功率，由温度检测元件热电阻将采集到的炉膛温度信号，经过温度变送器转换为电压信号，主控系统内部的将送进来的电压信号转化为西门子可识别的数字量。用编制好的程序对其进行计算，得到实际温度值，在与给定的温度值比较，得到的偏差经过运算后，输出的数字量经过转换，在由模拟量输出模块送给可控硅电压调整器，产生可控硅脉冲触发信号，该信号触发可控硅电路，最终由该电路驱动电炉的加热丝，通过调整可控硅触发信号即调节供电电压每个周期的导通角，即可控制电炉电压的通断及大小，进而达到控制炉温的目的。技术综述自年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是在电子技术的迅猛发展，以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国外温度控制系统发展迅速，并在智能化自适应参数自整定等方面取得成果。在这方面以日本美国德国瑞典等国技术领先，并且都生产出了批商品化的性能优异的温度控制器及仪器仪表，在各行业广泛应用。目前，国外温度控制系统及仪表正朝着高精度智能化小型化等方面快速发展。温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同国外的日本美国德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。目前，我国在这方面总体技术水平处于世纪年代中后期水平。成熟产品主要以点位控制及常规的控制器为主，它只能适应般温度系统控制，难于控制滞后复杂时变温度系统控制，而且适应于较高控制场合的智能化自适应控制仪表国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少。现在，我国在温度等控制仪表业与国外还有着定的差距。温度控制系统大致可分别用种方式实现，种是用仪器仪表来控制温度，这种方法控制的精度不高。另种是基于单片机进行控制，然而单片机控制的系统软硬件设计较为复杂，特别是涉及到逻辑控制方面更不是其长处，双字实数单位为，必须是正数微分时间双字实数单位为，必须是正数积分项前值双字实数必须在之间过程变量前值双字实数最后次执行指令的过程变量值回路输出数值转换方法摘要温度控制系统广泛应用于工业控制领域，如钢铁厂化工厂火电厂等锅炉的温度控制系统，电焊机的温度控制系统等。加热炉温度控制在许多领域中得到广泛的应用。这方面的应用大多是基于单片机进行控制，然而单片机控制的系统软硬件设计较为复杂，特别是涉及到逻辑控制方面更不是其长处，然而在这方面却是公认的最佳选择。加热炉温度是个大惯性系统，般采用调节进行控制。随着功能的扩充在许多控制器中都扩充了控制功能，因此在逻辑控制与控制混合的应用场所中采用控制是较为合理的。本设计是利用西门子控制加热炉温度的控制系统。首先介绍了温度控制系统的工作原理和系统的组成，然后介绍了西门子和系统硬件及软件的具体设计过程。关键词温度控制温度传感器可控硅电压调整器，算法控制器基本概念控制算法数字化处理在中的回路指令模拟量采集的数字滤波算法采样周期的选择参数整定本章小结第章软件设计编程软件简介方案设计思路程序流程图系统程序实现炉温控制系统的调试本章小结第章组态画面设计组态王简介组态画面设计创建项目创建主画面建立实时趋势曲线创建报警窗口建立系统原理画面建立参数监控画面本章小结第章系统调试组态王与的通信启动组态王参数设定和监控报警信息提示趋势曲线监控本章小结结论致谢参考文献附录附录附录第章绪论课题背景及意义随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度压力流量和液位是四种最常见的过程变量。其中，温度是个非常重要的过程变量。例如在冶金工业化工工业电力工业机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种加热炉热处理炉反应炉和锅炉的温度进行控制。这方面的应用大多是基于单片机进行控制，然而单片机控制的系统软硬件设计较为复杂，特别是涉及到逻辑控制方面更不是其长处，然而在这方面却是公认的最佳选择。随着功能的扩充在许多控制器中都扩充了控制功能，因此在逻辑控制与控制混合的应用场所中采用控制是较为合理的，通过采用来对它们进行控制不仅具有控制方便简单和灵活性大的优点，而且可以大幅度提高被测温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，对温度的控制问题是个工业生产中经常会遇到的控制问题。这也正是本设计所重点研究的内容。研究的主要内容本课题的研究内容主要有温度的检测采用进行恒温控制算法在中如何实现参数对系统控制性能的影响温控系统人机界面的实现系统的设计目标及技术要求本温度控制系统的具体指标要求是对加热器加热温度调整范围为，温度控制精度小于，系统的超调量须小于，并具有温度上下限报警功能和故障报警功能。