四川师范大学成都学院电子工程系课程设计报告

前言

恒温系统装置是一个模拟生产使用恒温系统。他使用了PLC，数模转换功能模块，温度传感器，电热棒等。实现系统的加热，以及恒温保持。使用PID算法可以精确的控制系统温度。该模拟系统可用于对室温的加热，以及保温。外面虽然可以买到类似的商品，但是却不如该系统灵活。

随着经济的增长，有些农业生产对温度的要求相当严格，例如，农场的养殖场就对温度非常讲究。据研究表明禽类不仅对光照有严格要求,对温度更有严格要求，温度会下降到15度左右,禽类的产蛋率成明显下降趋势,而温度高于30度左右，禽类的产蛋率同样受到影响，此时我们就得严格控制室温在20-25摄氏度为最佳温度，才能提高养殖场的经济效益。

该系统主要划分为PLC主模块，数模转换功能模块，温度监控模块，加热模块。主要功能有：PLC模块将数据信号传送到功能模块使之转换成模拟信号使温度传感器工作，温度传感器检测当前系统温度，转化成模拟电压信号，然后通过EM235CN模块将温度信号转化成数据信号，从而达到控制温度的目的。

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1．PLC简介

PLC英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.PLC是可编程逻辑电路，也是一种和硬件结合很紧密的语言，在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有PLC。 PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。 国际电工委员会(IEC)在其标准中将PLC定义为:

可程式逻辑控制器是一种数位运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可程式逻辑控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

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2．PID指令与模拟量控制

2.1 PID算法

典型PID算法包括三项：比例项、积分项和微分项。即：

输出=比例项+积分项+微分项

计算机在周期性地采样并离散化后进行PID运算，算法如下：

Mn=Kc*(SPn-PVn)+Kc*(Ts/Ti)*(SPn-PVn）+Mx+Kc*(Td/Ts)*(PVn-1-PVn) 比例项：Kc*（SPn-PVn）

积分项：Kc*(Ts/Ti)* （SPn-PVn）+Mx 微分项：Mx+Kc*(Td/Ts)*(PVn-1-PVn)

2.2 PID控制回路选项

常用的控制回路有PI、PID。

（1）如果不需要积分回路（即在PID算法中无“I”），则应将积分时间Ti设为无穷大。由于积分项Mx的初始值，虽然没有积分运算，积分项的数值也可能不为零。

（2）如果不需要微分运算，则应将微分时间Td设定为0.0

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2.3 回路输入量转化和标准化

在PLC进行PID控制之前，必须将其转换成标准化浮点表示法。 （1）将回路输入量数值从16位整数转换成32位浮点数或实数。如下：

ITD AIW0 , AC0 DTR AC0 ，AC0

//将输入数值转化成双字 //将32位整数转换成实数

（2）将实数转换成0.0-1.0之间的标准化数值。

/R 32000.0，AC0 +R 0， AC0

//是累加器中数值标准化 //加偏移量0

//将标准化数值写入PID回路参数表中

MOVR AC0， VD100

2.4 PID回路输出转换成比例的整数

程序执行后，PID回路输出0.0-1.0之间的标准化实数值，必须被转换成16位成比例整数数值，才能驱动模拟输出。

PID回路输出成比例实数数值=（PID回路输出标准化实数值-偏移量）*取值范围

MOVR VD108，AC0

//将PID回路输出送入AC0

//将实数四舍五入取整，变为32位整数 //32位整数转换成16位整数 //16位整数写入AQW0

*R 32000.0， AC0 DTI AC0，AC0 MOVW AC0,AQW0

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