模拟自动恒温控制系统5

智能家居五大系统解决方案目录一、智能家居控制系统 (2)1.1 系统概述 (3)1.2 功能介绍 (4)1.3 应用场景 (5)二、智能照明系统 (6)2.1 系统概述 (7)2.2 功能介绍 (9)2.3 应用场景 (10)2.4 案例分析 (11)三、智能安防系统 (13)3.1 系统概述 (14)3.2 功能介绍 (14)3.3 应用场景 (16)3.4 案例分析 (17)四、智能家电控制系统 (18)4.1 系统概述 (20)4.2 功能介绍 (21)4.3 应用场景 (23)4.4 案例分析 (24)五、智能环境监测系统 (26)5.1 系统概述 (27)5.2 功能介绍 (28)5.3 应用场景 (29)5.4 案例分析 (31)一、智能家居控制系统智能家居控制系统是整个智能家居生态系统的核心，它负责统一管理和协调各个子系统的工作，为用户提供舒适、便捷、安全的生活环境。

该系统通过先进的物联网技术、人工智能算法和自动化控制手段，将家中的各种智能设备连接在一起，形成一个互联互通的网络。

在智能家居控制系统中，用户可以通过手机、平板等移动设备，随时随地对家中的设备进行远程控制。

系统支持语音识别控制，用户只需简单的语音指令，即可实现设备的开关、调节等操作。

智能家居控制系统还具备学习适应能力，能够根据用户的使用习惯和偏好，自动调整设备的运行参数，从而为用户提供更加个性化的居住体验。

在安全性方面，智能家居控制系统也做足了功夫。

它配备了完善的安全防护体系，包括家庭防盗、防火、防水等多重保障措施。

用户可以通过手机实时查看家中的安全状况，确保家中安全无忧。

系统还具备自动报警功能，在发生异常情况时，能够及时向用户发送警报信息，确保用户的生命财产安全。

智能家居控制系统作为智能家居生态系统的核心组成部分，以其智能化、高效化、安全化的特点，极大地提升了用户的生活品质和便利性。

随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展，智能家居控制系统将继续发挥重要作用，为人们创造更加美好的居住环境。

计算机测量与控制．２０２２．３０（２）　犆狅犿狆狌狋犲狉犕犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋牔犆狅狀狋狉狅犾　·１３７　·收稿日期：２０２１１２０８；　修回日期：２０２２０１０３。

作者简介：刘丽飞（１９８９），女，黑龙江肇州人，硕士，助理研究员，主要从事同位素分离工艺及材料方向的研究。

引用格式：刘丽飞，吕卫星，武　超，等．基于ＴＥＣ和ＰＩＤ的恒温控制系统［Ｊ］．计算机测量与控制，２０２２，３０（２）：１３７１４４．文章编号：１６７１４５９８（２０２２）０２０１３７０８ ＤＯＩ：１０．１６５２６／ｊ．ｃｎｋｉ．１１－４７６２／ｔｐ．２０２２．０２．０２０ 中图分类号：ＴＰ２７３文献标识码：Ａ基于犜犈犆和犘犐犇的恒温控制系统刘丽飞，吕卫星，武　超，任　英（中国原子能科学研究院，北京　１０２４１３）摘要：量热法可用于表征放射性核素衰变热功率；基于热平衡模式的量热系统，测量过程对测试环境波动较为敏感，测量精度受环境温度影响较大，因而对环境温度稳定性要求较高；为向量热系统提供稳定的恒温测试环境，基于ＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ虚拟仪器开发平台，以半导体制冷器（ＴＥＣ）为制冷元件、Ｐｔ１００型铂电阻温度传感器为测温元件、高精度数字源表作为电源、高精度数字多功能表为温度测量仪表，基于网络通讯，采用比例－积分－微分（ＰＩＤ）控制策略，设计开发了量热计恒温控制系统；开发完成的系统软件可实现仪表通讯、数据采集与显示、恒温控制、数据分析与存储功能；以量热系统恒温层结构材料铝锭为对象进行了恒温效果测试，测试时长４８ｈ，远高于量热系统单位测量周期；结果显示，该恒温系统可获得±０．２℃的控温精度，满足量热测试对系统环境温度稳定性的要求。

