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西门子PLC的多路温度控制设计(3)

时间:2018-03-20 17:18来源:毕业论文
3.控制方法的选择 PID控制器成为应用最广泛的控制器,它具有以下优点: (1)PID算法蕴涵了动态控制过程中过去、现在、将来的主要信息,而且其配置几


3.控制方法的选择
PID控制器成为应用最广泛的控制器,它具有以下优点:
(1)PID算法蕴涵了动态控制过程中过去、现在、将来的主要信息,而且其配置几乎最优。其中,比例(P)代表了当前的信息,起纠正偏差的作用,使过程反应迅速。积分(I)代表了过去积累的信息,它能消除静差,改善系统的静态特性。微分(D)在信号变化时有超前控制作用,代表将来的信息。在过程开始时强迫过程进行,过程结束时减小超调,克服振荡,提高系统的稳定性,加快系统的过渡过程。此三种作用配合得当,可使动态过程快速、平稳、准确,收到良好的效果。
(2)PID控制适应性好,有较强的鲁棒性,对各种工业应用场合,都可在不同的程度上应用。特别适于“一阶惯性环节+纯滞后”和“二阶惯性环节+纯滞后”的过程控制对象。
(3)PID算法简单明了,各个控制参数相对较为独立,参数的选定较为简单,形成了完整的设计和参数调整方法,很容易为工程技术人员所掌握。
(4)PID控制根据不同的要求,针对自身的缺陷进行了不少改进,形成了一系列改进的PID算法。例如,为了克服微分带来的高频干扰的滤波PID控制,为克服大偏差时出现饱和超调的PID积分分离控制,为补偿控制对象非线性因素的可变增益PID控制等。这些改进算法在一些应用场合取得了很好的效果。同时当今智能控制理论的发展,又形成了许多智能PID控制方法。
三、温度传感器选型
工业热电偶作为测量温度的传感器,通常和显示仪表、记录仪表和电子调节器配套使用,它可以直接测量各种生产过程中不同范围的温度。若配接输出4-20mA、0-10V等标准电流、电压信号的温度变送器,使用更加方便、可靠。对于实验室等短距离的应用场合,可以直接把热电偶信号引入PLC进行测量。
1.1热电偶的工作原理
热电偶和热电阻一样,都是用来测量温度的。
热电偶是将两种不同金属或合金金属焊接起来,构成一个闭合回路,利用温差电势原理来测量温度的,当热电偶两种金属的两端有温度差,回路就会产生热电动势,温差越大,热电动势越大,利用测量热电动势这个原理来测量温度。
图3.1是热电偶结构图,热电偶带有测量端,补偿导线和热点压采集等部分。
3.1:热电偶结构示意图
值得注意的是:
热电动势的大小只和热电偶的材质以及两端的温度有关,而和热电偶的长短粗细无关。
如上图所示,热电偶是有正负极性的,所以需要确保这些导线连接到正确的极性,否则将会造成明显的测量误差为了保证热电偶可靠、稳定地工作,安装要求如下:
① 组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固;
② 两个热电极彼此之间应很好地绝缘,以防短路;
③ 补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠;
④ 保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离;
⑤ 热电偶对于外界的干扰比较敏感,因此安装还需要考虑屏蔽的问题。
1.2 热电偶与热电阻的区别
表3.1:热电偶与热电阻在结构性能方面的差别
 根据表3.1所示,热电偶的控制温度范围比较大,本设计选择热电偶做温度感应元件。
1.3 热电偶类型
根据使用材料的不同,分不同类型的热电偶,以分度号区分,分度号代表温度范围,且代表每种分度号的热电偶具体多少温度输出多少毫伏的电压,热电偶的分度号有主要有以下几种。
分度号 温度范围(℃) 两种金属材料
B 型0~1820 铂铑—铂铑
C 型0~2315 钨3 稀土—钨26 稀土 西门子PLC的多路温度控制设计(3):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_11417.html
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