【正文】 項(xiàng)目電壓輸入電流輸入模擬輸入范圍在裝運(yùn)時(shí)，對于DC0~10V的模擬電壓信號輸入，此單元調(diào)整的數(shù)字范圍是0~4000。模塊的瞬時(shí)值與設(shè)定值等數(shù)據(jù)也可以用FROM/TO指令讀出或?qū)懭耄撃K的技術(shù)指標(biāo)如下表所示：項(xiàng)目攝氏度華氏度通過讀取適當(dāng)?shù)木彌_區(qū)，可以得到176。C148~+1112176。輸出通道接收數(shù)字信號并轉(zhuǎn)換成等價(jià)的模擬信號，故也稱D/A轉(zhuǎn)換。FX2N4DA占用FX2N擴(kuò)展總線8個(gè)點(diǎn)，這8個(gè)點(diǎn)可以分配成輸入和輸出。1%（對于+20mA的全范圍）轉(zhuǎn)換速度（改變是用的通道數(shù)不會(huì)改變轉(zhuǎn)換速度）隔離模擬和數(shù)字之間用光耦合器隔離，DC/DC轉(zhuǎn)換器用來隔離電源和FX2N主單元，模擬通道之間沒有隔離外部電源DC24V177。工作溫度15~40176。既然在過去的控制領(lǐng)域中，無法實(shí)現(xiàn)對混合液提的精確控制和溫度的精確加熱，這次設(shè)計(jì)的主題問題就是完成對混合液體的精確控制和對其混合液體的精確加熱，兩個(gè)同時(shí)使用PID控制執(zhí)行。其中SP為給定信號，由用戶通過計(jì)算機(jī)設(shè)定，PV為控制變量，它們的差是PID調(diào)節(jié)器的輸入偏差信號，經(jīng)過PLC的PID程序運(yùn)算后輸出，調(diào)節(jié)器的輸出信號經(jīng)過PLC的D/A轉(zhuǎn)換成420mA的模擬電信號后輸出到電動(dòng)調(diào)節(jié)閥中調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥的開度，以控制水的流量，使水箱的液位保持設(shè)定值。經(jīng)過運(yùn)算后即輸出控制信號給電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，使其開度增大，以使通道里的水流量變大，增加水箱里的儲(chǔ)水量，液位升高。水箱的液位經(jīng)過壓力變送器檢測轉(zhuǎn)換成相關(guān)的電信號輸入到PLC的輸入接口，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成控制量PV，給定值SP與控制量PV經(jīng)過PLC的CPU的減法運(yùn)算成了偏差信號e ,又輸入到PID調(diào)節(jié)器中，又開始了新的調(diào)節(jié)。當(dāng)液位升高到設(shè)定高度時(shí)，設(shè)定值與控制變量平衡，PID調(diào)節(jié)器的輸入偏差信號為零，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥就維持在那個(gè)開度，流量也不變，同時(shí)水箱的液位也維持不變。經(jīng)過運(yùn)算后即輸出控制信號給電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，使其開度增大，以使通道里的水流量變大，增加水箱里的儲(chǔ)水量，液位升高。水箱的液位經(jīng)過壓力變送器檢測轉(zhuǎn)換成相關(guān)的電信號輸入到PLC的輸入接口，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成控制量PV，給定值SP與控制量PV經(jīng)過PLC的CPU的減法運(yùn)算成了偏差信號e ,又輸入到PID調(diào)節(jié)器中，又開始了新的調(diào)節(jié)。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。（2）積分（I）控制在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后（delay）組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。 在人工調(diào)節(jié)的實(shí)踐中，如果能使閥門的開度與被調(diào)參數(shù)偏差成比例的話，就有可能使輸出量等于輸入量，從而使被調(diào)參數(shù)趨于穩(wěn)定，達(dá)到平衡狀態(tài)。放大倍數(shù)是可調(diào)的，所以比例調(diào)節(jié)器實(shí)際上是一個(gè)放大倍數(shù)可調(diào)的放大器。