摘要：基于PLC的温度控制系统在工业生产中的作用越来越重要。近年来，人们对于基于各种控制方法的基于PLC的温度控制系统进行了大量的研究，以求获得更加稳定快速的系统。本文提出的是一种基于PLC来设计的，使用PID控制器控制的基于PLC的温度控制系统，可以通过添加神经网络的智能模块进行参数的自整定，以此来提高控制系统的稳定性。本文对锅炉的组成及其控制系统，PLC硬件的配置、PCS7硬件和软件组态设计与配置等方面都进行了较为详细的叙述。仿真结果表明了该策略的有效性，使用神经网络-PID控制的锅炉基于PLC的温度控制系统，响应速度较快、稳定性较好、可靠性较高、控制精度高，对工业控制具有一定的现实意义。

关键词： PLC；PID控制；基于PLC的温度控制系统；

Temperature Control System Design Based on PLC

The role of temperature control systems in industrial production is increasingly important. In recent years, a great deal of research has been conducted on temperature control systems based on various control methods in order to obtain a more stable and rapid system.

This article proposes a PLC-based temperature control system that uses a PID controller to control the system's stability by adding neural network intelligence modules to auto-tune parameters. This article describes the boiler's composition and its control system, PLC hardware configuration, PCS7 hardware and software configuration design and configuration. The simulation results show the effectiveness of the strategy. The neural network-PID control boiler temperature control system has the advantages of rapid response, good stability, high reliability and high control precision. It has certain practical significance for industrial control.

Keywords: PLC; PID control;Temperature control system

目录

1 绪论 1

1.1 课题的提出背景 1

1.1.1 国内研究现状 1

1.1.2 国外研究现状 1

1.2 课题研究的目的和意义 2

1.3 神经网络算法简介 3

1.4 课题研究的内容 3

1.5 本章小结 3

2 PLC及基于PLC的温度控制系统简介 4

2.1 S7-400PLC简介 4

2.2 PLC控制器特点 4

2.3 锅炉基于PLC的温度控制系统 5

2.4 SMPT-1000简介 6

2.5 本章小结 7

3 基于PLC的温度控制系统的结构和硬件设计 8

3.1 设计要求 8

3.2 系统总设计 8

3.3 系统的硬件组态设计 9

3.4 本章小结 15

4 基于PLC的温度控制系统的软件设计 16

4.1 CFC简介 16

4.2 系统的网络组态设计 16

4.3 系统程序设计 17

4.3.1 PID简介 18

4.3.2 单回路PID控制回路设计 19

4.3.3 PID参数整定方法 22

4.4 神经网络算法设计 23

4.4.1 基于神经网络算法的P参数整定 23

4.5 本章小结 26

5 实时曲线和结果分析 27

5.1 PID参数整定曲线 27

5.2 温度实时曲线 30

6 总结与展望 34

6.1 论文总结 34

6.2 前景展望 34

致谢 36

参考文献 37

附录 38

1 绪论

从1970年以来，由于工业的不断发展，过程控制也显得极为重要，温度控制作为过程控制的重要一部分也在迅速发展。

1.1 课题的提出背景

由于自动控制理论的发展，不仅国内，而且在国外基于PLC的温度控制系统都有了质的飞跃，并且有着高智能、高适应性、参数设置简单等特点。尤其是在美国，日本，德国，瑞典等国家在这方面一直处于技术领先地位，已经生产出多款商用、高性能的温度控制器和仪表设备，并在各行各业得到广泛的应用。它们主要适用于大惯量、大滞后的复杂基于PLC的温度控制系统的控制，适用于复杂过程和时变参数的基于PLC的温度控制系统的控制。这些基于PLC的温度控制系统大多采用自适应控制，自整定控制，模糊控制，人工智能等理论和计算机控制技术，并采用了先进的算法，这也使得它们具有了广泛的应用范围，而温度控制器性能的好坏通常与参数整定功能密切相关，通过计算机软件这一渠道，温度控制器可以自主的调节自己的各项参数，不仅如此还可以调整自己的性能，有的甚至还具有自己学习的能力。