【正文】 池供電，有關(guān)狀態(tài)及信息就不會(huì)丟失。一旦故障條件消失，就可恢復(fù)正常，繼續(xù)原來的程序工作。 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 31 頁(yè) 軟件措施： 有極強(qiáng)的自檢及保護(hù)功能。 （ 3）電源調(diào)整與保護(hù) ——對(duì)微處理器這個(gè)核心部件所需的 +5V 電源，采用多級(jí)濾波，并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動(dòng)和過電壓、欠電壓的影響。為此，各 PLC 的生產(chǎn)廠商在硬件和軟件方面采取了多種措施，使PLC 除了本身具有較強(qiáng)的自診斷能力，能及時(shí)給出出錯(cuò)信息，停止運(yùn)行等待修復(fù)外，還使 PLC 具有了很強(qiáng)的抗干擾能力。但對(duì) PLC 而言，受外界影響后，內(nèi)部存儲(chǔ)的信息可能被破壞。 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 30 頁(yè) 第 8 章 三容水箱 PLC 硬件設(shè)置 PLC 特點(diǎn)概述 1. 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 工業(yè)生產(chǎn)對(duì)控制設(shè)備的可靠性要求： （ 1）平均故障間隔時(shí)間 長(zhǎng)； （ 2）故障修復(fù)時(shí)間（平均修復(fù)時(shí)間）短。 Ki 越大 , 系統(tǒng)的靜態(tài)誤差消除越快。其中 P: I: D:。 上升時(shí)間 tr 約為 25s。 圖 71 PID 模型 圖 72 PID 子系統(tǒng)模型 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 29 頁(yè) 仿真結(jié)果 圖 73 下水箱液位仿真曲線 在圖 73中 , 橫軸表示時(shí)間 , 其單位為秒 。 63 3 3 30 . 0 8 5 0 . 0 0 1 4 2 . 5 1 0 0 . 0 0 1 5 ih h h h Q?? ? ? ? ? （ 614） 對(duì)上式進(jìn)行拉普拉斯變換，可得三容水箱的傳遞函數(shù)： 6233 1 00 1 )( )( ?????? SSSSQ SH i （ 615） 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 28 頁(yè) 第 7 章 模型仿真和實(shí)驗(yàn) Simulink 仿真 Simulink 是用于 MATLAB 下建立系統(tǒng)框圖和仿 真的環(huán)境。39。觀察液位隨時(shí)間有一個(gè)飛升過程 , 經(jīng)過一段時(shí)間后 , 下水箱液位重新達(dá)到平衡。 此實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上水箱的流入量可以通過電磁流量計(jì)讀出 , 畫面顯示的液位均為百RhQ ??0安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 27 頁(yè) 分比 , 水箱高度均為 。經(jīng)過線性化后 , 水阻 R 是常數(shù)。 39。 39。2 1 2( ) /h Q Q A?? （ 65） 水槽 3： 39。 ( 4) 增大調(diào)節(jié)閥的開度 , 記錄水位隨時(shí)間的數(shù)據(jù)直至液位再次達(dá)到平衡。上水箱的注水量通過上位機(jī)對(duì)電磁閥的開度進(jìn)行調(diào)節(jié)。同時(shí)由于出水壓力的增大使流出量逐漸增大，其趨勢(shì)是重新建立起流入量與流出量之間的平衡關(guān)系，即液位上升到一定高度使流出量增大到與流入量相等而重新建立起平衡關(guān)系，液位最后穩(wěn)定在某一高度上；反之，液位會(huì)下降，并最終穩(wěn)定在另一高度上。它反映了對(duì)象的特性 , 特別是動(dòng)態(tài)特性。 若我們想把極點(diǎn)配置在 1， 2 ，則操作可具體如下： rank(ctrb(A,B)) ans = 2 顯見，系統(tǒng)狀態(tài)可控，可以對(duì)其閉環(huán)極點(diǎn)進(jìn)行任意配置。所以只需判定系統(tǒng)在原點(diǎn)處的穩(wěn)定性。由于整個(gè)系統(tǒng)包含1y 2y ，所以就整個(gè)系統(tǒng)而言是不可觀的。 圖 54 xxxxxxxxxxx 從上述仿真結(jié)果可知，在階躍響應(yīng)下， 1h 、 h2 都趨于穩(wěn)態(tài) 2，且無超調(diào)。 D=0。 B=[2。 圖 414 D 加慣性環(huán)節(jié)圖 圖 415 控制曲線圖 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 16 頁(yè) 第 5 章 雙容水箱 在實(shí)驗(yàn)過程中我們發(fā)現(xiàn)三容水箱可以看成 2 個(gè)雙容水箱，而且雙容水箱與三容水箱相比較為簡(jiǎn)單，我們可以先對(duì)雙容水箱進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的研究，可以更為方便地對(duì)三容水箱研究。 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 15 頁(yè) Gc=tf(nn,dd)。 grid on。 N=[10]。 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 14 頁(yè) 圖 412 PID 控制振蕩曲線 三者一起做比較，得到如下圖： 圖 413 控制曲線圖 在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中不可能出現(xiàn)純微分動(dòng)作，要經(jīng)常將純微分動(dòng)作近似成一個(gè)帶有慣性的微分 環(huán)節(jié)，進(jìn)而得到近似 PID 控制器的傳遞函數(shù)為： Gc（ s） =kp*(1+1/Tis+Tds/(1+Td/N)) （在實(shí)際應(yīng)用中，常取 N=10） clear all G0=tf(523500,[1 10470 0])。 