(tǒng)概述</p><

16、p>　　退火爐溫度控制系統(tǒng)由一臺上位機操作臺、一臺SIEMENS S7-200 PLC控制柜、一臺變頻器控制柜，3臺風機，3臺水煤漿輸送泵組成。 加熱段的三個爐段，各段于爐頂設一支熱電偶，根據熱電偶采集的爐溫信號，與設定值比較，經PID計算后輸出控制信號變頻器調節(jié)水煤漿流量，改變燒嘴的輸出功率，實現溫度自動控制。同時根據助燃風量的改變及空/燃比例閥的配比，手動調節(jié)助燃風流量燃氣的流量，實現最佳空/燃配比。</p>&

17、lt;p>　　本系統(tǒng)裝有3套熱電偶反饋的閉環(huán)流量控制系統(tǒng)，分別控制3臺3.7KW變頻器調節(jié)3臺水煤漿輸送泵化工泵轉速，改變燒嘴的輸出功率，實現溫度自動控制。滿足退火爐的工藝要求、溫度實時顯示。</p><p>　　1)分析控制要求、控制原理設計控制方案；畫出溫度自動控制系統(tǒng)結構框圖；</p><p>　　2) PLC、變頻器、溫度傳感器的選擇； </p><p&g

18、t;　　3) 畫出該控制系統(tǒng)的原理圖。(主電路、plc控制電路、變頻器控制電路)</p><p>　　4) PID原理分析與選用；PID在PLC中實現。</p><p>　　二、控制系統(tǒng)方案設計</p><p><b>　　2.1控制原理方案</b></p><p>　　整個控制系統(tǒng)由一臺上位機操作臺、一臺SIEMENS

19、 S7-200 PLC控制柜、一臺變頻器控制柜，3臺風機，3臺水煤漿輸送泵組成。</p><p>　　圖（2）退火爐控制系統(tǒng)原理組成</p><p>　　退火過程是個非常復雜的過程，受各種因素的影響，因此不能采用開環(huán)控制，容易產生穩(wěn)態(tài)誤差，而PID控制可以很好的消除穩(wěn)態(tài)誤差因此事較好的選擇。具體控制過程為：由熱電偶采集爐體溫度，經溫度變送器將溫度信號轉換為電信號送往PLC，PLC根據PID

20、算法，計算出需要控制的對象該變量，經由變頻器控制電動機的轉速從而調節(jié)水煤漿的流量，從而控制爐體的溫度。</p><p>　　圖（3）閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)原理框圖</p><p><b>　　2.2主電路設計</b></p><p>　　主電路部分為一臺PLC控制三臺變頻器，分別用PLC的KM1、KM2、KM3三個輸出觸點控制變頻器的投切。PLC電源

21、由變壓器提供。</p><p><b>　　圖（4）主電路圖</b></p><p>　　三、控制系統(tǒng)器件選擇</p><p>　　3.1溫度變送器的選擇</p><p>　　3.1.1 SBWR熱電偶溫度變送器介紹</p><p>　　SBWR熱電偶溫度變送器、SBWZ熱電阻溫度變送器是DDZ-

22、S系列儀表中的現場安裝式溫度變送單元。它采用二線傳送方式（兩根導線作為電源輸入，信號輸出的公用傳輸線）。將熱電偶、熱電阻信號變換成輸入電信號或被測溫度或成線性的4～20mA的輸出信號，變送器可以安裝于熱電偶、熱電阻的接線盒內與之形成一體化結構。它作為新一代測溫儀表可廣泛應用于冶金、石油化工、電力、輕工、紡織、食品、國防以及科研等工業(yè)部門。 二、兩線制熱電阻溫度變送器，其特點是采用兩線傳輸，即電源與輸出信號共用相同的兩根普通導線。變送器把

