基于什么控制系统设计 控制系统的设计方法包括

在分析了单片机的优缺点的基础上，提出了用单片机控制电梯群控网络，并进行了电梯群控调度模块的硬件、软件、及群控调度算法的设计，保证了电梯群控系统的实时性和可靠性，具有其它总线无可比

基于什么控制系统设计 控制系统的设计方法包括

拟的优越性。在保证候梯者与乘客都满意的前提下，有效地降低了能量的损耗，具有很高的实用价值。

近年来，随着建筑业的蓬勃发展，高层建筑和智能化建筑的不断涌现，人们对电梯提出了越来越高的要求，单部电梯往往不能满足建筑物内垂直交通的需要，这就需要合理安装多部电梯来缓解电梯运行的压力，因此出现了电梯群控系统（EGCS）。

国外（德国、美国和日本）关于电梯群控系统的研究起步较早，1946年美国奥的斯公司就设计出了群控电梯，并于1949年首先成功应用于纽约联合国大厦。因此，他们的技术比较成熟，其群控系统都用专用高速微处理器作控制单元，采用了CAN（控制局域网）总线通信网络和专用电梯监控系统，系统整体性能比较稳定。

相对而言，国内在电梯群控系统方面的研究则起步较晚，受国外专利技术限制，国内的群控系统多采用通用微处理器（含单片机）或可编程序控制器（PLC）作控制单元，在网络应用方面，以微处理器或单片机为控制单元的系统，多采用CAN总线网络；以PLC为控制单元的群控系统，则使用工业网络（LonWorks-局部操作网或各种现场总线（Siemens公司的Profibus、RS-485、Intel公司的Bitbus）。从整体情况看，系统稳定性还不太理想，因此，寻找一种稳定性更好的群控方案则是国内电梯群控系统急待解决的问题。

本文设计了一种基于PLC的电梯群控系统，并在电梯模型上进行了实验，研究和应用表明，这是一种能很好满足电梯群控通讯质量要求的方法。

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给个参考论文，是单个电梯控制，供参考：

电梯作为现代智能建筑内的代步工具。越来越显示出它的重要作用，为了适应电梯的迅速发展。由PLC控制代替传统继电器控制已成为发展定局PLC是集计算机控制、自动控制技术、通信技术为一体的新型自动控制装置。它的编程软件采用易学易懂的梯形图语言!控制灵方便，抗干扰能力强，运行稳定可靠，本次设计对传统电梯控制方式加以更新，运用高性价比的现代PLC控制方式，力求以人性化、智能化方向推存出新!设计出一款高效、安全、价廉;能个性化组合且能在商业办公楼、行政大楼、中小型宾馆和居民公寓中发挥显著作用的普及型电梯控制系统。实际上电梯是根据外部呼叫信号和自身控制规律等运行的，而呼叫是随机的，电梯实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯用顺序控制或逻辑控制都不能满足控制要求。因此，本系统采用经验设计法为主的设计方法，取得了良好的效果。

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摘?要 本文主要介绍了基于西门子公司S7-200系列的可编程控制器的远程温度控制系统的设计方案。编程时调用了编程软件STEP 7 -Micro WIN中自带的PID控制模块，使得程序更为简洁，运行速度更为理想。此系统具有快、准、稳等优点，在工业温度控制领域能够广泛应用。

关键词 温度控制；PLC；设计

中图分类号 TP273 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)072-0140-01

1 绪论

在现代工业生产中，许多领域都需要对温度进行监控，有很多领域的温度可能较高或较低，人无法靠近或现场无需人力来监控，在现代工业控制中，PLC可以和计算机一起组成控制功能完善的控制系统。并且，由PLC组成的控制系统可以方便的改写程序，以适应不同的生产需要，为此，在现阶段设计较为通用的温度控制系统具有重要意义，具体系统参数或部分器件可根据各行业的要求不同来进行调整。本温控系统通过S7-200系列PLC控制器，将温度传感器检测到的实际炉温转化为电压信号，经过模拟量输入模块转换成数字量信号并送到PLC中进行PID调节，PID控制器输出量转化成占空比，通过固态继电器控制炉子加热的通断来实现对炉子温度的控制。