关键词：温度控制；ＰＩＤ；ＴＥＣ；软件设计；性能测试犆狅狀狊狋犪狀狋犜犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲犆狅狀狋狉狅犾犛狔狊狋犲犿犅犪狊犲犱狅狀犜犈犆犪狀犱犘犐犇ＬＩＵＬｉｆｅｉ，Ｌ Ｗｅｉｘｉｎｇ，ＷＵＣｈａｏ，ＲＥＮＹｉｎｇ（ＣｈｉｎａＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｔｏｍｉｃＥｎｅｒｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０２４１３，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙｉｓａｎａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｆｏｒｔｈｅｒｍａｌｐｏｗｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｒａｄｉｏｎｕｃｌｉｄｅｄｅｃａｙ．Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｉｃｓｙｓｔｅｍｗｏｒｋｉｎｇａｔｔｈｅｒｍａｌｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｍｏｄｅｉｓｓｅｎｓｉｔｉｖｅｔｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄｉｔｓｍｅａｓ ｕｒｅｍｅｎｔａｃｃｕｒａｃｙｉｓｅａｓｉｌｙｅｆｆｅｃｔｅｄｂｙｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｓ．Ａｓａｒｅｓｕｌｔ，ｈｉｇｈｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓｒｅｑｕｉｒｅｄｂｙｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｏｖｉｄｅａｓｔａｂｌｅｃｏｎｓｔａｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｆｏｒｔｈｅｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｉｃｓｙｓ ｔｅｍ，ａｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩｖｉｒｔｕａｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｌａｔｆｏｒｍｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｅｍｐｌｏｙｅｄｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｏｌｅｒ（ＴＥＣ）ａｓｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎｅｌｅｍｅｎｔ，Ｐｔ１００ｐｌａｔｉｎｕｍｒｅ ｓｉｓｔａｎｃｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒａｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｅｌｅｍｅｎｔ，ｈｉｇｈ－ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｄｉｇｉｔａｌｓｏｕｒｃｅｍｅｔｅｒａｓｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ，ｈｉｇｈ－ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｄｉｇｉｔａｌｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎｍｅｔｅｒａｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ，ｎｅｔｗｏｒｋｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ａｎｄａＰｒｏｐｏｒｔｉｏｎ－Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ－ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｗｈｉｃｈｉｓｒｅｆｅｒｒｅｄａｓＰＩＤａｌｇｏｒｉｔｈｍａｓｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙ．Ｔｈｅｃｏｍｐｌｅｔｅｄｓｏｆｔｗａｒｅｒｅａｌｉｚｅｄｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｎｄｄｉｓｐｌａｙ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌ，ｄａｔａａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｓｔｏｒａｇｅ．Ａｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｅｓｔｗａｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄｏｎｔｈｅｒｍｏｓｔａｔｉｃｌａｙｅｒｏｆａｌｕｍｉｎｕｍｉｎｇｏｔｓｉｎｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｉｃｓｙｓｔｅｍｆｏｒ４８ｈｏｕｒｓ，ｗｈｉｃｈｉｓｆａｒｌｏｎｇｅｒｔｈａｎｔｈｅｔｉｍｅｒｅｑｕｉｒｅｄｆｏｒａｓｉｎｇｌｅｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｉｃｔｅｓｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｉｓａｂｌｅｔｏａｃｈｉｅｖｅａｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌａｃｃｕｒａｃｙｏｆ±０．２℃，ｗｈｉｃｈｍｅｅｔｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓｔａｂｉｌｉｔｙｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｆｏｒｔｈｅｃａｌｏｒｉｍｅｔ ｒｉｃｓｙｓｔｅｍ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌ；ＰＩＤ；ＴＥＣ；ｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎ；ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｅｓｔ０　引言量热法是放射性核素质量计量最有效的无损分析（ＮＤＡ，ｎｏｎ－ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅａｓｓａｙ）方法之一［１３］。

课程设计课题：单片机培养箱温控系统设计本课程设计要求：温度控制系统基于单片机，实现对温度的实时监控，实现控制的智能化。

设计了培养箱温度控制系统，配备温度传感器，采用DS18B20数字温度传感器，无需数模/数转换，可直接与单片机进行数字传输，采用PID控制技术，可保持温度在要求的恒定范围内，配备键盘输入设定温度；配备数码管L ED显示温度。

技术参数及设计任务：1、使用单片机AT89C2051控制温度，使培养箱保持最高温度110 ℃ 。

2、培养箱温度可预设，干燥过程恒温控制，控温误差小于± 2℃.3、预设时显示设定温度，恒温时显示实时温度。

采用PID控制算法，显示精确到0.1℃ 。

4、当温度超过预设温度±5℃时，会发出声音报警。

和冷却过程没有线性要求。

6、温度检测部分采用DS18B20数字温度传感器，无需数模/数转换，可直接与单片机进行数传7 、人机对话部分由键盘、显示器、报警三部分组成，实现温度显示和报警。

本课程设计系统概述一、系统原理选用AT89C2051单片机作为中央处理器，通过温度传感器DS18B20采集培养箱的温度，并将采集的信号传送给单片机。

驱动培养箱的加热或冷却。

2、系统整体结构总体设计应综合考虑系统的总体目标，进行初步的硬件选型，然后确定系统的草案，同时考虑软硬件实现的可行性。

经过反复推敲，总体方案确定以爱特梅尔公司推出的51系列单片机为温度智能控制系统核心，选用低功耗、低成本的存储器、数显等元器件。

总体规划如下：图1 系统总体框图2、硬件单元设计一、单片机最小系统电路Atmel公司的AT2051作为89C单片机，完全可以满足本系统所需的采集、控制和数据处理的需要。

