重庆科技学院本科生毕业论文 目录
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摘要 ...................................................................... I ABSTRACT ................................................................. II
1 绪论 ................................................................ 1 1.1 本课题的目的及意义 ................................................ 1 1.2 国内外研究现状分析 ................................................ 1
1.2.1 传感器研究现状分析 ........................................... 2 1.2.2 PLC的研究现状分析 ........................................... 3 1.2.3 触摸屏研究现状分析 ........................................... 3 1.3 设计内容 .......................................................... 3 2 硬件设计 ................................................................ 5
2.1 传感器选择 ........................................................ 5 2.2 PLC选择 ........................................................... 6 2.3模拟量输入模块（AD转换模块） ...................................... 8 2.4 固态继电器 ........................................................ 9 2.5 触摸屏选择 ....................................................... 10 2.6 硬件设计图 ....................................................... 13 3 温度控制算法 ........................................................... 14
3.1 温度控制与PID运用 ............................................... 14 3.2 PID算法 .......................................................... 15 4.程序设计 ............................................................... 18
4.1程序设计流程图 .................................................... 18 4.2内存地址分配 ...................................................... 18 4.3 PID指令回路表 .................................................... 19 4.4程序设计 .......................................................... 20 5 WinCC flexible设计 .................................................... 26
5.1 创建一个新画面 ................................................... 26 5.2 组态画面对象 ..................................................... 27
5.2.1 变量的生成与组态 ............................................ 28 5.2.2 开关和按钮的生成与组态 ...................................... 28 5.3 画面设计 ......................................................... 29 6 系统调试 ............................................................... 30
6.1 PLC调试方法 ...................................................... 30 6.2 PLC调试结果 ...................................................... 33 7 结论 ................................................................... 37 参考文献 ................................................................. 38 致 谢 .................................................................... 39
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1 绪论
1.1 本课题的目的及意义
随着现代工业的快速发展，温度在工业生产的作用越来越重要，工厂需要对该工业生产中的温度进行系统的控制，如冶炼钢铁工业进程中，需要对刚刚出炉的钢铁进行热处理，还有各种反应炉、锅炉、加热炉等都需要进行温度的实时监控和控制温度的精确度，尤其在养殖行业里面，温度的偏差或许会直接导致养殖群的集体死亡。
温度是一个在日常生活、医院、环境、钢铁生产等众多行业的常见物理量。并且，在很多的行业温度控制的范围不是人能够靠近控制的，比如钢铁加热炉，几千摄氏度的高温，人根本无法靠近，或者有些地方根本不需要人为的去控制。现如今有很多加热炉只是采用简单的温度控制仪表和电路来控制温度，这样的控制很难达到控制要求，有很多的缺点。各个行业都存在不少这样的情况，因此设计一个比较通用的温度控制系统是非常有意义的，而对于控制，PLC能使操作更简单方便，也更显得现代化，并且它还能胜任很多危险的环境，所以，此设计选用PLC控制。
