基于PLC控制的加热炉温度控制系统

3、控制算法

由于温度控制本身有一定的滞后性和惯性,这使系统控制出现动态误差。为了减小误差提高系统控制精度,采用PID控制算法,另外考虑到系统的控制对象,采用增量型PID算法。

△V(n)=U(n)-U(n-1)

+
[e(n)-2e(n-1)+e(n-2)]}=KP{△e(n)+

e(n)+
[△e(n)-△e(n-1)]}

式中e(n)、e(n-1)、e(n-2)为PID连续三次的偏差输入。△e(n)、△e(n-1)为系统连续两次执行的误差。KP为比例放大系数T、TI、TD分别为采样周期、积分时间、微分时间。

当加热炉刚启动加热时,由于测到的炉温为常温,sp-pv＝△U为正值且较大,△U为PID调节器的输入,此时PID调节器中P起主要作用,使SCR为最大电压给加热炉加热。当加热炉温度达到100℃以上时,sp-pv＝△U为负值,经PID调节,使SCR输出电压减小,加热炉温度降低。当温度正好达到100℃时,△U为零PID不调节,此时SCR输出的电压正好平衡加热炉消耗的热量,系统达到动态平衡。

4、K型热电偶分度电压拟合

(1)根据具体问题,确定拟合多项式的次数为n。
(2)由公式

Sk=
(k=0,1,2,……2n)
tr=yi
(r=0,1,2,……n)
计数出Sk与Tr

(3)写出正规方程

(4)解正规方程组求出a0,a1,…,an
(5)写出拟合公式多项式Pn(X)=

一次多项式也叫作线性拟合。由上述方法可拟合出K分度电压随温度变化公式为:V=0.04T(其中V为电压,T为温度)。此拟合公式是在温度从0℃到120℃之间变化的近似公式,因此正规方程只用到S0、S1、S2拟合的多项式次数为n＝1,电压随温度的变化可近似为线性变化。如果温度变化范围比较大,则电压随温度变化为非线性变化,上述电压随温度变公式需要重新拟合,拟合多项式的次数也必然大于2。

5、系统调试

系统调试分为两大步骤,一是系统软件调试；二是系统硬件调试。

(1)系统软件调试。系统软件调试是在PC机上进行,我们将PLC控制程序输入PC机后,根据运行要求,设定若干数字开关量,模拟量,对系统的每一个功能进行检测测试并在此基础上不断完善程序以达到系统要求。

(2)系统硬件调试。相应的系统硬件也是在实验室里进行,用一个设备来摸仪控制对象。首先检查设备的诸个单元是否合乎要求,其次将软件和硬件结合起来进行测试。并不断完善PLC软硬件的配置以达到最优的结果。

四、结束语

加热炉温度控制系统采用成熟的PLC技术和电力电子技术,采用软硬件结合,较好的解决了传统加热炉温控系统中出现的问题。针对我国大部分的加热炉用户来说本系统将是一个比较理想的温控系统。