【正文】 程 雙擊桌面圖標，打開工程管理器，建立工程，并設置好工程保存路徑等。 容器液位調節(jié)閥遠程控制系統(tǒng) 的設計 20 圖 36 已建好的系統(tǒng)畫面。 實驗三 試驗參數(shù)： P= I=10000 D=O SP=20 實驗曲線如圖 43所示： 容器液位調節(jié)閥遠程控制系統(tǒng) 的設計 23 圖 43 試驗分析： P 值設置已經(jīng)非常合理使曲線控制速度平緩， I 值較為合理使曲線很快穩(wěn)定下來。 d) 本次調試，最終選擇的 P、 I、 D的時間常數(shù)為 Kp、 Ki、 Kd 分別為 ，8000， 0。 容器液位調節(jié)閥遠程控制系統(tǒng) 的設計 24 致謝 這次畢業(yè)設計能夠順利的完成，得益與老師的指導和同學們的幫助、鼓勵和支持。最后感謝在一起愉快的度過本科生涯的自動化 0703 班的同學，感謝你們在學習和生活上給予我的幫助。其次感謝我的指導老師沈建冬，還有實驗室的其他老師。 展望 基于智能儀表、 PLC 與 HMI 組成的液位控制系統(tǒng)具有抗干擾能力強，控制精度高等優(yōu)點，實用性很強，可以應用于大量類似的液位控制場合。 b) 當把 P 值固定，進行 I 值范圍選取時， I值減小的時候，系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，出現(xiàn)振蕩， I 減小的越多，振蕩越嚴重， I值在 800010000 之間是比較理想的范圍。 圖 37容器液位調節(jié)閥遠程控制系統(tǒng) 的設計 21 第四章 實驗結果分析 實驗分析 實驗一 實驗參數(shù)： P=10 I=800000 D=0 SP=20 實驗曲線如圖 41所示： 圖 41 實驗結果分析： P 值過大導致調節(jié)閥開度 (曲線 MV反應過快 )變化過大， MV 震蕩過大說明 I值設置過大。 圖 35 （ 3）界面開發(fā) 點擊項目進入工程瀏覽器，點擊畫面并新建系統(tǒng)所需的界面。這些變量均是在組態(tài)王的工程瀏覽器中的數(shù)據(jù)字典中定義的 ,如圖 34所示的液位變量定義。 工程管理器：工程管理器用于新工程的創(chuàng)建和已有工程的管理，對已有工程進行搜索、添加、備份、恢復以及實現(xiàn)數(shù)據(jù)詞典的導入和導出等功能。 組態(tài)畫面設計 組態(tài)王簡介 組態(tài)王（ Kingview）是由北京亞控公司開發(fā)，在 PC 機上建立工業(yè)控制對象人機接口的一種智能軟件包，它以 Window20xx/WindowXP/WindowNT 中文操作系統(tǒng)作為其操作平臺，充分利用了 Windows 圖形功能設備，界面一致性好，易學易用等特點，具有功能完備的人機接口界面和面向對象的圖形開發(fā)環(huán)境，便于高效，快捷地把整個工藝過程構成監(jiān)控畫面，以動畫的形式顯示各個控制設備的狀態(tài)，在報警和歷史趨勢方面的功能，方便了對系統(tǒng)的監(jiān)控，具有較強的網(wǎng)絡功能。通過對監(jiān)控系統(tǒng)要求及實現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對監(jiān)控系統(tǒng)進行設計。 容器液位調節(jié)閥遠程控制系統(tǒng) 的設計 17 它具有適應性強、開放性好、易于擴展、經(jīng)濟、開發(fā)周期短等優(yōu)點。 容器液位調節(jié)閥遠程控制系統(tǒng) 的設計 16 程序段 2：將當前液位值與設定值進行 PID 運算， PID 運算的程序塊在 FB41 里，屬于西門子內(nèi)部程序。 （ 3） FC（功能）：數(shù)據(jù)執(zhí)行時分配臨時空間， FC 運算結束后不保存運算結果。 （ 1） OB1（組織塊）：用于循環(huán)程序處理的組織塊。S7300通過分布式的主機架 (CR)和 3個擴展機架 (ER)，可以操作多達 32個模塊。 負載電源模塊 (PS) ：用于將 SIMATIC S7300 連接到 120/230V AC電源。 系統(tǒng)組成： 中央處理單元 (CPU) ：各種 CPU 有各種不同的性能，例如，我們通常所配的 CPU 313C2DP集成了數(shù)字量輸入和輸出，以及 PROFIBUS DP主站 /從站接口。指令集功能強大，可用于復雜控制。如果有 PROFIBUSDP接口，可以建立一個 DP網(wǎng)絡。當系統(tǒng)規(guī)模擴大和功能復雜時，可以增加模塊，對 PLC進行擴展。 