因?yàn)閱渭兊姆e分作用使過程緩慢，并帶來一定程度的振蕩，所以積分調(diào)節(jié)很少單獨(dú)使用，一般都和比例作用組合在一起，構(gòu)成比例積分調(diào)節(jié)器，簡稱PI調(diào)節(jié)器，其作用特性可用下式表示： （32）這里，表示PI調(diào)節(jié)作用的參數(shù)有兩個(gè)：比例度P和積分時(shí)間。如果把積分時(shí)間放到最大，PI調(diào)節(jié)器就喪失了積分作用，成了一個(gè)純比例調(diào)節(jié)器。什么是微分調(diào)節(jié)？微分調(diào)節(jié)是指調(diào)節(jié)器的輸出變化與偏差變化速度成正比，可用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示為： （33）式中： ——調(diào)節(jié)器的輸出變化值； ——微分時(shí)間； ——偏差信號變化的速度。一般都是和其它調(diào)節(jié)作用相配合，構(gòu)成比例微分或比例積分微分調(diào)節(jié)器。純比例調(diào)節(jié)雖然動(dòng)偏差比PI調(diào)節(jié)小，但余差大，而純積分調(diào)節(jié)質(zhì)量最差，所以一般不單獨(dú)使用。[D]：存放控制回路調(diào)節(jié)值（MV）即輸出值的地址。BIT2：0為無輸入變化量報(bào)警，1為輸出變化量報(bào)警有效。[S3]+5：微分增益（），0100%。[S3]+21：輸入變化量（減方）報(bào)警設(shè)定值，032767。 BIT1輸入變化量（減方）超出。該指令可以用中斷、子程序、步進(jìn)梯形指令和條件跳步指令。PID控制的原理基于下面的算式；輸出M(t)是比例項(xiàng)、積分項(xiàng)和微分項(xiàng)的函數(shù)。+ 微分項(xiàng)是在采樣時(shí)刻n，PID回路輸出的計(jì)算值；是回路增益；是采樣時(shí)刻n的回路誤差值； 是回路誤差的前一個(gè)數(shù)值(在采樣時(shí)刻n1)；是采樣時(shí)刻x的回路誤差值；是積分項(xiàng)的比例常數(shù)；是回路輸出的初始值；是微分項(xiàng)的比例常數(shù)；從這個(gè)公式可以看出，積分項(xiàng)是從第1個(gè)采樣周期到當(dāng)前采樣周期所有誤差項(xiàng)的函數(shù)。作為數(shù)字計(jì)算機(jī)解決的重復(fù)性的結(jié)果，可以得到在任何采樣時(shí)刻必須計(jì)算的方程的一個(gè)簡化算式。是現(xiàn)實(shí)世界數(shù)值的未標(biāo)準(zhǔn)化的或原始的實(shí)數(shù)值表達(dá)式。對于雙極性數(shù)值(典型值)為64,000。第一步是使用下面給出的公式，將回路輸出轉(zhuǎn)換成一個(gè)標(biāo)定的實(shí)數(shù)值：= (偏移量) * 跨度其中： 是回路輸出經(jīng)過標(biāo)定的實(shí)數(shù)值是回路輸出標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)數(shù)值，跨度值域大小，可能的最大值減去可能的最小值對于單極性為32,000 (典型值)對于雙極性為64,000 (典型值)過程變量和設(shè)定值是PID運(yùn)算的輸入值。如果使用積分控制，積分項(xiàng)前值要根據(jù)PID運(yùn)算結(jié)果更新。用戶可以在執(zhí)行PID指令以前修改回路表中積分項(xiàng)前值。在系統(tǒng)總裝以后，首先要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室條件下的系統(tǒng)硬件聯(lián)調(diào)；聯(lián)調(diào)成功以后，有了硬件操作保證，就很容易發(fā)現(xiàn)軟件的錯(cuò)誤，在軟件調(diào)試過程中，有時(shí)也會(huì)發(fā)現(xiàn)硬件故障，軟件故障完畢，硬件中的隱藏問題也能被發(fā)現(xiàn)和糾正；在進(jìn)入現(xiàn)場以前，還必須在實(shí)驗(yàn)室條件下把存在的問題充分暴露，并加以解決，通常是用模型代替實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行完全仿真調(diào)試，通過后進(jìn)行連續(xù)不停機(jī)的48h考機(jī)運(yùn)行，正確無誤后再進(jìn)入現(xiàn)場安裝，運(yùn)行成功并經(jīng)過一定時(shí)間的使用，最終驗(yàn)收合格才算完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。