单片机的选择在整个系统设计中非常重要。

该单片机具有与MCS-51系列单片机兼容性高、功耗低、可在接近零频率下工作等诸多优点。

广泛应用于各种计算机系统、工业控制、消费类产品中。

AT 89C2051 是 AT89 系列微控制器中的精简产品。

hvac中恒温器的控制方案1.引言1.1 概述概述随着现代社会的发展，人们对室内环境的舒适性要求越来越高。

而恒温器作为一种能够实现室内温度控制的设备，在HVAC（暖通通风空调）系统中发挥着重要的作用。

恒温器的功能是通过监测室内温度，并通过相应的控制策略来调节空调系统的运行，从而保持室内温度在一个稳定的范围内。

在过去，恒温器的控制方案主要以传统的手动调节为主，用户需要根据个人的需求对温度进行调整。

然而，这种方式显然存在许多弊端，例如不方便、浪费能源、容易出错等。

因此，随着科技的进步和技术的发展，自动控制恒温器逐渐取代了传统的手动恒温器，成为了HVAC系统的主流。

自动控制恒温器通过利用各种传感器感知室内环境的温度，并根据预设的温度设定值进行调节，实现室内温度的恒定。

这种恒温器不仅提高了室内环境的舒适性，减少了用户的操作负担，还能够节约能源，提高系统的效率。

当前，恒温器的控制方案也在不断创新和完善。

基于物联网技术的恒温器、人工智能技术的应用以及与其他智能设备的联动等新的控制方案，使恒温器的功能更加智能化、个性化。

这些新的控制方案将进一步提高室内环境的舒适性和能源利用效率，为用户带来更好的使用体验。

本文将对恒温器的控制方案进行全面的介绍和分析，包括恒温器的作用、HVAC中常见的恒温器类型，并总结目前的控制方案，并展望未来的发展趋势。

1.2 文章结构2.正文的部分将会详细讨论恒温器在HVAC系统中的控制方案。

首先，我们将简要介绍恒温器的作用和其在HVAC系统中的重要性。

然后，我们将探讨HVAC系统中常见的恒温器类型，包括传统的机械恒温器、电子恒温器和智能恒温器。

每种类型的恒温器都有其特点和适用场景，我们将讨论它们的优缺点以及在不同环境下的适用性。

在接下来的部分中，我们将重点关注恒温器的控制原理和控制方式。

我们将详细介绍传统机械恒温器的工作原理，以及通过调节室内温度达到恒温的方法。

同时，我们将探讨电子恒温器和智能恒温器的控制方式，包括程序控制、传感器反馈和远程控制等。

自动控制就是在没有人的直接参与的情况下，利用
控制装置(简称控制器）使被控对象（或生产过程等）的某
一物理量（如温度、压力等）准确地按照预期的规律运行。
二、自动控制系统的常用术语
在自动控制系统中，被控制的设备或过程称为被控对象 或对象；被控制的物理量称为被控量或输出量；决定被控量 的物理量称为控制量或给定量；妨碍控制量对被控量进行正 常控制的所有因素称为扰动量。给定量和扰动量都是自动控 制系统的输入量。扰动量按其来源分内部扰动和外部扰动。
第一章 自动控制系统概述
三、闭环控制系统
系统的控制装置和被控对象不仅有顺 向作用，而且输出端和输入端之间存在反 馈关系，所以称为闭环控制系统，闭环控 制系统就是反馈控制系统。
第一章 自动控制系统概述
直流电动机调速系统
第一章 自动控制系统概述
恒温箱
闭 环 控制
第一章 自动控制系统概述
系统框图
第一章 自动控制系统概述
返回
第一章 自动控制系统概述
第五节 自动控制系统的性能指标
一、稳定性
系统的稳定性：系统在受到外部作用后，能否恢复平衡状态
稳定
的能力。
不稳定
第一章 自动控制系统概述
稳定的重要性：不稳定的系统是无法进行工作的；因此，对
任何自动控制系统，首要的条件便是系统能 稳定正常运行。
二、快速性
系统响应的快速性：是指在系统稳定性的前提下，通过系统 的自动调节，最终消除因外作用改变而引起的输出量与给定 量之间偏差的快慢程度。一般用调节时间来衡量 。如图1-16 所示，系统输出即系统响应经过几次振荡后，达到新的稳定 状态。对于系统动态过程性能的优劣除了快速性之外，还有 反映系统动态过程平稳性指标，故将快速性和平稳性作为表 征系统动态性能的指标，统称为动态性能指标。

程序代码如下：
ORG 00H
JMP START
ORG 0BH
JMP TIM0
START: MOV TMOD,#01H
MOV TH0,#60
MOV TL0,#76
SETB TR0
MOV IE,#82H
MOV R4,#09H
MOV R0,#30H
CLEAR: MOV @R0,#00H
DJNZ R4,CLEAR
JMP WAIT
ADC: MOVX A,@R0
MOV 37H,A
CLR C
SUBB A,36H
JC TDOWN
TUP: MOV A,37H
CLR C
SUBB A,34H
JNC POFF
JMP LOOP
PON: CLR P2.1
JMP START0
POFF: SETB P2.1
JMP LOOP
TDOWN: MOV A,37H
图4 ADC0804
如图4，A/D转换器就是模拟/数字转换器，是将输入的模拟信号转换成数字信号。信号输入端的信号可以是传感器或是转换器的输出，而ADC输出的数字信号可以提供给微处理器，以便更广泛地应用。
ADC0804电压输入与数字输出关系如下表2所示：
十六进制
二进制码二
与满刻度的比率
相对电压值VREF=2.56伏
A
1010
10/16
10/256
3.200
0.200
9
1001
9/16
9/256
2.880
0.180
8
1000
8/16
8/256
2.560
0.160
7
0111
7/16

高精度恒温恒湿中央空调的系统设计与控制方案 随着现代工业的不断发展,生产技术的不断进步,对于产品的精度要求也不断提高,恒温恒湿空调（以下简称CRAC ）的应用范围也越来越广,要求也越来越高。

