基于组态王的温度控制系统

目录第1章绪论 (3)1.1 研究课题的背景和意义 (3)1.2 过程控制的发展历史和现状 (4)1.3 设计的内容 (4)第2章锅炉过热蒸汽系统的介绍 (6)2.1 过热蒸汽系统设备简介 (6)2.2 锅炉的三种能量转换过程 (7)2.3 影响过热蒸汽温度的因素 (7)2.4 对过热蒸汽温度的控制 (8)2.5 本章小结 (8)第3章课题设计方案的选择 (9)3.1 过热蒸汽温度控制系统功能概述 (9)3.2 生产过程控制模块的选择 (10)3.3 控制方案选择 (11)3.3.1 过程控制概述 (11)3.3.2 过程控制方案的选择 (11)3.3.3 串级调节系统概述 (12)3.3.4 串级调节调节器的选型和整定方法 (12)3.4 本章小结 (13)第4章组态王的设计过程 (14)4.1 组态画面的设计 (15)4.1.1 过热蒸汽温度监控画面的设计 (15)4.1.2 动画连接 (17)4.1.3 画面命令语言的编写 (17)4.1.4 系统调试 (18)4.1.5 VIEW调试 (18)4.2本章小结 (18)第5章 MATLAB的设计过程 (19)5.1 MATLAB的设计过程 (19)5.2 本章小结 (23)第6章结论与展望 (24)6.1 结论 (24)6.2 展望 (24)参考文献 (25)致谢 ................................................... 错误!未定义书签。

附录 ................................................... 错误!未定义书签。

附录A 外文翻译...................................... 错误!未定义书签。

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基于组态王的炉温控制系统设计作者姓名：作者学号：指导教师：学院名称：专业名称：摘要温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。

温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。

最为常见的就是工业上使用电阻炉处理和生产工业产品，最基本的要求是要保持炉内温度的恒定，并且在一定的扰动下，炉内的温度经过一定的调节时间能自动恢复正常值，从而保证所生产的产品质量。

本设计基于单回路控制系统和PID控制器，使用计算机、铂电阻Pt100、控制箱、加热炉体和组态王设计电烤箱的炉温控制系统，使炉内温度基本保持在155℃不变，还建立了闭环和开环控制系统的数学模型，完成了系统所用到的设备的选型和组装接线，利用“组态王”软件编制上位机监控软件对炉内温度的采集和显示。

文中首先介绍了设计的背景和要求，接着对单回路控制系统做了简单的介绍，大致描述了通过组态王编制采集并绘制温度与时间曲线的步骤，并且完成了系统模型的建立，介绍了整定PID控制器参数的步骤和结果，最终完成了利用单回路控制系统中的一阶时延环节设计电烤箱的炉温控制系统，使其炉内温度经过一定的过渡过程始终维持在132℃。

关键词：PID、电烤箱、炉温控制、单回路控制系统、凑试法目录摘要 (I)目录 (1)第一章引言 (3)1.1设计目的 (3)1.2 设计背景及意义 (3)1.3 设计任务及要求 (4)第二章单回路控制系统 (5)2.1 单回路控制系统简介 (5)2.2 单回路控制系统的设计 (5)2.2.1 被控变量的选择 (6)2.2.2 操纵变量（控制参数）的选择 (6)2.2.3测量变送问题和执行器的选择 (7)第三章硬件电路设计及原理 (8)3.1 系统设计 (8)3.1.1 方案论述 (8)3.1.2 系统原理图及工作原理 (9)3.2 智能控制仪表设计 (10)3.2.1 规格型号说明 (10)3.2.2 技术数据说明 (11)3.2.3 工作原理 (11)3.3温度测量电路设计 (12)3.3.1 测温原理 (12)3.3.2 特点 (13)3.3.3 接线方法 (13)3.3.4 非线性补偿方法 (14)3.4 通讯部分硬件设计 (15)3.5 交流固态继电器硬件设计 (16)3.5.1 交流固态继电器的原理 (17)3.5.2 交流固态继电器的分类 (18)3.5.3 交流固态继电器的特点 (18)3.5.4 交流固态继电器的应用场合 (19)3.5.5 交流固态继电器的使用注意事项 (19)第四章软件设计 (21)4.1 软件设计目标 (21)4.2 人机界面设计 (21)4.2.1 “组态王”软件简介 (21)4.2.2 人机界面基本设计步骤 (22)4.3PID控制算法 (26)4.3.1 PID算法简介 (26)4.3.2 PID各参数对控制系统稳定性的影响 (27)第五章参数整定 (28)5.1常用的参数整定方法 (28)5.1.1临界比例度法 (28)5.1.2经验凑试法 (29)5.2 实际参数调试 (29)第六章结论 (32)心得体会 (33)参考文献 (34)第一章引言1.1设计目的通过过程控制系统课程设计这一教学实践环节，使学生能在学完自动检测技术及仪表、过程控制仪表、过程控制系统等课程以后，能够灵活运用相关基本知识和基本理论模拟设计一个过程控制系统，以期培养学生解决实际问题的能力。