可靠性差 引起可靠性差的原因很多，如金屬化孔、接插件接觸不良會(huì)造成系統(tǒng)時(shí)好時(shí)壞，經(jīng)不起振動(dòng)；內(nèi)部和外部干擾、電源紋波系數(shù)大、器件負(fù)荷過大等造成邏輯電平不穩(wěn)定；走線和布局不合理也會(huì)引起系統(tǒng)可靠性差。 （1） 系統(tǒng)故障的概念系統(tǒng)故障一般指整個(gè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)失效的總和，它又可分為PLC故障和現(xiàn)場生產(chǎn)控制設(shè)備故障兩部分。系統(tǒng)總線的損壞主要由于現(xiàn)在PLC多為插件結(jié)構(gòu)，長期使用插拔模塊會(huì)造成局部印刷板或底板 接插口等處的熱中，電壓和電流的波動(dòng)沖擊是不可避免的。CPU模塊工藝水平有關(guān)。要減少I/O模塊的故障就要減少外部各種干擾對其影響，首先要按照其使用的要求進(jìn)行使用，不可隨意減少其外部保護(hù)設(shè)備，其次分析主要的干擾因素，對主要干擾要進(jìn)行隔離源或處理。主要原因除產(chǎn)品本身外，就是現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，接觸器點(diǎn)易打火或氧化，然后發(fā)熱變形直至不能使用。第三類故障是傳感器和儀表，這類故障在控制系統(tǒng)中一般反映在信號的不正常。但如果工作環(huán)境過于惡劣，如干擾特別強(qiáng)烈，可能使PLC引起錯(cuò)誤的輸入信號；運(yùn)算出錯(cuò)誤的結(jié)果；產(chǎn)生出錯(cuò)誤的輸出信號；造成錯(cuò)誤的動(dòng)作，就不能保證控制系統(tǒng)正常，安全運(yùn)行。 ③輸入輸出信號的干擾輸入設(shè)備的輸入信號線間寄生電容引起的差模干擾和輸入信號線與大地間的共模干擾；在感性負(fù)載的場合，輸出信號由斷開一閉合時(shí)產(chǎn)生的突變電流和由閉合一斷開的反向感應(yīng)電勢以及電磁接觸器的接點(diǎn)產(chǎn)生電弧等產(chǎn)生的干擾。本設(shè)計(jì)已通過模擬仿真檢驗(yàn)，有很好的推廣價(jià)值。楊老師多次詢問研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。他們細(xì)心指導(dǎo)我的學(xué)習(xí)與研究，在此，我要向諸位老師深深地鞠上一躬。半個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)已圓滿結(jié)束，在這幾個(gè)月中，我經(jīng)歷了很多事，也接觸了很多人，不管怎么說，我在此對每位曾經(jīng)幫助過我或指導(dǎo)過我的人表示衷心地感謝。 此致敬禮！參考文獻(xiàn)[1] 《工業(yè)過程控制工程》，化學(xué)工業(yè)出版社，2002[2] 《自動(dòng)儀表與過程控制》，電子工業(yè)出版社，1995[3] 《過程控制及儀表》，上海交通大學(xué)出版社，1995[4] 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Moden Control Engineering. Publishing house of electronics industry, 2000. P196—202附錄A：中英文翻譯 37 。也正是在他的指導(dǎo)和啟發(fā)下，我圓滿地完成了本科階段的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。四年的大學(xué)生活,讓我對關(guān)于自動(dòng)化方面的理論知識有了一定的了解和認(rèn)識，但實(shí)踐出真知,經(jīng)過在工廠實(shí)習(xí)和這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程，我深深地認(rèn)識到唯有把理論與實(shí)踐相結(jié)合，才能更好地為社會(huì)服務(wù)。對李老師的感激之情是無法用言語表達(dá)的。更是對我們做一件事情態(tài)度考驗(yàn)。同時(shí)采用PLC控制液體混合裝置，還能容易地隨時(shí)修改可編程控制器程序，以改變液體混合裝置的工作時(shí)間和工作狀況，滿足不同液體混合的需要。