对于高精度CRAC ，空调房间维护结构应满足《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736-2012）中表和表的要求，在此基础上，高精度CRAC 的关键在于空调系统的设计和自控系统的设计。

一、 送风温差的确定CRAC 对送风温差和送风量都有一定的要求，因为大的送风量和小的送风温差可以使空调区域温度均匀、减少区域的温度偏差，同时使得气流分布比较稳定。

《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736-2012）中表给出了不同精度范围下的送风温差设计值。

本文讨论的高精度温度参数允许波动范围≤℃，其送风温差应＜1℃。

二、 气流组织形式与计算根据《实用供热空调设计手册》说明，当空调房间的层高较低，且有吊平顶可供利用，单位面积送风量很大，而空调区又需要保持较低的风速，或对区域温差有严格要求时，应采用孔板送风。

孔板送风是利用吊顶上面的空间为稳压层，空气由送风管进入稳压层后，在静压作用下，通过在吊顶上开设的具有大量小孔的多孔板，均匀地进入空调区的送风方式，而回风口则均匀的布置在房间的下部。

根据送风温差和房间热湿负荷可确定房间送风量，根据送风量和工作区最大风速限制（一般＜s ）可计算出微孔铝板的孔径。

三、 空气处理流程实验室的回风与部分室外新风进入空调机组的混风段进行混合后,气体通过表冷器冷却到机械露点温度进行除湿，之后通过一级电加热（或二次回风混合）对空气加热至接近室温，如湿度过低则对空气进行电极加湿（等温加湿），处理过的空气通过风机送入风道，空气进入末端控制区域房间后，经过风道上安装的SSR 二级电加热对送风温度进行补偿后送入实验室末端控制区域。

四、 控制系统方案1、新风风速传感器、新风阀控制：PLC 根据送风量与设定新风占送风量的比例得出新风量，已知新风口面积根据测得的风速自动调节新风阀开度，达到新风与送风占比衡定的目的。

自动恒温水龙头原理
自动恒温水龙头是一种智能化的水龙头设备，其原理主要基于温度和流量传感器的反馈控制。

其工作流程包括以下几个步骤：
1. 检测水流
自动恒温水龙头内置流量传感器，可以实时感知水流的大小和速度。

当有水流通过时，传感器会发送信号给控制系统。

2. 检测水温
自动恒温水龙头还配备有温度传感器，用于实时监测出水口的水温。

传感器会将温度信息发送给控制系统。

3. 控制阀门
控制系统根据水流和水温的反馈信息，对内置的阀门进行精确控制。

当用户需要调节水温时，控制系统会自动调整阀门的开关状态，使冷水和热水的比例达到预设的温度。

4. 保持恒温
一旦控制系统调整好阀门的开关状态，自动恒温水龙头会保持恒定的出水温度。

当水温或水流发生变化时，控制系统会自动对阀门进行微调，以保持恒温效果。

通过以上步骤，自动恒温水龙头可以实现根据用户需求自动调节出水温度，并在使用过程中持续保持恒温效果。

这种智能化的设计，不仅提高了用户的使用舒适度，同时也提高了能源利用效率，节省了水和热能的消耗。

Physical implementation of PID control In the early history of automatic process control the PID controller was implemented as a mechanical device. These mechanical controllers used a lever, spring and a mass and were often energized by compressed air. These pneumatic controllers were once the industry standard.Electronic analog controllers can be made from a solid-state or tube amplifier, a capacitor and a resistance. Electronic analog PID control loops were often found within more complex electronic systems, for example, the head positioning of a disk drive, the power conditioning of a power supply, or even the movement-detection circuit of a modern seismometer. Nowadays, electronic controllers have largely been replaced by digital controllers implemented with microcontrollers or FPGAs.

第一章引论1-1 试描述自动控制系统基本组成，并比较开环控制系统和闭环控制系统的特点。

答：自动控制系统一般都是反馈控制系统，主要由控制装置、被控部分、测量元件组成。

控制装置是由具有一定职能的各种基本元件组成的，按其职能分，主要有给定元件、比较元件、校正元件和放大元件。

如下图所示为自动控制系统的基本组成。

开环控制系统是指控制器与被控对象之间只有顺向作用，而没有反向联系的控制过程。

此时，系统构成没有传感器对输出信号的检测部分。

开环控制的特点是：输出不影响输入，结构简单，通常容易实现；系统的精度与组成的元器件精度密切相关；系统的稳定性不是主要问题；系统的控制精度取决于系统事先的调整精度，对于工作过程中受到的扰动或特性参数的变化无法自动补偿。