23、測溫元件所測得的微弱信號直接放大成(4～20)mA DC信號，遠傳給控制室儀表，作指示、記錄、調節(jié)之用，組成各種各樣的檢測，控制系統(tǒng)</p><p>　　3.1.2 SBWR技術參數</p><p>　　一、輸入信號： 熱電阻 Pt100、Cu50、Cu100,測量間距10℃以上任何溫度范圍 輸出信號：電流:(4～20)mA DC  電壓:(1

24、～5)V DC 輸出阻抗：250Ω 允許負載變化0～500Ω 基本誤差：±0.1%、±0.5% 熱電阻溫變 溫度漂移：±0.1%/10℃　熱電阻溫度 傳輸方式：兩線制傳輸 工作環(huán)境溫度： 溫度 -10～75℃ 濕度 ≤90% 電 源：24V DC±10%(或配電器、安全柵供電) 功 耗

25、：≤0.5W,</p><p><b>　　二、溫度變送器特點</b></p><p>　　1、采用環(huán)氧樹脂密封結構，因此抗震、耐溫，適合在惡劣現場環(huán)境中安裝使用。</p><p>　　2、現場安裝于熱電阻、熱電偶的接線盒內，直接輸出4～20mA，這樣既省去較貴的補償導線費用，又提高了信號長距離傳送過程中的抗干擾能力。</p>&

26、lt;p>　　3、精度高、功耗低、使用環(huán)境溫度范圍寬、工作穩(wěn)定可靠。</p><p>　　4、量程可調，并具有線性化較正功能，熱電偶溫度變送器具有冷端自動補償功能。應用面廣，既可與熱電偶、熱電阻形成一體化現場安裝結構，也可作為功能模塊安裝入檢測設備中。</p><p><b>　　三、主要技術指標：</b></p><p>　　1、輸入：

27、熱電阻Pt100、Cu50、Cu100 熱電偶K、E、S、B、T、J、N2、輸出：在量程范圍內輸出4～20mA直流信號可與熱電阻溫度計的輸出電阻信號成線性，可與熱電阻溫度計的輸入溫度信號成線性；可與熱電偶輸入的毫伏信號成線性，也可與熱電偶溫度計的輸入溫度信號成線性。</p><p>　　2、基本誤差：±0.2%、±0.5%4、傳送方式：二線制</p><p>　　3、變

28、送器工作電源電壓最低12V，最高35V，額定工作電壓24V。 </p><p>　　4、負載：極限負二載電阻按下式計算RL（max）=50×（Vmm-12） 即24V時負載電阻可在0～600Ω范圍內選用）額定負載250Ω。注：量程可調式變送器，改變量程時零點與滿度需反復調試；電偶型變送器在調試前須預熱30分鐘。7、環(huán)境溫度影響≤0.05%1℃8、正常工作環(huán)境：a、環(huán)境溫度 -25℃～+80℃b、相對濕度

29、5%～95%c、機械振動f≤55Hz振幅＜0.15mm</p><p><b>　　四、接線方式：</b></p><p>　　熱電阻三線制變送器安裝接線圖熱電阻二絲制變送器安裝接線圖熱電偶變送器安裝接線圖導軌式變送器安裝接線圖一體化液晶顯示變送器接線圖</p><p>　　□熱電偶溫度變送器校驗步驟</p><p>　

30、　1、校驗時，在輸入端接入電位差計，輸出信號為電動勢，在輸出端接上24VDC穩(wěn)壓電源并串接上標準電流表。</p><p>　　2、調零：反接信號輸入線，使電位差計輸出校驗現場室溫對應電動勢，調整電位器Z，使電流表讀數為4mA。</p><p>　　3、調滿：正接信號輸入線，使電位差計輸出滿量程對應電動勢，調整電位器S，使電流表讀數為20mA。（該電動勢為滿度電動勢減去室溫對應電動勢后的值）

31、例：在校驗現場室溫為7℃，輸入信號為K，量程為0～1000℃的溫度變送器標定，通過查表得知7℃對應電動勢為0.277mV，1000℃對應電動勢這41.269mV,反接后，電位差計輸出0.277mV，調整電位器Z，使電流表讀數為4mA；正接后電位差計輸出讀數為40.992mV（41.269mV～0.277mV），調整電位器S，使電流表讀數為20mA。</p><p>　　五、熱電阻溫度變送器校驗步驟</p&g