基于组态王和MATLAB 的温度控制系统姓名：班级：学号：一、系统简介组态王是运行在Windows98／NT／2000上的一种工业组态软件，提供了多种I／0驱动程序，可以直接使用变量名读写I／O设备⋯，把下位机的信息实时地传送到上位机中。

但是，在许多工业监控系统中，上位机不仅要实现人机交互的功能，还需要执行控制算法，实现对下位机的实时控制。

组态王的命令语言是一段类似C语言的程序，其编程环境较弱，很难实现复杂的控制算法，因此有必要借助其他软件环境实现系统的控制算法。

MATLAB语言是目前工程界流行最广的一种科学计算语言。

利用MATLAB可以设计先进、复杂的控制算法，将人们从繁琐、复杂的底层编程中解放出来，从而提高编程效率。

本研究在锅炉水温监控系统中采用组态王构成系统的软件平台，完成数据的实时采集和处理，实现人机对话和以动画的方式显示控制设备的运行状态等监控功能。

同时，采用MATLAB语言作为后台程序扩充组态王的编程功能，实现系统的模糊控制算法。

二、监控系统的组成2.1监控系统的硬件组成锅炉水温监控系统结构如图1所示，其系统的工作过程如下：(1)温度传感器PTl00检测出锅炉水的温度信号，经温度变送器将温度信号转换为相应1—5V的模拟量信号，该量经A／D板卡PCL812PG 转换成对应的数字量信号送上位机显示和处理。

(2)在上位机中将检测的温度信号与上位机中设定的温度值进行比较，产生控制器的输人变量(如温度偏差和温度偏差变化率)，由控制器计算后输出控制量信号u。

(3)控制量U经过数字量输出板卡PCL726转换为对应的4～20mA 的模拟量信号，送控制装置中SCR可控硅模块执行，SCR模块通过控制可控硅来调节电阻丝两端的电压，对系统的温度进行控制，最终使锅炉温度达到设定值。

图1锅炉水温控制系统结构框图2.2监控系统的软件组成监控系统的软件结构由两个模块组成：前台运行的监控界面模块由组态王开发，以模拟控制系统动态运行为主，生动直观地显示各个变量的各种信息，并实现数据实时采集、人机对话和数据记录等功能；后台运行的数据处理模块以MATLAB语言为开发环境，实现系统的控制算法，产生系统执行机构的控制变量。

基于PLC和组态王的温度控制系统的设计目录第一章系统及工控机的设计与选择1.1 系统整体设计方案1.2 系统硬件各部分选型1.3 传感器Pt100的选型设计1.4 温度变送器选型设计第二章 PLC和HMI基础2.1 可编程控制器基础2.1.1 可编程控制器的产生和应用2.1.2 可编程控制器的组成和工作原理2.1.3 可编程控制器的分类及特点2.2 人机界面基础2.2.1 人机界面的定义2.2.2 人机界面产品的组成及工作原理2.2.3 人机界面产品的特点第三章 PLC控制系统硬件设计3.1 PLC控制系统设计的基本原则和步骤3.1.1 PLC控制系统设计的基本原则3.1.2 PLC控制系统设计的一般步骤3.2 PLC的选型与硬件配置3.2.1 PLC型号的选择3.2.2 S7-200 CPU的选择3.2.3 EM231模拟量输入模块3.2.4 热电式传感器3.3 I/O点分配及电气连接图3.4 PLC控制器的设计3.4.1 控制系统数学模型的建立3.4.2 PID控制及参数整定第四章 PLC控制系统软件设计4.1 PLC程序设计方法4.2 编程软件STEP7--Micro/WIN概述4.2.1 STEP7-Micro/WIN简单介绍4.2.2 梯形图语言特点4.2.3 STEP7-Micro/WIN参数设置（通讯设置）4.3 程序设计4.3.1 设计思路4.3.2 控制程序流程图4.3.3 梯形图程序4.3.4 PID指令向导的运用4.3.5 语句表（STL）程序第五章基于组态王的HMI设计5.1 人机界面（HMI）设计5.1.1 监控主界面5.1.2 实时趋势曲线5.1.3 历史趋势曲线5.1.4 报警窗口5.1.5 设定画面5.2 变量设置5.3 动画连接4第六章系统运行结果及分析6.1 系统运行6.2 运行结果分析6.2.1 温度趋势曲线分析6.2.2 报警信息分析第七章总结参考文献摘要可编程控制器是一种应用很广泛的自动控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制能力强、操作灵活方便、可靠性高、适宜长期连续工作的特点，非常适合温度控制的要求。