闭环控制的特点是：输出影响输入，即通过传感器检测输出信号，然后将此信号与输入信号比较，再将其偏差送入控制器，所以能削弱或抑制干扰；可由低精度元件组成高精度系统。

闭环系统与开环系统比较的关键，是在于其结构有无反馈环节。

1-2 请说明自动控制系统的基本性能要求。

答：自动控制系统的基本要求概括来讲，就是要求系统具有稳定性、快速性和准确性。

稳定性是对系统的基本要求，不稳定的系统不能实现预定任务。

稳定性通常由系统的结构决定与外界因素无关。

对恒值系统，要求当系统受到扰动后，经过一定时间的调整能够回到原来的期望值（例如恒温控制系统）。

对随动系统，被控制量始终跟踪参量的变化（例如炮轰飞机装置）。

快速性是对过渡过程的形式和快慢提出要求，因此快速性一般也称为动态特性。

在系统稳定的前提下，希望过渡过程进行得越快越好，但如果要求过渡过程时间很短，可能使动态误差过大，合理的设计应该兼顾这两方面的要求。

准确性用稳态误差来衡量。

在给定输入信号作用下，当系统达到稳态后，其实际输出与所期望的输出之差叫做给定稳态误差。

显然，这种误差越小，表示系统的精度越高，准确性越好。

当准确性与快速性有矛盾时，应兼顾这两方面的要求。

你如果认识从前的我，也许会原谅现在的我。

吉林化工学院信息与控制工程学院毕业设计开题报告基于PLC的恒温控制系统The teperature control systmem based on PLC学生学号： 09540235学生姓名：蒋青民专业班级：测控0902指导教师：赵明丽职称：副教授起止日期：吉林化工学院Jilin Institute of Chemical Technology1．课题来源及选题的目的和意义课题的来源：结合工程实践选题的目的及意义：温度是工业控制对象主要被控参数之一在温度控制中由于受到温度控制对象特性（如惯性大、滞后大、非线性等）的影响使得控制性能难以提高有些工业过程温度控制的不好直接影响着产品的质量因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的温度控制器发展初期是机械式的温度控制器但总体来讲机械式温度控制器缺点十分明显：1.机械式温度控制器外观陈旧呆板；2.机械式温度控制器控温精度差；3.容易打火；4.极易在一个极小温差范围内频繁开关；5.功能比较单一鉴于这些智能电子式温度控制器全面取代机械式温度控制器将是不可逆转的潮流PLC作为一种通用的工业控制器其拥有可靠性高、使用方便灵活、控制功能完善、控制精度较高等特点因此基于PLC技术研究、设计较为通用的温度控制系统具有重要意义控制系统的具体参数或元器件可根据各行业的要求不同来进行选择2．本课题所涉及的内容国内外研究现状综述随着现代工业的发展人们需要对工业生产中有关温度系统进行控制如钢铁冶炼过程需要对刚出炉的钢铁进行热处理塑料的定型及各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行实时监测和精确控制温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域最常遇到的一个物理量而且很多领域的温度可能较高或较低现场也会较复杂有时人无法靠近或现场无需人力来监控如加热炉大都采用简单的温控仪表和温控电路进行控制存在控制精度低、超调量大等缺点很难达到生产工艺要求且在很多热处理行业都存在类似的问题所以设计一个较为通用的温度控制系统具有重要意义自 70 年代以来由于工业过程控制的需要特别是在微电子技术和计算机技术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下国外温度控制系统发展迅速并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得成果在这方面以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表并在各行业广泛应用它们主要具有如下的特点：1.适应于大惯性、大滞后等复杂温度控制系统的控制；2.能够适应于受控系统数学模型难以建立的温度控制系统的控制；3.能够适应于受控系统过程复杂、参数时变的温度控制系统的控制；4.这些温度控制系统普遍采用自适应控制、自校正控制、模糊控制、人工智能等理论及计算机技术运用先进的算法适应的范围广泛；5.温控器普遍具有参数自整定功能借助计算机软件技术温控器具有对控制对象控制参数及特性进行自动整定的功能有的还具有自学习功能它能够根据历史经验及控制对象的变化情况自动调整相关控制参数以保证控制效果的最优化；6.温度控制系统具有控制精度高、抗干扰力强、鲁棒性好的特点目前国外温度控制系统及仪表正朝着高精度、智能化、小型化等方面快速发展温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛但从国内生产的温度控制器来讲总体发展水平仍然不高同国外的日本、美国、德国等先进国家相比仍然有着较大的差距目前我国在这方面总体技术水平处于 20 世纪 80年代中后期水平成熟产品主要以"点位"控制及常规的 PID 控制器为主它只能适应一般温度系统控制难于控制滞后、复杂、时变温度系统控制而适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表国内技术还不十分成熟形成商品化并在仪表控制参数的自整定方面国外已有较多的成熟产品但由于国外技术保密及我国开发工作的滞后还没有开发出性能可靠的自整定软件控制参数大多靠人工经验及现场调试来确定这些差距是我们必须努力克服的随着我国经济的发展及加入 WTO我国政府及企业对此都非常重视对相关企业资源进行了重组相继建立了一些国家、企业的研发中心并通过合资、技术合作等方式组建了一批合资、合作及独资企业使我国温度等仪表工业得到迅速的发展当前由于国内、国外的温度控制系统、计算机控制等控制手段较多因此需对相关问题进行研究以确定系统合适的设计方案目前主要有模拟、集成机械式温度控制器和智能电子式温度控制器两大系列国际上新型温度控制器正从模拟式向数字式、电子式；从集成化向智能化、网络化的方向发展在当今电子信息时代电子自动化、信息采集控制在任何行业都是不可逆转的潮流智能电子式温度控制器全面取代机械式温度控制器将在未来很短时间内实现3．本课题有待解决的主要关键技术问题目前工业高速增长自动控制的需求不断扩大由于PLC的可靠的性能、优秀的抗干扰能力以及人性化的适应能力使的PLC的使用越来越广泛由于PLC使用强电因此基于PLC的恒温控制系统在工业上的应用价值远超单片机比其更适应工业应用的需求需对与本课题有关的下述问题进行分析研究：1.根据设计工艺要求选择合理的控制系统研究方案；2.PID 控制系统参数的自整定研究；3.测温传感器线性化处理研究；4. PLC 控制系统分析；5.I/O地址分配、程序设计及温度监测显示4．