32、t;<p>　　1、標定時，按以上典型接線圖接線，在輸入端接入標準電阻箱（如ZX-25a），在輸出端接上24VDC穩(wěn)壓電源并串接上標準電流表。</p><p>　　2、改變信號源發(fā)生器（電阻箱），使之等于量程的下限值，調整電位器Z，使電流表的讀數為4mA，改變信號源，使之等于量程的上限值，調整電位器S，使電流表的讀數為20mA即可。例：輸入型號為Pt100量程為0～100℃的溫度變送器。正確接線后，

33、電阻箱輸出100Ω，調整電位器Z，使電流表讀數為4mA；電阻箱輸出讀數為138.50Ω(即熱電阻在100℃時相對應的電阻值），調整電位器S，使電流表的讀數為20mA。</p><p>　　3.1.3最后確定溫度變送器的型號、類別： </p><p>　　3.2 PLC的選型</p><p>　　3.2.1 PLC選型要求</p><p>　　

34、一、輸入輸出（I/O）點數的估算 I/O點數估算時應考慮適當的余量，通常根據統(tǒng)計的輸入輸出點數，再增加10%～20%的可擴展 余量后，作為輸入輸出點數估算數據。實際訂貨時，還需根據制造廠商PLC的產品特點，對輸入輸出點數進行圓整。 二、存儲器容量的估算 存儲器內存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數字量I/O點數的10～15倍，加上模擬I/O點數的100倍，以此數為內存的

35、總字數（16位為一個字），另外再按此數的25%考慮余量。 三、控制功能的選擇 該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。 </p><p>　　四、機型的選擇 (一)PLC的類型 PLC按結構分為整體型和模塊型兩類，按應用環(huán)境分為現場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應用角度出發(fā)，通?？砂纯刂?/p>

36、功能或輸入輸出點數選型。 (二)輸入輸出模塊的選擇 輸 入輸出模塊的選擇應考慮與應用要求的統(tǒng)一。例如對輸入模塊，應考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應用要求。對輸出模塊，應考慮選用的 輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應時間較長等特點；可控硅輸出模塊適用于開關頻繁，電感性低功率因數負荷場合， 但價格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等

37、，與應用要求應一致。 (三)電源的選擇 PLC的供電電源，除了引進設備時同時引進PLC應根據產品說明書要求設計和選用外，一般PLC的供電電源應設計選用220VAC電源，與國內電網電壓一致。重要的應用場合，應采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。 如果PLC本身帶有可使用電源時，應核對提供的電流是否滿足應用要求，否則應</p><p>　　根據系統(tǒng)所需I/O點數，系統(tǒng)程序所需存儲容量以及系統(tǒng)需

38、要用PID進行調節(jié)，</p><p>　　3.2.2 PLC及其擴展模塊選擇結果</p><p>　　最后經過校驗，選擇西門子S7-200PLC, CPU為221，模擬量輸入輸出模塊為EM 235 CN。</p><p>　　圖（5）EM 235 CN端口連接圖</p><p><b>　　3.3變頻器的選型</b>&l

39、t;/p><p>　　3.3.1變頻器選型要求</p><p>　　采用變頻的目的；恒壓控制或恒流控制等。 　　</p><p>　　變頻器的負載類型；如葉片泵或容積泵等，特別注意負載的性能曲線，性能曲線決定了應用時的方式方法。 　　</p><p>　　變頻器與負載的匹配問題； 　　</p><p>　　電壓匹配；變頻器

40、的額定電壓與負載的額定電壓相符。 　　</p><p>　　電流匹配；普通的離心泵，變頻器的額定電流與電機的額定電流相符。對于特殊的負載如深水泵等則需要參考電機性能參數，以最大電流確定變頻器電流和過載能力。 　　</p><p>　　轉矩匹配；這種情況在恒轉矩負載或有減速裝置時有可能發(fā)生。 　　4、在使用變頻器驅動高速電機時，由于高速電機的電抗小，高次諧波增加導致輸出電流值增大。因此用于高

