【正文】 ributed control system based on puter uses MCGS configuration software,Programming with STEP7 software,The next machine with Siemens determine the two control schemes of the flow of the lower tank level cascade control system and petent tank level cascade control to see the vice control parameters while the effect of changes, a parative then plete the system hardware and software design, hardware selection and schematic drawing, the software is plete the configuration screen drawing, animations connection and PLC program to on the tank, under tank, under tank petent flow step response curve method for modeling and identification,Tuning the regulator parameters according to the response curve method of PID tuning formula, pleted under the tank, the next tank and petent flow singleloop PID control,Ultimately the spirit of the first vice emperor Cascade tuning method of tuning cascade control system of tank level and in charge of traffic of the main regulator of the tank level cascade control system parameters, and plete algorithm for parative study. Level cascade control system than the singleloop control results obtained through the system debugging, performance in the short adjustment time, small overshoot and static error, and other aspects. Key Words:Process control； PID tuning； cascade； the response curve method 第 I 頁(yè) 目錄 1緒論 ............................................................. 1 研究背景 ..................................................... 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ............................................... 2 國(guó)外研究現(xiàn)狀 ............................................. 2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 ............................................. 3 軟件簡(jiǎn)介 ..................................................... 4 MCGS 軟件 ................................................ 4 MATLAB 軟件 .............................................. 5 論文主要研究?jī)?nèi)容 ............................................. 6 2系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì) ................................................. 8 串級(jí)控制系統(tǒng) ................................................. 8 串級(jí)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu) ....................................... 8 串級(jí)系統(tǒng)設(shè)計(jì) ............................................. 8 PID 控制原理 ................................................ 10 PID 整定 .................................................... 11 單回路 PID 整定方法 ...................................... 11 串級(jí)系統(tǒng) PID 整定方法 .................................... 13 方案設(shè)計(jì) .................................................... 14 中下水箱液位串級(jí) ........................................ 14 主管流量下水箱液位串級(jí) .................................. 14 第 II 頁(yè) 3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .................................................... 16 系統(tǒng)硬件選型 ................................................ 16 系統(tǒng)硬件原理圖 .............................................. 17 4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .................................................... 18 上位機(jī)組態(tài)設(shè)計(jì) .............................................. 18 建立數(shù)據(jù)對(duì)象及通道 ...................................... 18 組態(tài)畫面設(shè)計(jì) ............................................ 19 PLC 程序設(shè)計(jì) ................................................ 24 PLC 的 I/O 口分配 ........................................ 24 中間變量 ................................................ 24 程序流程圖 .............................................. 25 5被控對(duì)象建模與辨識(shí) .............................................. 27 階躍響應(yīng)曲線法建立模型 ...................................... 27 被控對(duì)象參數(shù)辨識(shí) ............................................ 27 中水箱參數(shù)辨識(shí) .......................................... 27 下水箱參數(shù)辨識(shí) .......................................... 29 中下水箱參數(shù)辨識(shí) ........................................ 31 主管流量參數(shù)辨識(shí) ........................................ 32 6系統(tǒng)調(diào)試 ........................................................ 34 下水箱單回路 ................................................ 34 中下水箱單回路 .............................................. 34 中下水箱液位串級(jí) ............................................ 35 第 III 頁(yè) 中水箱單回路 ............................................ 35 中下水箱液位串級(jí) ........................................ 36 下水箱液位主管流量串級(jí) ...................................... 38 主管流量單回路 .......................................... 38 下水箱液位主管流量串級(jí) .................................. 38 7總結(jié) ............................................................ 42 致謝 .............................................................. 43 參考文獻(xiàn) .......................................................... 44 附錄 .............................................................. 45 第 1 頁(yè) 1 緒論 研究背景 隨著工業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，人們對(duì)控制系統(tǒng)的控制精度、響應(yīng)速度、系統(tǒng)穩(wěn)定性與適應(yīng)能力的要求越來越高 。主要是看副控參數(shù)不同時(shí)其控 制效果的變化，進(jìn)行對(duì)比研究。在工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化中，常常需要對(duì)某些設(shè)備和容器的液位進(jìn)行測(cè)量和控制。 本設(shè)計(jì)以過程控制實(shí)驗(yàn)室的 TKJ2 型高級(jí)過程控制實(shí)驗(yàn)設(shè)備為平臺(tái)，設(shè)計(jì)了基于 IPCPLC 的分布式控制系統(tǒng)。然后完成了系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)，硬件主要是選型和原理圖的繪制，軟件是完成組態(tài)畫面的繪制、動(dòng)畫連接和 PLC程序的編寫。 而實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過程中的被控對(duì)象往往具有非線性 、 時(shí)線性、時(shí)延對(duì)象的先進(jìn)控制策略，提高系統(tǒng)的控制水平，具有重要的實(shí)際意義。最近幾年，國(guó)內(nèi)一些控制領(lǐng)域已接近甚或超越了國(guó)際水平 ， 然而 ， 就先進(jìn)理論應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域的狀況來講，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比卻存在較大差距。 自本世紀(jì) 30 年代以來，伴隨著自動(dòng)控制理論的日趨成熟，自動(dòng)化技術(shù)不斷地發(fā)展并獲得了驚人的成就，在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)發(fā)展中起著關(guān)鍵性的作用。 之后，以最小二乘法為基礎(chǔ)的系統(tǒng)辨識(shí)，以極大值和動(dòng)態(tài)規(guī)劃為主要方法的最優(yōu)控制和以卡爾曼濾波理論為核心的最佳估計(jì)所組成的現(xiàn)代控制理論，開始應(yīng)用于解決過程控制生產(chǎn)中的非線性，耦合性和時(shí)變性等問題，使得工業(yè)過程控制有了更好的理論基礎(chǔ)。不僅如此，生產(chǎn)的安全性和可靠性，生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益都成為衡量當(dāng)今自動(dòng)控制水平的重要指標(biāo)。在系統(tǒng)中，由于計(jì)算機(jī)只能處理數(shù)字信號(hào)，因而給定值和反饋量要先經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，才能輸入計(jì)算機(jī)。 但是，由于德國(guó) Amira 自動(dòng)化公司研制的雙容水箱系統(tǒng)價(jià)格太高，給購(gòu)置這個(gè) 實(shí)驗(yàn)設(shè)備帶來很多困難。液位過程參數(shù)的變化不 但受到過程內(nèi)部條件的影響，也受外界條件的影響，而且影響生產(chǎn)過程的參數(shù)一般不止一個(gè) ， 在過程中的作用也不同 ， 這就增加了對(duì)過程參數(shù)進(jìn)行控制的復(fù)雜性， 或者控制起來相當(dāng)困難，因此形成了過程控制的下列特點(diǎn)： (1)對(duì)象存在滯后 熱工生產(chǎn)大多是在龐大的生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)進(jìn)行，對(duì)象的儲(chǔ)存能力大，慣性也