外界干擾的主要來源有：①電源的干擾供電電源的波動(dòng)以及電源電壓中高次諧波產(chǎn)生的干擾。這類故障的發(fā)現(xiàn)及處理也和日照巡檢有關(guān)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。第二類故障多發(fā)點(diǎn)在閥門等設(shè)備上，因?yàn)檫@類設(shè)備的關(guān)鍵執(zhí)行部位、利用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)推拉閥門或閘板上的位置轉(zhuǎn)換，機(jī)械、電氣、液壓等各環(huán)節(jié)稍有不到位就會(huì)產(chǎn)生誤差或故障。第1類故障點(diǎn)是在繼電器、接觸器。（3） PLC的I/O端口 PLC最大的薄弱環(huán)節(jié)在I/O端口。所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和處理系統(tǒng)故障的時(shí)候要考慮的空氣、塵埃、紫外線等對設(shè)備的破壞?，F(xiàn)場生產(chǎn)控制設(shè)備包括I/O端和現(xiàn)場控制檢測設(shè)備，如繼電器、接觸器、閥門、電動(dòng)機(jī)等。電源故障包括電壓值不符合設(shè)計(jì)要求，電源引線和插座不對，功率不足，負(fù)載能力差等。這類錯(cuò)誤包括錯(cuò)線、開路、短路、相位錯(cuò)等。手工調(diào)整積分項(xiàng)前值時(shí)，必須小心謹(jǐn)慎。然后在每次PID運(yùn)算結(jié)束之后。輸出變量是由PID運(yùn)算產(chǎn)生的，所以在每一次PID運(yùn)算完成之后，需更新回路表中的輸出值， 。在回路輸出可以用于驅(qū)動(dòng)模擬輸出之前，回路輸出必須轉(zhuǎn)換成一個(gè)16位的標(biāo)定整數(shù)值。其中： 是在采樣時(shí)間n時(shí)，回路輸出的計(jì)算值；是回路增益；是采樣時(shí)刻n的回路誤差值；是回路誤差的前一個(gè)數(shù)值(在采樣時(shí)刻n1)；是積分項(xiàng)的比例常數(shù)；是積分項(xiàng)的前一個(gè)數(shù)值(在采樣時(shí)刻n1)；是微分項(xiàng)的比例常數(shù)；一、回路輸入的轉(zhuǎn)換和標(biāo)準(zhǔn)化:。在數(shù)字計(jì)算機(jī)中，不保存所有的誤差項(xiàng)，實(shí)際上也不必要。數(shù)字計(jì)算機(jī)處理的算式如下：輸出= 比例項(xiàng)X0PIDD0D1D100D150[S1]S2S3D PID指令的應(yīng)用 在PLC中的PID控制的編程PID控制器調(diào)節(jié)輸出，保證偏差(e)為零，使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。 BIT3輸出變化量（減方）超出。[S3]+23：輸出變化量（減方）報(bào)警設(shè)定值，032767。[S3]+7至[S3]+19 PID運(yùn)算占用。[S3]+3：比例增益（），1%32767%。[S3]+1：動(dòng)作方向（ACT），BIT0：0為正動(dòng)作，1為反動(dòng)作。[S1]：存放設(shè)定值（SV）的地址。適當(dāng)選取這三個(gè)參數(shù)值，就可以獲得良好的調(diào)節(jié)質(zhì)量。對于一個(gè)固定不變的偏差，不管其有多大，微分作用的輸出總是零，這是微分作用的特點(diǎn)。在生產(chǎn)實(shí)際中，有經(jīng)驗(yàn)的工人總是既根據(jù)偏差的大小來改變閥門的開度大?。ū壤饔茫瑫r(shí)又根據(jù)偏差變化速度的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于它是在比例調(diào)節(jié)（粗調(diào)）的基礎(chǔ)上，有加上一個(gè)積分調(diào)節(jié)（細(xì)調(diào)），所以又稱再調(diào)調(diào)節(jié)或重定調(diào)節(jié)。純比例調(diào)節(jié)只能用于干擾較小、滯后較小，而時(shí)間常數(shù)又不太小的對象。比例調(diào)節(jié)規(guī)律及其特點(diǎn)比例調(diào)節(jié)作用，一般用字母P來表示。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而