41、速電機的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機的選型。 　　</p><p>　　變頻器如果要長電纜運行時，此時要采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，避免變頻器出力不足，所以在這樣情況下，變頻器容量要放大一檔或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。 　　</p><p>　　綜合以上情況，選擇MICROMASTER 420，經校驗，滿足要求。</p><p>　　MIC

42、ROMASTER 420框圖如下：</p><p>　　圖（6）MICROMASTER 420框圖</p><p>　　3.3.2變頻器參數設置</p><p><b>　　1、控制方式選擇 </b></p><p>　　變頻器控制方式的選擇由負荷的力矩特性所決定，電動機的機械負載轉矩特性根據下列關系式決定： p= t

43、n/ 9550 </p><p>　　式中：p--電動機功率(kw) </p><p>　　t--轉矩(n·m) </p><p>　　n--轉速(r/ min) </p><p>　　轉矩t與轉速n的關系根據負載種類大體可分為3種。 </p><p>　　(1) 即使速度變化轉矩也不大變化的恒轉矩負載，此類

44、負載如傳送帶、起重機、擠壓機、壓縮機等。 </p><p>　　(2) 隨著轉速的降低，轉矩按轉速的平方減小的負載。此類負載如風機、各種液體泵等。 </p><p>　　(3) 轉速越高，轉矩越小的恒功率負載。此類負載如軋機、機床主軸、卷取機等。 </p><p>　　變頻器提供的控制方式有v/f控制、矢量控制、力矩控制。v/f控制中有線性v/f控制、拋物線特性v/

45、f控制。將變頻器參數p1300設為0，變頻器工作于線性 v/f控制方式，將使調速時的磁通與勵磁電流基本不變。適用于工作轉速不在低頻段的一般恒轉矩調速對象。 </p><p>　　將p1300設為2，變頻器工作于拋物線特性v/f控制方式，這種方式適用于風機、水泵類負載。這類負載的軸功率n近似地與轉速n的3次方成正比。其轉矩m近似地與轉速n的平方成正比。對于這種負載，如果變頻器的v/f特性是線性關系，則低速時電機的許

46、用轉矩遠大于負載轉矩，從而造成功率因數和效率的嚴重下降。為了適應這種負載的需要，使電壓隨著輸出頻率的減小以平方關系減小，從而減小電機的磁通和勵磁電流，使功率因數保持在適當的范圍內。 </p><p>　　可以進一步通過設置參數使v/f控制曲線適合負載特性。將p1312在0至250之間設置合適的值，具有起動提升功能。將低頻時的輸出電壓相對于線性的v/f曲線作適當的提高以補償在低頻時定子電阻引起的壓降導致電機轉矩減小

47、的問題。適用于大起動轉矩的調速對象。 </p><p>　　變頻器v/f控制方式驅動電機時，在某些頻率段，電機的電流、轉速會發(fā)生振蕩，嚴重時系統(tǒng)無法運行，甚至在加速過程中出現過電流保護，使得電機不能正常啟動，在電機輕載或轉矩慣量較小時更為嚴重。可以根據系統(tǒng)出現振蕩的頻率點，在v/f曲線上設置跳轉點及跳轉頻帶寬度，當電機加速時可以自動跳過這些頻率段，保證系統(tǒng)能夠正常運行。從p1091至p1094可以設定4個不同的跳

48、轉點，設置p1101確定跳轉頻帶寬度。 </p><p>　　有些負載在特定的頻率下需要電機提供特定的轉矩，用可編程的v/f控制對應設置變頻器參數即可得到所需控制曲線。設置p1320、p1322、p1324確定可編程的v/f 特性頻率座標，對應的p1321、p1323、p1325為可編程的v/f 特性電壓座標。 </p><p>　　參數p1300設置為20，變頻器工作于矢量控制。這種控制

