中国矿业大学毕业设计 答辩及综合成绩
答 辩 情 况 回 答 问 题 提 出 问 题 答辩委员会评语及建议成绩 答辩委员会主任签字： 年 月 日 学院领导小组综合评定成绩 学院领导小组负责人： 年 月 日
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摘 要
加热炉随着科学技术的发展和工业生产水平的提高，已经在冶金、化工、机械等各类工业控制中得到广泛的应用并且在国民经济中占有举足轻重的地位。对于这样一个具有非线性、大滞后、大惯性、时变性、升温单向性等特点的被控对象很难用数学方法建立精确的数学模型，因此传统的控制理论和方法很难到达好的控制效果。基于本文的设计条件及综合各种控制方法本论文控制系统采用PLC基于PID加热炉温度控制对系统进行设计。
本文所设计的加热炉温度控制系统是由PLC控制系统实现的。基于PLC控制系统的设计包括硬件和软件两部分。硬件部分由PLC、数模及模数转换器、温度采集器、LED显示器、晶闸管模块、热电偶等组成。并采用数据滤波器进行信号处理使所得到的温度信号更加精确和符合实际。软件部分包括一些软件的程序流程、控制算法以及PID参数的计算整定等用来保证硬件部分的正常有序的工作。本文还引用了智能控制的算法对系统进行更加精确的计算,且能实时得到更为精准的数据。通过硬件与软件的协调工作来实现对加热炉温度控制系统的设计，完成对加热炉温度的实时准确的调控。
关键词：PLC控制系统； 温度检测；数模及模数转换器；硬件设计；软件流程
ABSTRACT
With the development of scientific technology and industrial production standards,furnace have already played an important role in the national economy pivotal,and even have a wide range of applications in metallurgical, chemical, machinery and other types of industrial control. For such a non-linear, large delay, high inertia, the time-varying, based on unilateral and other characteristics of the charged object,it is difficult to use mathematical techniques to establish precise mathematical model. so the traditional control theory and method is very difficult to reach a good result. Based on the design of this integrated control methods in this paper and the conditions ，this article uses PLC-based PID Temperature control system to design the project.
This article designs the heating furnace temperature control system is realizes by the PLC control system.The PLC-based control system design including hardware and software components. Hardware parts consist of PLC, digital to analog and analog-to-digital converters, temperature sensor, led display, thyristor module, thermocouple, etc. And using data filters to signal processing so that the resulting temperature signals more accurate and realistic. Software included some software program flow control algorithm and the calculation of PID parameters tuning and other hardware used to ensure the normal and orderly work.This article also refers to an intelligent control algorithm for more accurate calculations, and can have more accurate data. Through the coordination of hardware and software work on the furnace temperature control system design, completed the furnace temperature regulation of real-time and accurate.
Keywords：The PLC control system; Temperature detection; A\\D and D\\A Converter; Hardware
Design; Software process
目 录
1 绪论 ................................................................................................................................ 错误！未定义书签。
1.1 温度控制概论 .................................................................................................... 错误！未定义书签。
1.1.1 温度控制的意义 .................................................................................... 错误！未定义书签。 1.1.2 温度控制发展现状及趋势 .................................................................... 错误！未定义书签。 1.2 工业加热炉概论 ................................................................................................ 错误！未定义书签。
1.2.1 加热炉在工业生产中的应用 ................................................................ 错误！未定义书签。 1.2.2 加热炉的发展现状及优缺点 ................................................................ 错误！未定义书签。 1.3 本章小结 ............................................................................................................ 错误！未定义书签。 2 PLC简介及其特点 ......................................................................................................... 错误！未定义书签。
2.1 PLC定义及简介 ................................................................................................. 错误！未定义书签。 2.2 PLC特点 ............................................................................................................. 错误！未定义书签。 2.3 PLC应用领域 ..................................................................................................... 错误！未定义书签。 2.4 PLC硬件结构简介 ............................................................................................. 错误！未定义书签。 2.5 本章小结 ............................................................................................................ 错误！未定义书签。 3 PID控制简介 ................................................................................................................. 错误！未定义书签。
3.1 PID 控制器概述 ................................................................................................ 错误！未定义书签。 3.2 PID 控制算法 .................................................................................................... 错误！未定义书签。 3.3 PID控制的发展状况 ......................................................................................... 错误！未定义书签。 3.4 智能PID的发展状况 ........................................................................................ 错误！未定义书签。 3.5 控制方法简介 .................................................................................................... 错误！未定义书签。
3.5.1 模糊PID控制 ........................................................................................ 错误！未定义书签。 3.5.2 神经网络PID控制 ................................................................................ 错误！未定义书签。 3.5.3 遗传算法PID控制 ................................................................................ 错误！未定义书签。 3.5.4 智能PID控制器研究及应用展望 ........................................................ 错误！未定义书签。 3.6 加热炉控制方式的选择 .................................................................................... 错误！未定义书签。 3.7 本章小结 ............................................................................................................ 错误！未定义书签。 4 PLC温度控制装置硬件设计 ......................................................................................... 错误！未定义书签。
4.1 PLC温度控制系统的组成及设计 ..................................................................... 错误！未定义书签。
4.1.1 D\\A转换器的简介 ................................................................................. 错误！未定义书签。 4.1.2 A\\D转换器的简介 ................................................................................. 错误！未定义书签。 4.2 PLC控制系统的硬件配置 ................................................................................. 错误！未定义书签。 4.3 模糊控制器的设计 ............................................................................................ 错误！未定义书签。
4.3.1 温度数据滤波 ........................................................................................ 错误！未定义书签。 4.3.2 晶闸管模块 ............................................................................................ 错误！未定义书签。 4.4 本章小结 ............................................................................................................ 错误！未定义书签。 5 PLC温度控制系统软件设计 ......................................................................................... 错误！未定义书签。
5.1 PLC流程设计 ..................................................................................................... 错误！未定义书签。 5.2 软件流程图 ........................................................................................................ 错误！未定义书签。 5.3 控制算法 ............................................................................................................ 错误！未定义书签。 5.4 基于辨识的PID参数整定 ................................................................................ 错误！未定义书签。
5.4.1 系统辨识概述 ........................................................................................ 错误！未定义书签。 5.4.2 PID初始参数的整定 ............................................................................. 错误！未定义书签。
5.5 本章小结 ............................................................................................................ 错误！未定义书签。 6 总结 ................................................................................................................................ 错误！未定义书签。
6.1 全文总结 ............................................................................................................ 错误！未定义书签。 6.2 发展展望 ............................................................................................................ 错误！未定义书签。 参考文献 ............................................................................................................................ 错误！未定义书签。 翻译 .................................................................................................................................... 错误！未定义书签。
英文原文 .................................................................................................................... 错误！未定义书签。 中文译文 .................................................................................................................... 错误！未定义书签。 致 谢 ................................................................................................................................ 错误！未定义书签。