基于组态软件温度控制系统设计课程设计基于组态软件温度控制系统设计学⽣姓名：张新⽅学号：0803010136分院（系）信息科学与⼯程学院专业⾃动化学⽣姓名张新⽅学号0803010136 设计题⽬基于组态软件温度控制系统设计课程设计内容及要求：内容：选择⼀种合适的组态软件，使⽤实验室现有的过程控制设备，结合串级控制系统的控制要求和设计原则，合理选⽤PID控制规律，设计⼀个组态功能合理，画⾯美观，组态控制程序完善的温度单回路过程控制系统。

要求：1. 根据温度单回路过程控制系统的具体对象和控制要求，独⽴设计控制⽅案，正确选⽤过程仪表。

2. 根据温度单回路过程控制系统A/D、D/A和开关I/O的需要，正确选⽤过程模块。

3. 运⽤组态软件，正确设计温度单回路过程控制系统的组态图、组态画⾯和组态控制程序。

进度及安排：（10天）第⼀周：查阅相关资料对设计的内容进⾏⼀定程度上的了解第1-2天：布置课程设计题⽬及任务，查找⽂献，资料，确定设计⽅案。

第3-5天：查阅相关资料，了解所需要设计内容的⼤概情况，确定课程设计的⼤致框架。

第⼆周：软，硬件设计，并进⾏调试第1-2天：硬件设计：选择PLC型号，设计系统流程⽰意图，列出I/O分配表，画出I/O 接线图。

第3-4天：软件设计：利⽤STEP-7 Micro/WIN进⾏梯形图设计，并对设计程序进⾏调试。

第5 天：课程设计结果验收，针对课程设计题⽬进⾏答辩，最后完成课设设计报告。

课程设计任务书指导教师（签字）：年⽉⽇学院院长（签字）年⽉⽇⽬录摘要.............................................. 错误！未定义书签。

1 系统设计分析 (2)1.1设计⽬的 (2)1.2设计要求 (2)1.3设计的内容 (2)2系统⽅案的设计及控制规律的选择 (2)2.1系统控制⽅案 (2)2.2系统结构框图 (3)3仪表与模块的选择 (4)3.1仪器仪表的选择 (4)3.2模块的选择 (5)4 组态画⾯设计 (6)4.1组态王简介 (6)4.2组态软件设计 (6)4．3组态画⾯ (7)5 组态程序设计 (10)5.1PID控制算法 (10)5.2PID控制算法流程图 (11)5.3PID脚本程序 (12)6组态王标记名字典 (13)7 系统调试过程 (14)总结 (16)参考⽂献 (17)摘要现代⼯业设计、⼯程建设及⽇常⽣活中常常需要⽤到温度控制,早期温度控制主要应⽤于⼯⼚中，例如钢铁的⽔溶温度，不同等级的钢铁要通过不同温度的铁⽔来实现，这样就可能有效的利⽤温度控制来掌握所需要的产品了。