利用該方法進行 PID控制器參數(shù)的整定步驟如下 (1)首先預選擇一個足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作；（ 2）僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對輸入的階躍響應出現(xiàn)臨界振蕩，記下這是的比 例放大系數(shù)和臨界振蕩周期；（ 3）在一定的控制度下通過公式計算得到 PID控制參數(shù)。這種訪法所得到的計算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通容器液位調節(jié)閥遠程控制系統(tǒng) 的設計 12 過工程實際進行調整和修改。 當偏差階躍出現(xiàn)時，微分立即大幅度動作，抑制偏差的這種躍變；比例也同時起消除偏差的作用，使偏差幅度減小，由于比例作用是持久和起主要作用的控制規(guī)律，因此可使系統(tǒng)比較穩(wěn)定；而積分作用慢慢把余差克服掉。 比例和微分作用結合，比單純的比例作用更快。當微分時間為 0 時，就沒有微分控制作用了。微分控制器輸出的大小取決于輸入偏差變化的速度。 容器液位調節(jié)閥遠程控制系統(tǒng) 的設計 11 比例微分（ PD）控制 比例積分控制對于時間滯后的被控對象使用不夠理想。 比例積分控制器 是目前應用最為廣泛的一種控制器，多用于工業(yè)生產(chǎn)中液位、壓力、流量等控制系統(tǒng)。因為積分輸出的累積是漸進的，其產(chǎn)生的控制作用總是落后于偏差的變化，不能及時有效地克服干擾的影響，難以使控制系統(tǒng)穩(wěn)定下來。積分控制規(guī)律又稱無差控制規(guī)律。這里的 “ 積分 ”指的是 “ 積累 ” 的意思。只要有偏差產(chǎn)生，控制 器立即產(chǎn)生控制作用。 對于反應靈敏、放大能力強的被控對象，為提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，應當使比例度稍小些；而對于反應遲鈍，放大能力又較弱的被控對象，比例度可選大一些，以提高整個系統(tǒng)的靈敏度，也可以相應減小余差。此外，微分反應的是變化率，而當輸入沒有變化時，微分作用輸出為零。 微分調節(jié)作用 ：微分作用反應系統(tǒng)偏差信號的變化率，具有預見性，能預見偏差變化的趨勢，因此能產(chǎn)生超前的控制作用，在偏差還沒形成之前，已被微分調節(jié)作用消除。因為有誤差，積分調節(jié)就進行，甚至無差，積分調節(jié)停止，積分調節(jié)輸出一常值。 增量式 PID 控制器的不足之處：積分截斷效應大，有靜態(tài)誤差；溢出的影響大。 （ 2）手動 /自動切換時沖擊小，便于實現(xiàn) 無擾動切換。 可以看出，由于一般 計算機控制系統(tǒng)采用恒定的采樣周期 T ，一旦確定了 PK 、IK 、 DK ，只要使用前后 3 次測量值的偏差，即可求出控制增量。而且，因為計算機輸出 )(ku 對應的是執(zhí)行機構的實際位置，如果計算機出現(xiàn)故障， )(ku 大幅度變化，會引起執(zhí)行機構位置的大幅度變化，在某些場合，可能造成重大的生產(chǎn)事故，為避免這種情況的發(fā)生，提出了增量式 PID 控制的控制算法。 當采樣周期 T足夠短時，以一系列的采樣時刻點 kT 代表連續(xù)時間 t，以和式代替積分，以增量代替微分， ? ?0 ,1, 2 ,t k T k??， 其 中 ,則可作如下近似變換： ? ?? ?0 00( ) ( )( ) ( 1 )( ) ( ) ( 1 )kktjje t dt T e j T T e je k T e k Tde t e k e kdt T T?????? ??????? （ ） 在上式中，為書寫方便，將 ? ?kTe 簡化表示成 ??ke 等，即省去 T。這就是說，在控制器中僅引入 “ 比例 ” 項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是 “ 微分項 ” ，它能預測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例 +微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調。 （ 3）微分（ D）控制 在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關系。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入 “ 積分項 ” 。