课题研究的内容和实施方案（主要包括研究内容、拟采用的研究方法、技术路线、预期成果、所采取方案的可行性分析等）本人针对恒温水箱温控系统的要求以PLC为温度控制系统的核心利用PID控制算法实现恒温水箱的恒温控制主要研究内容如下：1．分析恒温控制系统的工艺流程提出控制系统的总体设计方案2．采用PLC和检测仪表完成系统硬件设计；编写PLC控制程序实现温度采集与显示3．采用WinCC监控组态软件设计恒温系统监控界面实时显示各个温度的大小和变化曲线实现温度在线监测和控制4．采用工业以太网实现现场控制单元与上位机进行信息交换并能与企业内部联网拟采用拟研究方法如下：1. 用PT100温度传感器来测量恒温水箱中水的温度、入口温度及储水箱中水的温度2. 用两个液位传感器来监测恒温水箱中的液位若水箱中的真实液位低于或超过所设定的下线值或上限值系统就发出警报并打开相应的电磁阀进行放水；或启动水泵将冷却器中的水输送到恒温水箱中3. 用电加热器对恒温水箱进行加热使水箱中温度升高；搅拌器用来在加热的过程中进行搅拌使水箱中温度保持恒定不变4. 用流量计检测水的流量并将信号传递给控制器控制器在根据这一信号进行分析并发出调节信号到调节器通过调解器改变电磁阀的开度控制流量大小5. 用WinCC组态软件进行系统监控界面设计通过编程实现各个控制单元与上位机之间信息交换实现温度在线监测和控制并对各个测量温度的大小和变化趋势进行实时显示控制系统装置结构图如图1所示图1 恒温控制系统装置结构图技术路线：1. 硬件系统：本次设计采用西门子S7-300系列PLC作为系统控制器的核心处理系统除核心处理系统外还包括温度监控系统、伺服系统以及数码显示系统等三大部分2. 软件系统：使用STEP7-5.4编程软件编写控制程序对PLC编程、调试、监控并用WinCC监控组态软件设计恒温系统监控界面实时显示各个温度的大小和变化曲线实现温度在线监测和控制能够取得的预期成果：本次设计利用S7-300常规PID控制器对水箱的温度进行控制可以获得满足工业控制要求的控制效果能减小超调量和调节时间而且其抗干扰能力也大大加强采用上位机来实现与PLC连接使其呈现出强大的功能高速的计算通讯能力使其能完成比较复杂的算法采取方案的可行性分析：根据恒温控制系统的要求本设计由S7-300PLC作为中央处理单元WinCC作为监控组态软件实现恒温控制系统实时监控系统由硬件和软件两部分软件构成本设计由PC机作为上位机对整个系统进行监控S7-300PLC作为下位机完成具体控制要求上位机与下位机之间的通信通过以太网的联接来达到通信的状态要求以便更好的完成对系统的监控图2 系统总体结构5．完成本课题的工作计划及进度安排(包括文献查阅、外文翻译、开题报告、方案设计与实现、计算与实验、论文撰写等)设计总共16周具体安排如下：；画出需求分析框图和系统结构图最后确定方案；编程；；准备答辩6．参考文献（开题报告中参考文献数量一般应在8～12篇左右建议其中外文不少于3篇学术期刊类文献不少于5篇）[1] 姚全.基于PLC的温度控制系统[J].消费电子2012(09X):50-51.[3] 任浩.基于S7-200的PID温度控制系统[J].科协论坛：下半月2012(2):25-26.[4] 胡少轩.基于PLC的温度控制系统设计[J].科技信息2011(35):I0092-I0093.[6] 安太兴.基于PLC的温度控制系统[J].数字技术与应用2011(2):98-98.[10]肖俊明张锐.S7-200PLC在温度控制系统中的应用[J].中原工学院学报201021(3):13-15.[1] 西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团. 深入浅出西门子S7-300PLC [M]. 北京：北京航空航天大学出版社2004.[2] 西门子有限公司自动化与驱动集团. 深入浅出西门子Wincc V6[M]. 北京：北京航空航天大学出版社2004.5.[3] 廖常初. S7-300/400PLC应用技术[M]. 北京：机械工业出版社2005.[4] 廖常初. 大中型PLC应用教程[M]. 北京：机械工业出版社2005.2.[5] 胡学林. 可编程控制器教程[M]. 北京：电子工业出版社2003.11.[6] 高钦和. 可编程控制器应用技术与设计实例[M]. 北京:人民邮电出版社2004.7[7] 许僇王淑英. 电气控制与PLC控制技术[M]. 北京：机械工业出版社2005.1.[11]李国萍.基于PLC的温度控制系统设计[J].科技创新导报2010(7):86-86.[13]俞海珍张维山史旭华.基于PLC和WinCC的温度控制系统[J].工业控制计算机2009(12):6-7.[14]徐滤非．PLC在温度控制系统中的应用[J]．中原工学院学报2004（3）：67-68[15]于庆广．可编程控制器原理及系统设计[M]．北京：清华大学出版社2004（4）：21-23．[16]张雪平王志斌．基于模糊控制的PLC在温度中的应用[J]．电气传动2004（7）：45-47．[17]GE S SLI G YLEE T H. Adaptive NN control for a class of strict feedback discrete-time nonlinear systems [J]．Automatic200339(5):807 - 819[18]FUK H W. Air-conditioning system design for optimum control performancein Hong Kong[D]. LoughboroughLeicestershireUK2000.[19]TIAN Xiao-minHUANG You-ruiZHANG Can-ming. The tuning principle of adaptive fuzzy fractional-order PIDcontroller parameters[C]//2010 Symposium on Security Detection and InformatiHefeiChina2010:.7．指导教师审阅意见指导教师（签字）：年月日8．系主任或指导小组意见系主任或指导小组组长（签字）：年月日说明：1. 本报告前6项内容由承担毕业论文(设计)课题任务的学生独立撰写；2. 本报告必须在第八学期开学三周内交指导教师审阅并提出修改意见；3. 学生须在小组内进行报告并讨论；4. 本报告作为指导教师、专业系或毕业论文(设计)指导小组审查学生能否承担该毕业设计(论文)课题和是否按时完成进度的检查依据并接受学校和教学院的抽查吉林化工学院信控学院毕业设计开题报告－ II －- 1 -仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。