49、相對完善，調速范圍寬，低速范圍起動力矩高，精度高達0.01%，響應很快，高精度調速都采用svpwm矢量控制方式。 </p><p>　　參數p1300設置為22，變頻器工作于矢量轉矩控制。這種控制方式是目前國際上最先進的控制方式，其他方式是模擬直流電動機的參數，進行保角變換而進行調節(jié)控制的，矢量轉矩控制是直接取交流電動機參數進行控制，控制簡單，精確度高。 </p><p><b>

50、;　　2、快速調試 </b></p><p>　　在使用變頻器驅動電機前，必須進行快速調試。參數p0010設為1、p3900設為1，變頻器進行快速調試，快速調試完成后，進行了必要的電動機數據的計算，并將其它所有的參數恢復到它們的缺省設置值。在矢量或轉矩控制方式下，為了正確地實現控制，非常重要的一點是，必須正確地向變頻器輸入電動機的數據，而且，電動機數據的自動檢測參數p1910必須在電動機處于常溫時進行

51、。當使能這一功能 (p1910 =1)時，會產生一個報警信號a0541，給予警告，在接著發(fā)出on 命令時，立即開始電動機參數的自動檢測。 </p><p>　　3、加減速時間調整 </p><p>　　加速時間就是輸出頻率從0上升到最大頻率所需時間，減速時間是指從最大頻率下降到0所需時間。加速時間和減速時間選擇的合理與否對電機的起動、停止運行及調速系統(tǒng)的響應速度都有重大的影響。加速時間設置

52、的約束是將電流限制在過電流范圍內，不應使過電流保護裝置動作。電機在減速運轉期間，變頻器將處于再生發(fā)電制動狀態(tài)。傳動系統(tǒng)中所儲存的機械能轉換為電能并通過逆變器將電能回饋到直流側?；仞伒碾娔軐е轮虚g回路的儲能電容器兩端電壓上升。因此，減速時間設置的約束是防止直流回路電壓過高。加減速時間計算公式為： </p><p>　　加速時間:ta=(jm+jl)n/9.56(tma-tl) </p><p&

53、gt;　　減速時間:tb=(jm+jl)n/9.56(tmb-tl) </p><p>　　式中：jm 一 電機的慣量 </p><p>　　jl - 負載慣量 </p><p><b>　　n - 額定轉速 </b></p><p>　　tma- 電機驅動轉矩 </p><p>　　tmb -

54、電機制動轉矩 </p><p>　　tl - 負載轉矩 </p><p>　　加減速時間可根據公式算出來，也可用簡易試驗方法進行設置。首先，使拖動系統(tǒng)以額定轉速運行(工頻運行)，然后切斷電源，使拖動系統(tǒng)處于自由制動狀態(tài)，用秒表計算其轉速從額定轉速下降到停止所需要的時間。加減速時間可首先按自由制動時間的1/2~1/3進行預置。通過起、停電動機觀察有無過電流、過電壓報警，調整加減速時間設定值，

55、以運轉中不發(fā)生報警為原則，重復操作幾次，便可確定出最佳加減速時間。 </p><p><b>　　4、轉動慣量設置 </b></p><p>　　電機與負載轉動慣量的設置往往被忽視，認為加減速時間的正確設置可保證系統(tǒng)正常工作。其實，轉動慣量設置不當會使得系統(tǒng)振蕩，調速精度也會受到影響。轉動慣量公式： </p><p>　　j=t/dω/dt &

56、lt;/p><p>　　電機與負載轉動慣量的獲得方法一樣，讓變頻器工作頻率在合適的值，5～10hz。分別讓電機空載和帶載運行，讀出參數r0333額定轉矩和r0345電動機的起動時間，再將變頻器工作頻率換算成對應的角速度，代入公式，計算得出電機與負載轉動慣量。設置參數p0341(電動機的慣量)與參數p0342(驅動裝置總慣量 / 電動機慣量的比值)，這樣變頻器就能更好的調速。</p><p>　

