冶金自动化文档格式.docx
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1.画出控制系统的结构框图并注明各个环节的输入和输出信号的名称。
2.简要说明系统的工作过程。
3.采用AutoCAD，设计温度测量控制电气图，并列出系统所需的硬件清单。
4.画出输入通道程序、输出通道程序及控制程序的核心流程图。
5.按以上流程图采用增量式PID控制算法，编写程序实现代码及设计人机交互界面，（可采用PLC代码及组态软件实现）。
综合提示
1．温度测量系统：
K分度热电偶三支，K分度温度变送器输入0-1300℃，输出0-5V。
2．可控硅可选用杭州西子或者北京灵通品牌：
输入4~20mA控制信号。
（可上网查阅厂商、型号、规格）
3．控制器：
IPC610工业控制计算机、PCL-812PG采集控制卡、或者PLC模块。
三段式电阻炉温度控制系统初步设计
1硬件设计
简单的工作过程是：
首先传感器将加热炉内K分度热电偶测出的温度转化为电压信号，PLC主控系统内部的A/D将送进来电压信号转化为PLC可识别的数字量，然后PLC将系统给定的温度值与反馈回来的温度进行处理，发送给模块，再给三项整流电路（SCR）一个触发脉冲，也就是控制脉冲，这样通过SCR的输出我们控制移向可控硅，也就实现了加热炉温度的控制。
控制系统的结构框图
三段电阻炉的温升范围是0~1300℃，所以选择K型热电偶为温度传感器。
它可以将0~1300℃的模拟量转换成0~51mV模拟量送给温度显示模块。
温度显示模块除了显示电阻炉炉内温度外。
还将0~51mV的模拟量转换成0~5V的模拟量送给模拟量扩展模块EM235。
EM235将0~5V的模拟量转换成0~32000的数字量送给西门子可编程控制器（PLC）S7~200系列的CPU224。
2算法简介
在多段电阻炉的温度控制系统中，要使电阻炉在温度升降和温度保持的过程中得到良好的性能，关键在于控制算法的选择。
模糊控制作为一种智能控制方式，它不仅依赖于被控对象的精确数学模型，算法能够直接从操作者经验中归纳、优化得到，因而抗干扰能力强、鲁棒性能好。
但模糊控制是一种非线性控制，存在着静态误差。
为了使电阻炉内三段温度平衡，在程序中还加入了简单的解耦控制算法来调节炉内的温度平衡，控制量输入输出程序流程图见下图。
输出子程序流程图
控制量输出子程序流程图
由于本系统采用调功方式进行控制，故没有必要在每个电源周期都施加控制量。
为此，可根据实际对象的特殊性来设定控制周期。
本系统控制周期设为10s，含有1000个工频电压半波，可由10ms定时中断进行通断率计数，每当控制周期结束时向上位机发送数据，同时计算下一周期的通断率。
由于PLC定时中断的最大值为255ms，因此10s中断由50次200ms定时中断完成。
3S7-200程序设计梯形图
3.1初次上电
1）读入模拟信号，并把数值转化显示电阻炉的当前电压
2）判断炉温是否在正常范围，打亮正常运行指示灯/温度越上限报警指示灯
3.2停止阶段
启动过程：
按下启动按钮后，开始标志位M0.1置位，M0.2复位。
打开运行指示灯Q0.0，熄灭并停止指示灯初始化PID。
开始运行子程序0。
停止过程：
按下停止按钮后，开始标志位M0.1复位，点亮停止指示灯，熄灭运行指示灯。
并把输出模拟量AQW0清零，停止电阻炉继续加热。
停止调用子程序0，仍然显示电阻炉温度。
停止时模拟量输出清零，防止电阻炉继续升温。
调用子程序。
中断程序。
3.4中断程序，PID的计算
1）模拟信号的采样处理，归一化导入PID
2）DIP程序运算
3）输出DIP运算结果，逆转换为模拟信号
4组态编程
组态软件Kingview，组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统正以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。
具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。
通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。
其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。
尤其考虑三方面问题：
画面、数据、动画。
通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。
组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。
而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。
它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。
4.1温度控制主界面
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