[摘要] 在工業(yè)控制領(lǐng)域，溫度控制是一種非常典型的過程控制。溫度控制對象常具有非線性、時變性、滯后性、不對稱性。常規(guī)PID控制只有在參數(shù)整定準(zhǔn)確的且系統(tǒng)不發(fā)生劇烈變化的情況下，才能夠達(dá)到較高的控制精度。本文設(shè)計的溫度控制系統(tǒng)的控制對象為一階慣性加純滯后的數(shù)學(xué)模型。故采用基于消除靜差、提高精度的積分分離PID控制算法來實現(xiàn)對加熱陶瓷片上水槽的多點(diǎn)精確控溫。利用PID參數(shù)工程整定法中的基于開環(huán)控制的反應(yīng)曲線法對模型參數(shù)進(jìn)行整定，然后按照衰減比為4:1時的反應(yīng)曲線法控制器參數(shù)的整定計算公式求得PID控制器設(shè)計參數(shù)的初始值。使用MATLAB中的Simulink仿真軟件對溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行PID算法的仿真。仿真和實時試驗表明該算法具有良好的控溫效果，超調(diào)小于設(shè)定值的5％，穩(wěn)態(tài)精度小于1℃。系統(tǒng)既發(fā)揮了魯棒性好、動態(tài)響應(yīng)快速、超調(diào)量小的特點(diǎn)，又具有PID控制器的動態(tài)跟蹤品質(zhì)和穩(wěn)態(tài)精度。算法經(jīng)過精簡優(yōu)化后用于PLC溫度控制中，適用性將更強(qiáng)，能夠達(dá)到較高的控制精確度。

[關(guān)鍵詞] PID參數(shù)整定; MATLAB仿真; 積分分離PID算法; 可編程邏輯器件;
溫度控制系統(tǒng)

















Multi-point Temperature Control System based on PLC
-------- PLC Programming and PID Algorithm


[Abstract] In the field of industrial control, temperature control is a typical process control. Temperature control objects often have non-linear, time variability, lag, asymmetry. Regular PID controller can not obtain high control precision only if the control parameters are tuned accurately as well as system not to change sharply. The object of temperature control system designed is first order inertia model with time delay. So an integral PID control algorithm based on eliminating static and improving the accuracy is brought forward to realize precise temperature control of sink on the heating ceramic chips. Adopt response curve method of PID parameters tuning engineering based on open-loop control to compute the parameters. Then, use response curve of the controller parameters calculation formula to calculate the initial values of the control parameters according to the attenuation than for 4. After that, use PID control algorithm simulates the temperature control system. Simulation and experiment show that the algorithm has good temperature control effect, overshoot less than 5% of set value, steady-state accuracy of less than 1℃.The system exerts the advantages of good robustness, high response speed and low overshoot of intelligent control, possesses dynamic tracing quality and stable status precision of PID controller. The algorithm is applied in the PLC temperature controlling after being simplified and optimized, its applicability will be stronger，to achieve high control accuracy.

[Key words] PID parameters setting; MATLAB simulation; Integral PID algorithm;
PLC; Temperature control system














目 錄
引言 5
1 溫度控制系統(tǒng)的組成及性能指標(biāo) 7
1.1 系統(tǒng)的組成 7
1.2 系統(tǒng)的控制要求 8
2 PID控制器的設(shè)計 10
2.1 PID控制原理 10
2.2 PID控制器參數(shù)對控制性能的影響 10
2.3 數(shù)字PID控制器 11
2.4　PID控制器算法的改進(jìn) 13
2.4.1積分項改進(jìn)的積分分離P I D 算法 13
2.4.2.算法的實際應(yīng)用改進(jìn) 15
3 PID控制器參數(shù)的整定 16
3.1 參數(shù)整定方法 16
3.2.反應(yīng)曲線法 16
4 系統(tǒng)的MATLAB 仿真與分析 18
4.1 SIMULINK簡介 18
4.2系統(tǒng)的PID算法仿真及參數(shù)調(diào)整 19
4.2.1 PID算法仿真 19
4.2.2參數(shù)調(diào)整 21
4.3 系統(tǒng)的積分分離PID算法仿真 22
4.3.1積分分離PID算法仿真 22
4.3.2帶擾動的積分分離PID算法仿真 23
4.4 系統(tǒng)的仿真分析 25
5 算法的軟件實現(xiàn) 25
5.1 編程軟件 25
5.2 繼電器及內(nèi)存空間分配 27
5.3 算法的實現(xiàn) 28
6 系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試 30
6.1 系統(tǒng)調(diào)試 30
6.2 控制效果分析 31
7 結(jié)語 32
7.1 工作總結(jié) 32
7.2 改進(jìn)方向 33
參考文獻(xiàn) 34
致 謝 36
附錄A: PLC程序源代碼 37
附錄B：外文翻譯 44

參考文獻(xiàn)
【1】 王樹青等. 工業(yè)過程控制工程. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007
【2】 張際平. 教育技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的熱點(diǎn)和趨勢 [ J ]. 電化教育研究 , 1999, 5 (5) : 3 - 7 .
【3】 宋伯生. 陳東旭PLC應(yīng)用及實驗教程. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006
【4】 于海生等. 微型計算機(jī)控制技術(shù). 北京：清華大學(xué)出版社，2008
【5】 宋伯生. PLC系統(tǒng)配置及軟件編程. 北京：中國電力出版社，2008
【6】 黃家英. 自動控制原理（I）. 四川大學(xué)電氣信息學(xué)院
【7】 劉明蘭等.基于智能PID規(guī)則的專家控制器[J]. 武漢汽車工業(yè)大學(xué)學(xué)報.1997，19（2）：