57、　西門子變頻器M420實現PID調節(jié)參數設置： </p><p>　　注意：端子18旁的AIN1拔到ON，5-9端子短接＋P2285延時啟動， </p><p>　　9端=24V,28端=0V 28與4短接 </p><p>　　壓力信號直接接入3端＋和4端－，兩線制（有源）4-20MA輸入 </p><p>　　P756 ==2 選擇4-2

58、0MA輸入 </p><p>　　P757 ==4 最小值4MA </p><p>　　P759 ==20 最大值20MA </p><p>　　P761 ==4 死區(qū)為4MA </p><p>　　P1000==1 頻率設定的選擇 即為面板 </p><p>　　P2200==1 允許PID進行閉環(huán)控制 </p

59、><p>　　P2231==1 PID設定值的保存 </p><p>　　P2240==52% （PID-MOP面板的設定值，允許用戶以[%]值的形式 </p><p>　　設定數字的PID設定值 </p><p>　　P2253==2250 （已激活的PID設定值） </p><p>　　P2257==20S 加速時間

60、</p><p>　　P2258==20S 減速時間 </p><p>　　P2264==755.0 （模擬量輸入1設定值） </p><p>　　P2280==0.5 （PID比例增益系數）－－經驗值 </p><p>　　P2285==10S （PID積分時間）－－經驗值 </p><p><b>　　P

61、2800==1 </b></p><p><b>　　P2802==1 </b></p><p>　　P2849==722.0 </p><p>　　P2850==5秒 </p><p>　　P2851==2 0</p><p>　　四、PLC外部接線圖</p><

62、p>　　PLC控制線路如圖（7）所示，控制主電動機、空氣壓縮機正常運行、停車，以及控制變頻器的投入與切出。PLC經過PID運算后，得到控制量輸出給變頻器的數字輸入端，控制主電動機的升、降速。</p><p>　　圖（7）PLC接線圖</p><p>　　五、 PLC實現PID的控制方式</p><p>　　5.1 PLC的PID程序介紹</p>

63、<p>　　1. PLC-PID控制器的實現</p><p>　　本文以西門子S7-200PLC為例，說明PID控制的原理及PLC的PID功能指令的使用及控制功能的實現。</p><p>　　2. PID控制器的數字化</p><p>　　PLC的PID控制器的設計是以連續(xù)系統(tǒng)的PID控制規(guī)律為基礎，將其數字化寫成離散形式的PID控制方程，再跟據離散方程進

64、行控制程序設計。</p><p>　　在連續(xù)系統(tǒng)中，典型的PID閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖7所示。圖7sp(t)是給定值，pv(t)是反饋量，c(t)是系統(tǒng)的輸出量，PID控制的輸入輸出關系式為:</p><p><b>　　式中:</b></p><p>　　M(t)—控制器的輸出量，M0為輸出的初始值;</p><p>　　e

65、(t)=sp(t)-pv(t)－誤差信號;</p><p><b>　　KC比例系數;</b></p><p>　　TI－積分時間常數;</p><p>　　TD－微分時間常數。</p><p>　　圖（7） 連續(xù)閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖</p><p>　　式(1)的右邊前3項分別是比例、積分、微分部

66、分，它們分別與誤差，誤差的積分和微分成正比。如果取其中的一項或兩項，可以組成P、PD或PI控制器。</p><p>　　假設采樣周期為TS，系統(tǒng)開始運行的時刻為t＝0，用矩形積分來近似精確積分，用差分近似精確微分，將公式1離散化，第n次采樣時控制器的輸出為: (2)</p><p><b>　　式中:</b></p><p>　　en-1－第n

67、-1次采樣時的誤差值;</p><p><b>　　KI－積分系數;</b></p><p><b>　　KD－微分系數。</b></p><p>　　基于PLC的閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖2所示。圖中的虛線部分在PLC內。其中spn、pvn、en、Mn分別為模擬量在sp(t)、pv(t)、e(t)、M(t)在第n次采樣時的數字量。

