=△U为正值且较大,△U为PID调节器的输入,此时PID调节器中P起主要作用,使SCR为最大 电压给恒温箱。当恒温箱温度达到100℃以上时,sp-pv=△U为负值,经PID调节,使SCR输出电压减小,恒温箱温度降低。当温度正好达到 100℃时,△U为零PID不调节,此时SCR输出的电压正好平衡恒温箱消耗的热量,系统达到动态平衡。
1、 K型热电偶分度电压拟合
(1)根据具体问题,确定拟合多项式的次数为n。 (2)由公式
Sk=(k=0,1,2, ??2n) tr= yi(r=0,1,2, ??n) 计数出Sk与Tr
(3)解正规方程组 求出a0,a1,?,an (4)写出拟合公式多项式Pn(X)=一 次多项式也叫作线性拟合。由上述方法可拟合出K分度电压随温度变化公式为:V=0.04T(其中V为电压,T为温度)。此拟合公式是在温度从0℃到 120℃之间变化的近似公式,因此正规方程只用到S0、S1、S2拟合的多项式次数为n=1,电压随温度的变化可近似为线性变化。如果温度变化范围比较 大,则电压随温度变化为非线性变化,上述电压随温度变公式需要重新拟合,拟合多项式的次数也必然大于2。
2、 系统调试
系统调试分为两大步骤,一是系统软件调试;二是系统硬件调试。 (1)系统软件调试。系统软件调试是在PC机上进行,我们将PLC控制程序输入PC机后,根据运行要求,设定若干数字开关量,模拟量,对系统的每一个功能进行检测测试并在此基础上不断完善程序以达到系统要求。
(2)系统硬件调试。相应的系统硬件也是在实验室里进行,用一个设备来摸仪控制对象。首先检查设备的诸个单元是否合乎要求,
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其次将软件和硬件结合起来进行测试。并不断完善PLC软硬件的配置以达到最优的结果。
2.2模块功能的指令
2.2.1展热电阻/热电偶模块用法
在PLC控制器扩展模块中,有集温度采集和数据处理于一身的专用智能温度模块—热电阻/电阻信号输入模块。在此模块中温度模拟量产生对应的16位A/D数字值,其对热电阻变送的温度信号的分辨率约为1/8度,控制器在数值处理中可以直接使用模块的转换值,无需在硬件级电路上作其他处理。热电阻温度模块的使用十分方便,只需要将热电阻接到模块的接线端子上,不需要任何外部变送器或外围电路,温度信号由热电阻采集,变换为电信号后,直接送人温度模块中。热电偶/毫伏输入模块(1746-NT4)的功能与热电阻/电阻信号输入模块类似。系统如图2.1所示。
扩展温度模块的温控系统
扩展通用A/D模块
在PLC温度控制系统中,可以用通用模拟量输入输出混合模块构成温度采集和处理系统。通用A/D转换模块不具有温度数据处理功能,因此温度传感器采集到的温度信号要经过外围电路的转换、放大、滤波、冷端补偿和线性化处理后,才能被A/D转换
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器识别并转换为相应的数字信号。PLC常用的模拟量输入输出混合模块有—2路差分输入/2路电压输出模块,其A/D转换为16位。由A/D转换模块构建的温控系统不但需要外加外围电路,而且其软件和硬件的设计也比较复杂。
通用A/D转换模块温控系统
2.2.2系统输入输出控制
比较而言用温度模块构建的PLC温控系统具有较好的控制效果。PLC控制器的输入通道中一个热电阻模块最多可以接4个温度热电阻温度传感器。输出通道为模拟量输出模块,其输出信号是电压信号,可以通过电压调整器控制电源的开度(即一周期内的导通比率),从而控制电源的输出功率。
在被控对象要求较高的控温精度时,PLC控制器可以采用PLC自身具有的PID指令进行PID控制算法的研究[3>。SLC500系列PLC的PID指令使用下列算法:
输出=Kc[(E)+1/Ti∫(E)dt+Td·D(PV)/Dt>+bias 程序设计时,输入PID指令后,要输入控制块,过程变量和控制变量的地址。对于SLC500 PID指令,过程变量(PV)和控制变量(CV)两者的量度范围为0到16383。在使用工程单位输入时,必须首先把用户的模拟量范围整定在0-16383数字量度范围
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之内,为了实现这个目的,需要在PID指令之前使用数值整定指令(SCP指令)进行整定。整定原理如图5。
图2.3 数值整定原理
整定了PID指令的模拟量I/O范围,用户就能输入适用的最小和最大的工程单位。过程变量,偏差,设定点和死区将在PID数据监视屏上以工程单位显示。图为PID指令的设置界面。 PID模块参数说明
一般温控系统的控制算法可以采用分段式PID控制,即在系统工作的大多数时间内,为PID控制,其参数由10%电源开度下的
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温度飞升曲线测得。在温度响应曲线的由初态向设定点的上升段过程中,大致采用三段控制。首先置电源为满开度,以最大的功输出克服热惯性;接下来转入PID控制;接近设定点时置电源开度为0,提供一个保温阶段,以适应温度的滞后温升。基于以上要求,PID指令各参数可设置如表2所示。
温控系统中热电阻模拟量输入模块的电压信号范围一般是0—4124,SCP指令把它整定为0—16383的工程单位,将其值放入PV(过程变量)的内存地址N7:38中,把控制输出值放入N7:39当中。最后用MOV指令把N7:39中的过程变量传递到1746NIO4V模拟量输出模块中。控制效果如下:(1)SP-PV≥50时,输出值为最大值32767,使电压调节器开度最大,即给恒温箱器最大电压供电,使被测对象温度快速上升。(2)SP-PV>-30和SP-PV<50时,输出为PID控制输出,此范围为PID参数调节的范围。(3)SP-PV<-30时,输出值为最小值0,电压调节器开度为零,即停止恒温。
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