电烤箱温度控制系统

电烤箱温度控制系统电烤箱的炉温控制系统设计学院名称：摘要PID控制用途广泛、使用灵活，已有系列化产品，使用中只需设定三个参数 (Kp，Ti和Td)即可。在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。在工厂，总是能看到许多回路都处于手动状态，原因是很难让过程在“自动”模式下平稳工作。由于这些不足，采用PID的工业控制系统总是受产品质量、安全、产量和能源浪费等问题的困扰。PID参数自整定就是为了处理PID参数整定这个问题而产生的。现在，自动整定或自身整定的PID控制器已是商业单回路控制器和分散控制系统的一个标准单回路温度控制系统主要由计算机，采样板卡，控制箱，加热炉体组成。是由计算机完成温度采样，控制算法，输出控制，监控画面等主要功能。控制箱装有温度显示与变送仪表，控制执行机构，控制量显示，手控电路等。加热炉体由烤箱改装，较A元件和变送器组成。本实验控制系统主要由计算机、电烤箱、智能控制仪表、固态继电器、通讯模块、第1章课程设计目的与任务通过过程控制系统课程设计这一教学实践环节，使学生能在学完自动检测技术及仪表、过程控制仪表、过程控制系统等课程以后，能够灵活运用相关基本知识和基本养学生解决实际问题的能力。在基本掌握过程控制常规控制方案的工作原理及参数整定步骤的基础上，针对一具体要求：图温度试验系统功能结构图图控制箱面板(单套控制系统)第2章炉温控制系统的组成2.1设计所需设备及参考资料制系统训教程说明书2.2炉温控制系统硬件组成块、于控制箱上。监控计算机通过串行通讯与温度控制器(单回路控制器)连接，实现数据烤号本实验的检测元件为热电阻pt100。热电阻最大的特点是工作在中低温区，性能稳定，测量精度高。本系统中电炉的温度被控制在0~300度之间，为了留有余地，我们要将温度的范围选在0~400度，它为中低温区，所以本系统选用的是热交流固态继电器是一种无触点通断电子开关,为四端有源器件。其中两个端子为输入控制端,另外两端为输出受控端,中间采用光电隔离,作为输入输出之间电气隔离(浮空)。在输入端加上直流或脉冲信号,输出端就能从关断状态转变成导通状态(无信号时呈阻断状态),从而控制较大负载。整个器件无可动部件及触点,可实现相当于常用的机械式电磁继电器一样的功能。固态继电器如图所示，电压数显表如图所示。图固态继电器如下：(1)智能控制仪表CD901的规格型号说明：PV：输入值(如：读入烤箱的温度值)SV：手动给定或程序给定值)出(加热侧)出(冷却侧)CD说明：F：PID动作及自动演算(逆)D：PID动作及自动演算(正)W：加热/冷却动作及自动演算(水冷)A：加热/冷却动作及自动演算(风冷)设定数据：测定值(PV)：来自被控对象的当前值设定值(SV)：与输入范围同样加热侧比例带(P)：1~全距~全距冷却侧比例带(Pc)：为P的1~1000%积分时间(I)：1~3600秒微分时间(D)1~3600秒加热侧比例周期(T)：1~100秒冷却侧比例周期(t)：1~100秒限制积分动作生效范围(ARW)：加热侧比例带(P)(3)CD901工作原理字通讯、正动作、逆动作、温度报警(加热器断线报警、控制环断线报警)等功能，2.3试验装置连线步骤按照实验装置面板上的连线原理图将系统运行时的线路连接上，连线原理图如图面板上的连线原理图硬手动(手动给定)连线：硬手动时分别连接至调压模块接线柱③、④；2.4炉温控制系统硬件工作原理主机电源箱、多功能检测实验装置、光电转速传感器-光电断续器(已装在转动源上)、转动源。图可控硅输入输出关系置入计算机，两路信号近似线性比例约为60。计算机经过计算处理，得到新的控制第3章人机界面制作软件系统的开发要达到以下功能要求：，其范围为0~5V，即实现A/D功能；UkVDA能；令设计方便清晰的人机画面；令可以进行开环实验，并绘制加热炉升温曲线；令编程实现对采集到的数据进行滤波；示：图组态王工程管理器：图新建工程向导之一：图新建工程向导之二：图新建工程向导之三：图组态王工程管理器双击新建的工程，由于未安装加密狗，所以会有以下提示，只能在演示方式下进入开发环境，开发环境连续使用两个小时后自动关闭，必须重新启动组态图进入开发环境提示按照相应的提示操作后，弹出工程浏览器窗口、画面制作开发系统和组态王信息窗口，然后就可以进行下一步的工作了。 (1)制作“进入系统”画面，画面内容主要包括标题、系统简要说明、系统实物示意图和画面选择。选中工程浏览器左侧的画面，在右侧窗口中双击“新建”，出现新画面属性对话框，如下图所示：图新画面属性对话框 (2)制作“炉温实时控制系统”，主要包括：标题、参数设定、主要参数显示、系统画面在工程浏览器中单击数据库、数据词典(如图5-8)，在右边窗体中双击“新图模拟值输出连接变量名称变量类型连接设备数据类型寄存器PVCD901FLOATM0SVCD901FLOATM8AUTO_TUNINGCD901BITM15H_PCD901FLOATM17H_ICD901FLOATM18H_DCD901FLOATM19ONCD901CD901在建立好的画面上双击要建立动画连接的对象，会弹出“动画连接”窗口：画连接窗口，对于三个按钮分别输入：如下图所示：图按钮命令对话框为{}先单击菜单项“文件/全部存”，再单击菜单项“文件/切换到View”；就进入运行系始绘制温度采比例控制能迅速反应误差，从而减小误差，但比例控制不能消除稳态误差，比例fIDNichols)经验公式：fIDTDdt IPID分方程：j=0IDuk)的大幅度变化；增量式算算误差或计算PID程为： 流程图如图所示：4.4工程整定方法介绍的4:1衰减振荡(ψ=过程时的调节器比例带δ及过程衰减周期T，据经验公式计算出ss步骤是：TT→0，比例带6为一稍大的值；将系id求取ψ=时的振荡周期T结合此过程下的调节器比例带6，按表4-1计算出调节器的ss-1衰减曲线法计算公式规律P00作用，因此系统的稳定性将下降，为了仍然能得到ψ=的衰减率，就需将6放大倍后s时控制系统处于边界稳定状态，记下此状态下的比例带值，即临界比例带6以及振荡周期T，然KK动：id荡曲线(3)据记录曲线得振荡周期T，此状态下的调节器比例带为6，然后按表计算出KKP00后将系统程不令人验，直到步骤是：定性下降，这时应将比例带值6适当增大，一般为纯比例作用的倍。作阶跃扰动试接至固态继电器端，输出一个稳定电压X=220V(检测所得)。应曲线显示与上位机中，待温度最后稳定时保存数据。用绘图软件做出响应曲线如下图所示：图开环温度响应曲线图局部切线法求参示意图可得K：00x2200第5章实验测试与整定 (1)首先根据临届比例法，测出相应的比例系数，为左右，通过前文介绍计算方法 (2)如上曲线明显不符合实验目的，经检验，为测试比例值时出现死区，重新测图 (3)减小微分时间，进行微调。