软件设计须能进行人机对话，考虑到本系统控制对象为电炉，是个大延迟环节，且温度调节范围较宽，所以本系统对过渡过程时间不予要求。控制系统的设计原理加热炉温度控制系统基本构成如图，目录摘要第章绪论课题背景及意义研究的主要内容系统的设计目标及技术要求控制系统的设计原理技术综述第章硬件设计西门子西门子主要功能模块介绍开关量模块介绍温度传感器热电偶热电阻模拟量输入模块模拟量输入模块模拟量输出模块可控硅电压调整器可控硅电压调整器简介可控硅电压调整器的主要性能指标双向可控硅交流调压原理可控硅电压调整器在加热炉中的应用本章小结第章炉温控制。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入积分项。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进步减小，直到等于零。因此，比例积分控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。微分控制在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分即误差的变化率成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件环节或有滞后组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化超前，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入比例项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是微分项，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例微分控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。模拟控制系统原理框图如图所示图模拟控制系统原理框图控制器的微分方程和传递函数形式为控制算法数字化处理为了能让数字计算机处理这个控制式，连续算式必须离散化为周期采样偏差算式，才能用来计算输出值，数字计算机处理的算式如下输出比例项积分项微分项其中在采样时刻，回路输出的计算值回路增益采样时刻回路的偏差值回路的偏差值的前个值采样时刻的回路偏差值积分项的比例常数回路输出的初始值微分项的比例常数从这个公式可以看出，积分项是从第个采样周期到当前采样周期所有误差项的函数，微分项是当为了避免给定值变化的微分作用而引起的跳变，假定给定值不变，这样可以用过程变量的变化替代偏差的变化，计算算式可改进为或其中第采样时刻的微分项值回路增益回路采样时间微分时间第采样时刻的给定值第采样时刻的给定值第采样时刻的过程变量的值第采样时刻的过程变量的值为了下次计算微分项值，必须保存过程变量，而不是偏差，在第采样时刻，初始化为。在许多控制系统中，只需要两种回路控制类型。例如只需要比例回路或者比例积分回路，通过设置常量参数，可以选择需要的回路控制类型。如果不想要积分动作计算中没有，可以吧积分时间复位置为无穷大。即使没有积分作用，积分项还是不为零，因为有初值。如果不想要微分回路，可以把微分时间置为零。如果不想要比例回路，但需要积分或积分微分回路，可以把增益设为，系统会在计算积分项和微分项时，把增益当做看待。在中的回路指令现在很多已经具备了功能，就是其中之有的是专用模块，有些是指令形式。西门子系列中使用的是回路指令。见表。表回路指令名称运算指令格式指令表格式，梯形图使用方法当端口执行条件存在时候，就可进行运算。指令的两个操作数和，是回路表的起始地址，本文采用的是，因为个回路占用了个字节，所以到都被占用了。是回路号，可以是，不可以重复使用。回路在中的地址分配情况如表所示。表指令回路表偏移地址名称数据类型说明过程变量双字实数必须在之间给定值双字实数必须在之间输出值双字实数必须在之间增益双字实数比例常数，可正可负采样时间双字实数单位为，必须是正数积分时间前采样和前次采样的函数，比例项是当前采样的函数，在数字计算机中，不保存所有的误差项，实际上也不必要。由于计算机从第次采样开始，每有个偏差采样值必须计算次输出值，只要保存偏差前值和积分项前值。作为数字计算机解决的重复性的结果，可以得到在任何采样时刻必须计算的方程的个简化算式。简化算式是输出比例项积分项微分项其中在第采样时刻，回路输出的计算值回路增益采样时刻回路的偏差值回路的偏差值的前个值积分项的比例常数积分项前值微分项的比例常数实际上使用以上简化算式的改进形式计算输出，这个改进型算式是输出比例项积分项微分项其中第采样时刻的计算值第采样时刻的比例项值第采样时刻的积分项值第采样时刻的微分项值比例项是增益和偏差的乘积。其中决定输出对偏差的灵敏度，偏差是给定值与过程变量值之差，解决的求比例项的算式是其中第采样时刻比例项的值增益第采样时刻的给定值第采样时刻的过程变量的值积分项值与偏差和成正比。解决的求积分的算式是