温度控制技术可以根据控制目标的不同分为两类：动态温度跟踪与恒值温度控制。什么是动态温度控制呢？其实就是预先绘制出温度变化的轨迹，然后控制系统温度随着此轨迹进行发展的控制系统。那什么又是恒温控制系统呢?相对无言，恒温就是温度恒定不变，由于外界因素可能导致温度的变化，此系统即是为了消除这些变化而达到一定波动范围调节温度的系统。从工业控制温度的变化来看，温控系统可以大致分为3种：
1.定值开关温度控制法； 2.PID线性温度控制法； 3.智能温度控制法；
本设计最终选择采用PID线性温度控制法来达到温度控制，因为这种最适合本设计的要求，且最容易实现。
1.2 国内外研究现状分析
大概从一九七几年左右，大量的工业生产环境都需要得到需要的温度环境，并且随着相应科学技术的快速发展，大量理论和设计的发展推动，国外在温度控制这个领域就一直不停的研究，并取得了大量的成果，尤其是在智能化控制系统，参数的自动整定以及自动适应等等众多方面取得硕果，其中尤以美国、英国、印度、日本等国在这方面的发展遥遥领先，不但满足本国的需求，还生产了大批量
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出口的，且性能强劲的控制器及相关仪表，并且在各行各业广泛应用，它们注意有以下几个特点：
1. 适应于大惯性、大滞后等复杂温度控制系统的控制；
2. 能在即使控制系统的数字模型都不容易建立的情况下也能使用的温度控制系统；
3. 他们采用智能控制、自动适应控制、误差控制等理论和世界先进的计算机技术设计的系统，能够处理过程复杂，参数易变的温度系统控制,能够应用于很多环境；
4.大多数的温度控制器都具备有参数的自动控制的功能。靠着他们领先世界的计算机先进技术，温度控制器不仅仅能够对控制对象的特性并且还能进行参数自动整定。而且有的还具有自学效仿的能力，它能根据以往经验和对象的变化，自动调整控制参数，以能更好的控制系统；
5. 并且国外的温度控制系统的控制精度已经非常高，抗干扰能力也非常强，他们现如今的发展方向已经是转向更高精度和智能化及缩小体积了；
在我们的国家，温度控制系统的已经在很多行业应用起来，但是在国内自己生产的温度控制仪器的技术水平还非常的低，能够达到的要求还很低，根本无法和国外如印度、日本相比。我们目前的水平还只是别人80年代左右的水平，相差甚大。稍稍能够拿得出去比较的PID控制及点位控制技术都只能适应一些简单的温度控制，难以在滞后、时变的高难度控制中应用。对于那些高难度的控制技术还不是很成熟，自产的此类商品根本无法和国外的相比较，也根本没有市场，靠着价格低廉苟延残喘。我们必须克服这些差距，随着我国的经济发展，并且加入WTO的影响，政府对企业也是非常的重视，相继创建了国家研发中心，并和企业合资，或让企业独资，合作等关系，促使我国的温度控制领域的迅猛发展。
1.2.1 传感器研究现状分析
作为信息技术的核心基础技术的传感技术，是当代所有发达国家都争相投资科研的重要技术，是在21世纪乃至很长一段时间都最优先发展的先进技术。该领域所涉及的知识非常广泛，它的研究和发展与其他行业科技也越来越关系紧密。
国外传感技术都是诞生成长于他们迅敏发展的工业化浪潮，并且多数是经过国家首先开创研究应用于军事、航天等领域的研究实验，最终带入了民用工业。随着工业不断的发展，电子、自动化、计算机技术等的不断进步，日本、美国等发达国家的传感器技术已经在国际市场起了领导地位。
而在我国传感器检测这方面技术的发展非常的停滞，要不是经过一次次的国家政策的鼓励，比如“六五”、“九五”，最终才得到了初步的进步，形成了传感器研发、生产和应用的体系，而且在某些地方取得了为世界瞩目的成果，如数
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控机床上的应用及工矿监控系统、仪器。但是，传感器在我国的总体情况依然是非常依赖国外的技术支持，我国大多数传感器产品还是进口于国外，自己生产的产品在市场的占有率非常低，主要是国内的创新和改进还很差。
1.2.2 PLC的研究现状分析
在西方发达国家，可编程控制器（PLC）都已经投入工业生产的使用，并且越来
越受到企业的欢迎，市场需求年年增长，据估计，1998年全球的可编程控制器（PLC）的市场有接近5000万美元，到2001年可编程控制器（PLC）的市场可能高达2亿5000万美元，后面更是逐年上升。目前，西方各发达国家都已经把可编程控制器（PLC）当成战略发展对象来研究开发。工业领域对可编程控制器（PLC）的应用已经非常广泛，并且被使用的趋势越来越高。
可编程控制器（PLC）差不多是在1997年引进国内的。现在国内的一些研究这方面的公司及相关机构也得到了些许的基础技术，不过始终是发展太晚，至今仍没有任何的企业或者机构设计出一款完整的设备出来。不过，在国内还是有一些人在不断努力，开发一款具有自己版权的中国人自己语言编程的可编程控制器。国人的实力还是有的，只不过起步晚，但不一定就会永远落在别人的后面，比如我国自行开发的DCS系统，就已经能够媲美国外领先的系统了。
1.2.3 触摸屏研究现状分析
1971年，世界上第一个触摸传感器被一个美国人创造了出来，虽然和如今的触摸屏有所差异，不过却为触摸屏的发展奠定了基础。
触摸屏最初多数是为了工控计算机和POS机等设备设计的，发展至今，触摸屏已经实现在了方方面面，比如如今的手机行业，电脑行业等；但目前的触摸屏技术主要还是掌握在美国、日本等发达国家。在中国，触摸屏行业还正在起步阶段，不过他的发展潜力巨大，有可能成为我国电子工业的重要领域。
现如今，所有的控制都是朝着方便的方向发展，其中就包括触控和遥控，所以全触屏产品是发展的必然趋势，在不久的将来，触控、遥控设备将处处可见。而且触摸屏将更进一步，利用大脑和眼睛感应作出指示，给人们带来更多的方便。
1.3 设计内容
本设计是针对现代化需要，利用PLC程序控制，传感器检测技术，触摸屏显示来完成整个设计。
本设计主要研究对象是一个恒温箱，要求对交变温度试验箱进行温度程序控制，温度控制的范围在0-100度之间，精度要求为0.5度，必须采用热平衡法实现加热功能，采用触摸屏进行输入操作和输出显示，可进行温度程序曲线设定值、PID控制参数、温
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度超限报警设定值设置，可显示当前温度设定值和实际测量值。并且要求对制冷压缩机进行过载保护、超压保护，循环风机进行过载保护，试验箱进行超温保护。根据设计要求，开始进行后面的设计。
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