2 系统硬件设计

2.1 PLC型号的选择

此系统选用S7-200 CPU226，CPU226集成了24点输入/16点输出，共有40个数字量I/O。可连接7个扩展模块，最大扩展至248点数字量或35点模拟量I/O。还有13KB程序和数据存储空间空间，6个独立的30KHz高速计数器，2路独立的20KHz高速脉冲输出，具有PID控制器。配有2个RS485通讯口，具有PPI、MPI和自由方式通讯能力，波特率最高为38.4 kbit/s，可用于较高要求的中小型控制系统。为了能调用编程软件STEP 7 里的PID模块，本文采用CPU226及以上机种。

2.2 EM231模拟量输入模块

此次温度控制系统中，传感器将检测到的温度转换成

0 mv～41 mv的电压信号，系统需要配置模拟量输入模块把电压信号转换成数字信号再送入PLC中进行处理。在这里，我们选用了西门子EM231 4TC模拟量输入模块。EM231热电偶模块提供一个方便的，隔离的接口，用于七种热电偶类型：J、K、E、N、S、T和R型，所有连到模块上的热电偶必须是相同类型，且最好使用带屏蔽的热电偶传感器。本系统用的是K型热电偶，所以DIP开关SW1～SW8组态为00100000。下表所示为如何使用DIP开关设置EM231模块，开关1、2和3可选择模拟量输入范围。所有的输入设置成相同的模拟量输入范围。表中，ON为接通，OFF为断开。

2.3 系统整体设计方案

系统选用PLC CPU226为控制器， K型热电偶将检测到的实际炉温转化为电压信号，经过EM231模拟量输入模块转换成数字量信号并送到PLC中进行PID调节，PID控制器输出量转化成占空比，通过固态继电器控制炉子加热的通断来实现对炉子温度的

控制。

3 系统软件设计

3.1 控制系统数学模型的建立

本温度控制系统中，传感器（电热偶）将检测到的温度信号转换成电压信号经过温度模块后，与设定温度值进行比较，得到偏差，此偏差送入PLC控制器按PID算法进行修正，返回对应工况下的固态继电器导通时间，调节电热丝的有效加热功率，从而实现对炉子的温度控制。控制系统方框图如下所示：

图中，R(s)为设定温度的拉氏变换式；E(s)为偏差的拉氏变换式；Gc(s)为控制器的传递函数；Go(s)为广义对象，即控制阀、对象控制通道、测量变送装置三个环节的合并。

该温度控制系统是具有时滞的一阶闭环系统，传递函数为：

（G）S=e-τs

式中，K0为对象放大系数；T0为对象时间常数；τ为对象时滞。

K0=

由阶跃响应法求得，K0=0.5；T0=2.5分钟；τ=1.2分钟。

3.2 PID控制及参数整定

比例、积分、微分三种控制方式各有独特的作用，将三种方式组合在一起，就是比例积分微分（PID）控制，其数学表达式为

u（t）=Kp[e（t）+∫t0e（t）dt+TD]

式中：KP为比例系数，TI为积分时间常数，TD为微分时间常数。

根据以上的分析，本温度控制系统适于采用PID控制，完成了上述内容后，该温度控制系统就已经确定了，在系统投运之前，还需要进行控制器的参数整定。

3.3 PLC程序设计方法

PLC运行时，通过特殊继电器SM0.0产生初始化脉冲进行初始化，将温度设定值，PID参数值等，存入有关的数据寄存器，使定时器复位；按启动按钮，系统开始温度采样，采样周期为10秒；K型热电偶传感器把所测量的温度进行标准量转换（0-41毫伏）；模拟量输入通道AIW0通过读入0-41毫伏的模拟电压量送入PLC；经过程序计算后得出实际测量的温度T，将T和温度设定值比较，根据偏差计算调整量，发出调节命令。

4 结束语

本文在西门子S7-200系列PLC的基础上，成功设计出了温度控制系统，该系统达到了快、准、稳的效果，也达到了预期的目标。整个系统操作简单，控制方便，大大提高了系统的自动化程度和实用性，并希望能够促进工业控制领域的发展。

参考文献

[1]齐硕.基于PLC的远程温度控制系统的设计与调试[J].中原工学院信息商务学院,2012.

[2]曾贵娥,邱丽,朱学峰.PID控制器参数整定主法的仿真与实验研究[J].石油化工自化,2005.

[3]刘继修.PLC应用系统设计[J].福建科技出版社,2007.

作者简介

安邦（1982—），男，吉林省吉林市人，本科，助工，大唐长春第二热电有限公司，研究方向：电气自动化。