基于PLC和组态王的温度控制系统的设计目录第一章系统及工控机的设计与选择1.1 系统整体设计方案1.2 系统硬件各部分选型1.3 传感器Pt100的选型设计1.4 温度变送器选型设计第二章 PLC和HMI基础2.1 可编程控制器基础2.1.1 可编程控制器的产生和应用2.1.2 可编程控制器的组成和工作原理2.1.3 可编程控制器的分类及特点2.2 人机界面基础2.2.1 人机界面的定义2.2.2 人机界面产品的组成及工作原理2.2.3 人机界面产品的特点第三章 PLC控制系统硬件设计3.1 PLC控制系统设计的基本原则和步骤3.1.1 PLC控制系统设计的基本原则3.1.2 PLC控制系统设计的一般步骤3.2 PLC的选型与硬件配置3.2.1 PLC型号的选择3.2.2 S7-200 CPU的选择3.2.3 EM231模拟量输入模块3.2.4 热电式传感器3.3 I/O点分配及电气连接图3.4 PLC控制器的设计3.4.1 控制系统数学模型的建立3.4.2 PID控制及参数整定第四章 PLC控制系统软件设计4.1 PLC程序设计方法4.2 编程软件STEP7--Micro/WIN概述4.2.1 STEP7-Micro/WIN简单介绍4.2.2 梯形图语言特点4.2.3 STEP7-Micro/WIN参数设置（通讯设置）4.3 程序设计4.3.1 设计思路4.3.2 控制程序流程图4.3.3 梯形图程序4.3.4 PID指令向导的运用4.3.5 语句表（STL）程序第五章基于组态王的HMI设计5.1 人机界面（HMI）设计5.1.1 监控主界面5.1.2 实时趋势曲线5.1.3 历史趋势曲线5.1.4 报警窗口5.1.5 设定画面5.2 变量设置5.3 动画连接4第六章系统运行结果及分析6.1 系统运行6.2 运行结果分析6.2.1 温度趋势曲线分析6.2.2 报警信息分析第七章总结参考文献摘要可编程控制器是一种应用很广泛的自动控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制能力强、操作灵活方便、可靠性高、适宜长期连续工作的特点，非常适合温度控制的要求。

基于组态王及MR13温控仪的真空退火炉温控系统摘要:介绍了通过上位机组态软件KINGVIEW与MR13三路九段温控仪快速组建的多温区电加热控制系统。

关键词:真空退火炉组态王KINGVIEW MR13温控仪MR13是导电公司推出的0.3级9段可编程PID调节器,即可作为独立的三回路,又可实现多温区以及大滞后系统的串级调节。

仪表带三路报警输出及RS232(RS485)通讯口,可与上位机进行通讯。

通过MR13温控仪,即可快速构建无记录、分析功能的手动控温系统,也可与上位机组态软件及PLC迅速构建含数据记录、分析、处理功能的复杂多段、多温区自动控制加热控系统。

1 温控系统硬件结构整个温度控制系统以MR13温控仪为核心,在组态王及PLC的配合下可构建多段、多温区加热系统,并可完成含有复杂控制动作的大型电加热系统。

温控仪表及调功器数量可根据现场实际需要选取,总线上最多可接99块温控仪表,所有仪表并接在RS485总线上,信号传输距离可达1000 m。

正常工作时,组态王采集MR13温控仪中的数据,进行分析处理后控制PLC输出动作。

在工控机与PLC、温控仪通讯失败时,此时整个系统可变为单独的两个系统—— PLC逻辑控制系统和温控系统。

PLC的逻辑控制系统可手动对炉体各泵、阀进行单独控制,温控系统也能够通过人工设定温控仪进行加热,只是温控仪、调功器、PLC出现的报警信号不能被上位机组态软件记录,但这并不影响加热系统正常工作,以及炉子本身的各种控制动作,其可靠性明显优于仅靠通讯控制复杂控制系统。

2 软件组态(1)在组态王数据词典中定义此工程项目中要用到的变量,如各温区各段的设定温度及实时温度变量等,如图2所示。

详情参考MR13通讯数据地址表。

变量定义时需注意变量数据类型,应与温控仪表中的变量类型相对应。

此外,组态王软件还可对现场温控仪表的温度数据进行采集、记录和分析处理,并根据温度数据处理结果,控制温控仪表进行加热保持、停止及PLC输出的各种动作。

本科生毕业论文（设计）目录第一章前言 (1)1。

1项目背景、意义 (1)1.2温控系统的现状 (2)1.3项目研究内容 (3)第二章PLC和HMI基础 (5)2.1可编程控制器基础 (5)2.1.1可编程控制器的产生和应用 (5)2.1。

2可编程控制器的组成和工作原理 (5)2.1.3可编程控制器的分类及特点 (8)2.2人机界面基础 (8)2.2.1人机界面的定义 (8)2.2.2人机界面产品的组成及工作原理 (9)2.2。

3人机界面产品的特点 (9)第三章PLC控制系统硬件设计 (10)3.1PLC控制系统设计的基本原则和步骤 (10)3。

1.1 ...................................................................................... PLC控制系统设计的基本原则103.1.2PLC控制系统设计的一般步骤 (11)3.2PLC的选型与硬件配置 (13)3.2。

1 ............................................................................................................. P LC型号的选择133。

2。

2..................................................................................................... S7—200 CPU的选择143。

2。

3................................................................................................. E M231模拟量输入模块143.2。

4热电式传感器 (16)3。

3I/O点分配及电气连接图 (17)3。