68、</p><p>　　圖（8） PLC閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖 </p><p>　　在許多控制系統(tǒng)內，可能只需要P、I、D中的一種或兩種控制類型。如可能只要求比例控制或比例與積分控制，通過設置參數可對回路進行控制類型進行選擇。</p><p>　　3. 輸入輸出變量的轉換</p><p>　　PID控制有兩個輸入量:給定值(sp)和過程變量(pv

69、)。多數工藝要求給定值是固定的值，如加熱爐溫度的給定值。過程變量是經A/D轉換和計算后得到的被控量的實測值，如加熱爐溫度的測量值。給定值與過程變量都是與被控對象有關的值，對于不同的系統(tǒng)，它們的大小、范圍與工程單位有很大的區(qū)別。應用PLC的PID指令對這些量進行運算之前，必須將其轉換成標準化的浮點數(實數)。</p><p>　　同樣，對于PID指令的輸出，在將其送給D/A轉化器之前，也需進行轉換。</p&g

70、t;<p>　　5.2 PID梯形圖程序</p><p>　　PID程序基于EM 235 CN擴展模塊設計</p><p><b>　　圖（9）PID程序</b></p><p><b>　　六、小結與體會</b></p><p>　　經過一周半的時間，本次課程設計終于結束了，本次課程

71、設計我們的題目是退火爐溫度控制系統(tǒng)設計，剛開始的時候我們對這個課題是毫無頭緒，完全不知道是什么意思，當然之前對退火爐溫度控制系統(tǒng)有所耳聞，因為之前學過電力拖動和PLC這兩門課，不過學的不精，就跟天書一樣，開始我們什么也不知道所以也沒有什么感覺，后來我們經過對這個課題的深入了解，越來越感覺到這個課題的難度，好在我們組學霸比較多，經過我們的共同協(xié)作理解，本次課程設計圓滿完成任務。</p><p>　　老師在課設的第

72、一節(jié)課給我們布置任務時，我感覺我們的題目很簡單?？墒沁M一步做分析后我們發(fā)現1、思路不明確，根本不知道從什么地方入手；2、基礎知識不扎實，發(fā)現很多概念都模糊了。當我們靜下心來，認真理解題目并規(guī)劃好做題步驟，就發(fā)現原來目標還是很明確的。首先，我們把有關電力拖動這門課的基本知識重新復習了一遍，然后我們經過多方查閱資料，將課程設計的大體步驟列出。最后將每一步的工作都具體化，就這樣我們一步步完成了課程設計。</p><p>

73、;　　本次課程設計共用了一周半的時間，在這一周半的時間里我們共同努力，不會的知識就去用圖書館查資料或者上網查資料，不斷的探索，解決一個個疑點，在這個過程中，我們掌握了課題上一知半解沒有掌握的東西，對電力拖動自動控制系統(tǒng)更加了解和理解了。</p><p>　　通過這次電力拖動自動控制系統(tǒng)課程設計，我們不僅更加深刻地理解電力拖動自動控制系統(tǒng)這門課，更進一步提高了我們綜合運用知識的能力。通過課程設計將所學到的專業(yè)知識聯(lián)

74、系在一起，我們明白了理論知識的重要性和應用范圍的寬廣，加深了對專業(yè)、對工程設計的理解。更加重要的是我們認識到做事要有耐心，切忌浮躁。</p><p>　　本次課程設計最大的收獲是我在課程設計中體會到了團隊合作的重要性。古語有云：眾人拾柴火焰高。當思路卡殼時，大家一起討論，很快便會有比較好的解決辦法，在此也感謝我們組所有成員對我的幫助。</p><p><b>　　參考文獻<

75、/b></p><p>　　1.陳伯時主編 電力拖動自動控制系統(tǒng)(第二版), 機械工業(yè)出版社1992</p><p>　　2.陳伯時, 陳敏遜. 交流調速系統(tǒng)，機械工業(yè)出版社1998</p><p>　　3.張燕賓著 SPWM變頻調速應用技術 ，機械工業(yè)出版社1997</p><p>　　4.王兆義主編·