第一章自动控制的一般概念1.1 引言自动控制理论是研究关于自动控制系统组成、分析和设计的一般性理论，是研究自动控制共同规律的技术科学。

自动控制理论的任务是研究自动控制系统中变量的运动规律以及改变这种运动规律的可能性和途径，为建立高性能的自动控制系统提供必要的理论根据。

1.2 自动控制和自动控制系统的基本概念1.2.1自动控制问题的提出在许多工业生产过程或生产设备运行中，往往需要对某些物理量(如温度、压力、流量、液位、电压、位移、转速等)进行控制，使其尽量维持在某个数值附近，或使其按一定规律变化。

如图1-l所示是锅炉给水人工控制示意图。

人工调节是一个“检测偏差、纠正偏差”的过程。

可以用一整套自动控制仪表(自动调节器)来代替操作人员的作用。

图1-2所示是锅炉给水汽包水位自动控制示意图。

图1-2 汽包锅炉给水自动调节示意图1—过热器；2—汽包；3—省煤器；4—给水凋节阀；5—水位计任何一个控制系统，都包含着被控对象和控制器两个组成部分。

1.2.2 开环控制系统常见的控制方式有三种：开环控制、闭环控制和复合控制。

系统的控制输入不受输出影响的控制系统称为开环控制系统。

图1-3所示的烘箱温度控制系统是一个开环控制系统。

烘箱是被控对象，烘箱的温度是被控量，也称为系统输出量。

开关设定位置为系统的给定量或输入量，电阻及加热元件可看成是调压器（控制器）。

该系统中只有输入量对输出量的单向控制作用，输出量对输入量没有任何影响和联系。

烘箱温度开环控制系统可用图1-4所示的方框图表示。

1.2.3 闭环控制系统在图1-3所示的烘箱温度开环控制系统中，加入一些装置，构成了如图1-5所示的烘箱温度闭环控制系统。

系统中，烘箱是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压r u (表征烘箱温度的希望值)。

系统方框图如图1-6所示。

通常，把从系统输入量到输出量之间的通道称为前向通道；从输出量到反馈信号之间的通道称为反馈通道。

基于plc的中央空调自动控制系统设计摘要中央空调系统是现代大型建筑物不可缺少的配套设施之一，电能的消耗非常大，约占建筑物总电能消耗的50%。

通常中央空调系统中冷冻主机的负荷能随季节气温变化自动调节负载，而与冷冻主机相匹配的冷冻泵、冷却泵却不能自动调节负载，几乎长期在100%负载下运行，造成了能量的极大浪费，也恶化了中央空调的运行环境和运行质量。

本文首先介绍了中央空调的结构和工作原理，然后采用西门子的S7—200PLC作为主控制单元，利用传统PID控制算法，通过西门子MM440变频器控制水泵运转速度，保证系统根据实际负荷的情况调整流量，实现恒温控制，同时又可以节约大量能源。

关键词：PLC；中央空调；控制Design of automatic control system for central air conditioning systemb ased on PLCAbstractThe central air conditioning system is one of the necessary supporting facilities of modern large-scale buildings.The consumption of electric energy is very large,which accounts for abou t50%of the total energy consumption.The frozen host usually in the central air-conditioning system load can automatically according t o the change of temperatur e and load regulation,refrigeration pump and cooling pump ma t ch ed with the frozen host can automatically adjust the load,almost run100%under load operation,resulting in a gr eat waste of energy,bu t also worsen the operation environment and operation quality of Central air conditioning.This p aper first introduces the structure and working principle of central air conditioning,then use SIEMENS S7200PLC as the main control unit,using the traditional PID control algorithm,thr ough the SIEMENS MM440inverter control pumpspeed ensure system according t o the actual situation to adjust load flow,realize constant temperatur e control,bu t also can save a lot of energy.Key words：PLC;central air conditioning;control目录摘要 (I)1绪论 (1)1.1课题的研究背景 (1)1.2国内外中央空调控制系统的研究现状 (2)2中央空调控制的原理 (4)2.1中央空调系统的结构和原理 (4)2.2中央空调电机的软启动原理及应用 (4)3中央空调控制系统的硬件设计 (6)3.1变频器的原理 (6)3.2西门子MM440变频器性能介绍 (6)3.2.1主要特征 (7)3.2.2控制性能的特点 (7)3.3PLC选型 (7)3.4人机界面设计 (8)3.5系统硬件设计 (9)4控制系统软件设计 (12)4.1PLC的初始设定 (12)4.2PLC主程序流程图 (14)4.3程序设计 (14)4.3.1中央空调控制系统的I/O分配表 (14)4.3.2程序中使用的存储器及功能 (16)结论 (17)参考文献 (18)致谢 (20)附录PLC软件源程序 (22)1绪论1.1课题的研究背景随着国民经济的发展和人民生活水平的日益提高，中央空调系统己广泛应用于工业与民用建筑域，如宾馆、酒店、写字楼、商场、厂房等场所，用于保持整栋大厦温度恒定。

