开题报告

中国计量学院

毕业设计（论文）开题报告

1．选题的背景与意义

在现代工业生产和日常生活中，对温度的检测、实现自动恒温控制有着非

常重要的实际意义和广泛的应用，例如大型火力发电站锅炉的温度控制、石油炼油厂的油温的控制等。一般的温度控制系统其主要构成部分由以下几部分：被控对象、温度信号采集与转换模块、显示模块、主机控制模块、按键等。关系如图1.1：

被控对象 温度信号采集与转换 被测系统 温度控制模块 自 动 控 制 模 块 显示模块 按键（特殊功能） 图1.1温度控制流程图

为此我选择了温度测量及其控制作为毕业设计课题。在该控制系统中，控制的算法不单结合了经典的PID控制算法的优势；还增加了死去控制，平均滤波等控制，加快了系统的动态响应上速度。采取的措施能够很好的抑制非正常的情况的发生，如系统的响应速度、稳态误差、超调量等。

2.技术路线、研究方案与可行性分析

2.1 PLC控制系统

（1）PLC的选型：PLC选择FX2n-64MR，温度控制A/D扩展模块选择为FX2n-2AD。 （2）传感器的选型：传感器选择为Pt100,分度表见表1.1。

表1.1 Pt100分度表

2.2 模块控制

（1）A/D、D/A转换模块 （2）显示模块 （3）PID控制模块 （4）温度控制模块

3. 温度控制PLC控制系统的设计

控制参数以及要求

被测系统的温度控制在50~60℃之间，当温度低于50℃或者高于60℃应能自动进行调整，当系统3分钟后不能脱离正常状态应该报警。 (1)A/D模块

A/D模块选择FX2n-2AD，它可将2通道、单极性、同类型的模拟量（模拟电压或电流）输入转换为12位无符号数字量。

FX2n-2AD模块的缓冲存储器参数较少，使用时只需要通过TO（FNC79）指令向模块的缓冲存储器参数BFM#17写入A/D转换指令即可，控制指令的格式如下：

BFM#17 bit0：通道选择命令，“0”通道1，“1”通道2。

BFM#17 bit1：A/D转换启动命令，“1”为启动所选通道的A/D转换。 模块的A/D转换结果存储于缓冲存储器BFM#0中，可直接利

FROM(FNC78)指令读出到PLC。转换结果数据在模块缓冲存储器中的存储地址如下：

BFM#0 bit7~bit0：A/D转换结果数据的低8位，BFM#0高字节（bit15~bit8）内容保留。

BFM#1 bit3~bit0：A/D转换结果数据的高4位，BFM#1高字节（bit15~bit4）内容保留。

一次A/D转换启动命令只能进行1通道的A/D转换，完成2通道的转换需要2组命令控制。

转换结果存在寄存器D50（通道1）和D52（通道2）中。 (2)显示模块

采用7段式数码管显示，显示3位有效数字，其中一位小数。 I/O分配为Y10~Y16，Y20~Y27，Y30~Y36。 (3)PID控制模块

PLC的PID控制器的设计是以连续系统的PID控制规律为基础，将其数字化，写成离散形式的PID控制方程，再根据离散方程进行控制程序设计。

在连续系统中，典型的PID闭环控制系统如图所示。图中sp（t）是给定值，pv（t）为反馈量，c（t）为系统的输出量，PID控制器的输入输出关系式为：

式中，M（t）为控制器的输出，M0为输出的初始值。 e（t）=sp（t）-pv（t）为误差信号。 Kc为比例系数。 Tl为积分时间常数。 Td为微分时间常数。 PID控制如图1.2 SPn En PID控制器 M(t) 加热器s Pv(t) A/D转换 温度检测 控制对象 c(t) _ PVn 显示

图1.2 PID控制流程图

PID指令介绍：

[S1]：数据存储器D，指定给定输入的存储器地址。 [S2]：数据存储器D，指定反馈输入的存储器地址。

[S3]：数据存储器D，PID调节与控制参数，需要连续25字（FX2n系列）。 [D]： 数据存储器D，PID运算结果输出存储器地址。

1.温度测量反馈信号来自FX2n-2AD特殊功能模块，传感器为 PT100。

2.系统目标温度为55℃，加热器输出周期为2S的PWM型信号，