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關系。 容器液位調節(jié)閥遠程控制系統(tǒng) 的設計 5 本論文研究的主要內(nèi)容 除模擬 PID調節(jié)器外，可以采用計算機 PID算法控制?？梢姡趯嶋H生產(chǎn)中，液位控制的準確程度和控制效果直接影響到工廠的生產(chǎn)成本、經(jīng)濟效益甚至設備的安全系數(shù)。目前， PID 控制及其控制器或智能 PID 控制器 （儀表）已經(jīng)很多，產(chǎn)品已在工程實際中得到了廣泛的應用，有各種各樣的 PID 控制器產(chǎn)品?？刂破鞯妮敵鼋?jīng)過輸出接口、執(zhí)行機構，加到被控系統(tǒng)上；控制系統(tǒng)的被控量，經(jīng)過傳感器，變送器，通過輸入接口送到控制器。同時，控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個階段。即當我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象，或 不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用 PID控制技術。 PID 的相關知識介紹及其發(fā)展趨勢 PID 英文全稱為 Proportion Integration Differentiation，它是一個數(shù)學物理術語。 d． PLC 的展望 21世紀， PLC 會有更大的發(fā)展。 PID 調節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調節(jié)方法。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（ Analog）和數(shù)字量（ Digital）之間的 A/D 轉換及 D/A 轉換。 c. PLC 的應用領域 目前， PLC 在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。目前，我國自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。目前，可編程控制器在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè) 等領域的應用都得到了長足的發(fā)展。這個階段的另一個特點是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。 20世紀 70 年代中末期，可編程控制器進入實用化發(fā)展階段，計算機技術已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。 20 世紀 70 年代初出容器液位調節(jié)閥遠程控制系統(tǒng) 的設計 2 現(xiàn)了微處理器。 面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種機械或生產(chǎn)過 程。至今，在 PLC 的編程語言 ——梯形圖中還可以看到這些布線的影子。 PLC 的下端 (輸入端 )為繼電器、晶體管和晶閘管等控制部件，而上端一般是面向用戶的微型計算機。 關鍵詞 ： 西門子 S7300PLC， PID算法 ,組態(tài)王， A3000過程控制系統(tǒng)。通常是指石油、化工、電力、冶金、輕工、建材、核能等工業(yè)生產(chǎn)中連續(xù)的或按一定周期與程序進行的生產(chǎn)過程自動控制。 第十一周至第十三周：撰寫論文。 第二周至第五周： 學習西門子 PLC 和組態(tài)軟件組態(tài)王的使用方法 。 通過西門子 PLC 控制器或智能儀表，水位傳感器將檢測到的實際水位轉化為電壓信號，經(jīng)過模擬量輸入模塊轉換成數(shù)字量信號并送到 PLC 中進行 PID 調節(jié)。 熟練掌握 S7300 軟件，具有一定的編程能力 開始日期 1 月 10 日 完成日期 6 月 17 日 院 主任 (簽字 ) 20xx 年 3 月 28 日 西 安 郵 電 學 院 畢 業(yè) 設 計 (論文 ) 工 作 計 劃 學生姓名 _王黨偉 __指導教師 ___沈建冬 ______職稱 ____講師 ____ 系別 ______自動化學院 _________專業(yè) ________自動化 ________ 題目 容器液位調節(jié)閥遠程控制系統(tǒng)的設計 __________________________________________________