控制系统仿真课程大作业题目: 基于MATLAB的炉温控制系统的仿真院系名称：电气工程学院专业班级：自动F0904学生姓名：学号：指导教师：教师职称：讲师评语：成绩：任课教师：时间：在数字PID算法中，为了避免传统PID控制器算法中积分累积所造成的系统较大超调和不稳定，甚至是积分饱和，人们常常会使用积分分离PID算法加以改进。

本文又提出了变速积分PID算法，并以电锅炉温度控制系统为例，基于MATLAB 并运用仿真分析手段，对两种不同算法的控制效果进行了比较，得出了积分分离算法的上升时间tr较短，而变速积分算法的调节时间ts较短，最大超调量较小，振荡次数较少，在温度控制系统中变速积分优于积分分离的结论。

本文以加热炉控制系统为例提出了一种模糊控制方案, 介绍了模糊控制器的设计过程并很方便地利用SIMULINK 进行了仿真研究, 结果证明, 这种模糊控制系统具有良好的动态性能。

关键词：PID控制；积分分离；变速积分；MATLAB1 绪论 (4)2 系统描述 (4)2.1 系统过程 (4)2.2 系统的组成和基本工作原理 (5)2.3 对象模型的归纳 (6)3 PID控制及仿真 (6)3.1分分离PID控制算法 (7)3.2 变速积分PID控制算法 (7)4 基于两种控制算法的炉温控制系统仿真 (8)结论 (10)致谢 (10)参考文献 (11)1 绪论控制系统计算机仿真是应用现代科学手段对控制系统进行科学研究的十分重要的手段之一。

进入80年代以来, 几乎所有控制系统的高品质控制均离不开系统仿真研究。

通过仿真研究可以对照比较各种控制策略与方案, 优化并确定相关参数, 特别是对于新控制决策与算法的研究, 进行系统仿真更是必不可少的。

一般而言, 对控制系统进行计算机仿真首先应建立系统模型, 然后依据模型编制仿真程序, 充分利用计算机作为工具对其进行数值求解并将结果加以显示。

显然, 通常在仿真过程中, 十分耗费时间与精力的是编制和修改仿真程序。

浅析自动恒温阀的原理与应用一、前言自动温控阀是一种控制流体温度的新型阀门，又称自力式温控阀或自动恒温阀，简称恒温阀。

它依靠感温传感器内感温材料的膨胀力来驱动阀门启闭，从而调节进入阀门的冷、热流体流量达到控制流体出口温度的目的。

它是一种不需外接能源，而由热敏元件吸收流体的热量并转换为机械能，使执行机构按一定的调节规律工作的自动温度控制器。

二、自动温控阀工作原理、性能特点1.工作原理自动温控阀其基本结构由感温传感器自力式执行机构和阀体组成。

感温元件结构如图1所示，流体通过阀门时，位于阀体内部感温元件受热(或遇冷)→热量通过刚性纯铜密封容器外壁使杯内感温蜡受热熔化(或冷凝)体积膨胀(或收缩)→推动横隔膜、锥形橡胶体→推动活塞→带动调节启闭件，从而调节阀门的开度。

实际结构中，一般还设计有：(1)放大机构将活塞传递来的微小的轴向位移放大到环向，使得对阀门的开度调节能力大大增加。

(2)复位弹簧机构使得感温蜡体积遇冷收缩时活塞回位。

(3)温度控制设定机构使得该阀门在使用中可根据实际情况对控制温度进行设定和调整。

2.自动恒温阀特点相对于电动、气动、电磁温度控制阀，自动恒温阀有如下的优点：①无需电源或压缩空气等外部动力，结构简单，安全性高。

②温度控制精度高，工作稳定。

③过温保护装置灵敏可靠，保护范围大，能确保特殊情况下设备安全运行。

④比例式控制，不会引起水锤危害。

⑤适用范围广，可用于多种介质的温控场合。

⑥体积小，不怕冻，重量轻，安装方便。

三、自动温控阀的应用广泛应用于采暖、热水供应、航天航空、电力、能源动力、冶金、船舶等工业各种热交换设备的温度自动控制，如压缩机、汽轮机、内燃机、齿轮箱、大型真空泵等需要恒温润滑的机械冷却系统中及印染、纺织、食品、皮革等行业需恒温排放流体的场合。

自动温度控制阀的工业应用有以下几个方面。

1.在动力机械润滑冷却系统中的应用压缩机、汽轮机、内燃机等高速回转的动力机械其轴承部位需要良好的润滑和冷却。