摘要：在实际的工业生产中，许多被控对象会经历时间滞后，系统需要较长的调整时间才能实现稳定，导致部分系统难以准确控制，出现明显的震荡和超调现象，因此纯滞后系统的温度控制也成为一个有实际应用价值的研究对象[1]，温度的准确度在工业生产以及原料制作中的重要性也不言而喻，随着网络通信技术的不断延伸以及发展，远程技术也渗透到各个领域的使用当中，许多情况下无法操作人员在现场或者无需人工直接监控温度的变化，因此在一些必要的领域里使用远程控制温度不仅能提高工作效率同时也可以改善产品的质和性能量，从而提高性价比。

本课题主要完成对纯滞后水箱温度控制系统的PID控制，在CS4000研究平台的基础上，分析各种建模方法并且完成对纯滞后水箱的数学建模，将多次实验所得的数据进行分析处理计算，从而研究PID控制的合适参数以及整定方法，并且在MATLAB中构建模型后进行仿真，本次设计将PLC和HMI技术、网络远程技术紧密结合来实现对CS4000纯滞后水箱温度系统的远程控制，使系统的温度控制更加智能化人性化并且研究如何改善温度的控制效果。

关键词：PLC，HMI，CS4000

 

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论-1

1.1 选题背景及意义-1

1.2 国内外远程温度控制研究现状-1

1.2.1 温度控制技术研究现状-1

1.2.2 远程监控技术研究现状-2

1.3 远程温度控制系统发展趋势-3

1.4 本课题主要的研究内容-4

第二章 纯滞后水箱温度系统建模-5

2.1 纯滞后水箱温度控制系统的机械结构和选型-5

2.1.1 温度探头选型-6

2.1.2 电加热管选型-7

2.1.3 变频器选型-8

2.2 纯滞后水箱温度系统的工作原理-8

2.3 纯滞后水箱温度控制系统建模-9

2.4 PID控制在纯滞后水箱温度控制系统中的应用-14

2.4.1 PID控制基本原理-14

2.4.2 PID参数整定的工程实验方法-14

2.4.3 PID控制仿真-15

第三章 -纯滞后水箱温度远程监控系统的电气硬件设计-16

3.1 整体电气硬件布局及设计-17

3.2 主要元件的选型-17

3.2.1 PLC的选型-17

3.2.2 HMI的选型-18

3.2.3远程监控模块的选型-17

3.2.4 AD/DA模块的选型-17

3.3 电气元件的连接-22

3.3.1 威纶通触摸屏与信捷PLC的连接-22

3.3.2 CS4000纯滞后水箱温度系统与信捷PLC的连接-17

3.3.3 远程监控模块的连接-17

第四章 纯滞后水箱温度控制系统PLC软件的设计调试-25

4.1 软件设计思路-20

   4.2 PLC地址分配-20

   4.3 PLC程序设计-20

4.3.1- 模拟量输入程序的设计-26

4.3.2 PID控制程序的设计-27

4.3.3 温度报警程序的设计-27

4.3.4 输出模块程序的设计-28

4.4 PLC 仿真调试-28

第五章 纯滞后水箱温度控制系统HMI及远程监控设计-29

5.1 HMI设计原理-29

5.2 HMI的界面设计及调试-30

5.2.1 主界面设计-30

5.2.2 水箱温度实验画面设计-30

5.2.3 实时温度曲线监控画面设计-31

5.2.4 HMI仿真调试-32

5.3 远程监控设计及调试-33

5.3.1 通讯设计-34

5.3.2 监控界面设计-35

5.3.3 远程监控仿真调试-36

5.4硬件综合调试-38

第六章 结论与展望-44

6.1社会性分析-44

6.2结论与展望-44

参考文献-46

致  谢-47