G=feedback(G0*Gc,1)。 Td=[]。 end axis([0 0 ])。 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 13 頁(yè) for i=1:length(Ti) Gc=tf(kp*[1,1/Ti(i)],[1,0])。 kp=。 step(G)。 end 在 kp= 時(shí)出現(xiàn)等幅振蕩，其臨界比例度 δcr 和臨界振蕩周期 Tcr(相鄰兩個(gè)波峰間的時(shí)間間隔 )可由下圖 48 讀出： 圖 48 等幅振蕩圖 知 Tcr= 臨界比例度為 δcr=1/ 根據(jù)所得的 Tcr 和 δcr，查下表的經(jīng)驗(yàn)公式，可以計(jì)算出調(diào)節(jié)器的各個(gè)參數(shù)： 表 49 臨界振蕩經(jīng)驗(yàn)公式 控制規(guī)律 δ(﹪ ) Ti（ s） Td(s) P 2δcr 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 12 頁(yè) PI Tcr/ PID P: δ=2/= PI: δ=, Ti=PID: δ=,Ti=*=, Td=*= 最后 “按先 P 后 I 最后 D”的操作程序?qū)⒖刂破髡▍?shù)調(diào)到計(jì)算值上，仿真響應(yīng)曲線如圖所示： P 調(diào)節(jié)代碼： clear all G0=tf(523500,[1 10470 0])。 for i=1:length(P) G=feedback(P(i)*G0,1)。感覺衰減法的衰減太慢 （如圖 46） ，就用了臨界比例度法。但擾動(dòng)作用在外環(huán)，則雙環(huán)系統(tǒng)抗擾性能與單環(huán)類似。如果 PID 控制器運(yùn)用于控制復(fù)雜過程，可能會(huì)出現(xiàn)無論怎樣調(diào)整參數(shù)都無法達(dá)到預(yù)期的控制效果。以典型二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線和誤差曲線為例進(jìn)行分析如下 : 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 9 頁(yè) 圖 42 典型二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線 圖 43 典型二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)誤差曲線 從誤差曲線可以看出 : (1)當(dāng)誤差 |e|較大時(shí)，說明誤差的絕對(duì)值較大，不論誤差的變化趨勢(shì)如何，都應(yīng)該考慮控制器的 kp 取較大值，以提高響應(yīng)的快速性；而為防止因?yàn)?|ec|瞬時(shí)過大，TD 應(yīng)該取較小的值；為控制超調(diào) T1也應(yīng)該取值很小。 (3)微分環(huán)節(jié) TD:反映偏差信號(hào)的變化趨勢(shì) (變化速率 )，并能在偏差信號(hào)變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減少調(diào)節(jié)時(shí)間。比例系數(shù)的作用是加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，比例系數(shù)越大，系統(tǒng)響應(yīng)速度越快，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度越高，但容易產(chǎn)生超調(diào)，甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定，比例系數(shù)過小，會(huì)降低系統(tǒng)調(diào)節(jié)精度，系統(tǒng)響應(yīng)速度變慢，調(diào)節(jié)時(shí)間變長(zhǎng)，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性變壞。 PID 控制器簡(jiǎn)單易懂，使用中不需精確的系統(tǒng)模型等先決條件，因而成為應(yīng)用最為廣泛的控制器。 8) 選擇菜單項(xiàng) “操作 停止實(shí)驗(yàn) ”，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。 4) 初始時(shí)，出現(xiàn)系統(tǒng)配置的界面，可以在界面上配置水箱的 AD/DA 通道等。 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 7 頁(yè) 主要由以下部分組成： 1）與 IBM PC/AT機(jī)兼容的 PC機(jī)帶 PCI插槽 PCI2020 數(shù)據(jù)采集卡及其驅(qū)動(dòng)程序 ； 2) 演示實(shí)驗(yàn)軟件 。 5) 三容水柱 電控箱內(nèi)安裝有如下主要部件： 1) 電磁閥控制器 。 建 立 大 水 箱 液 位 控 制 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 瀏 覽 畫 面 ， 繪 制 出 報(bào) 表 。組態(tài)王對(duì)其提供了強(qiáng)有力的支持和簡(jiǎn)單的控制方法。在表示液位的長(zhǎng)方形中建立縮放和隱含連接。 在數(shù)據(jù)庫(kù)中存放的是變量的當(dāng)前值，變量包括系統(tǒng)變量和用戶定義的變量，變量的集合形象的稱為 “數(shù)據(jù)詞典 ”，數(shù)據(jù)詞典記錄了所有用戶可使用的數(shù)據(jù)變量的詳細(xì)信息。應(yīng)用組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)的工具箱和圖庫(kù)，繪制組態(tài)控制畫面內(nèi)的各個(gè)元器件。在工程瀏覽器中，雙擊畫面中的新建，則彈出新畫面對(duì)話框，在畫面名稱中輸入 “大水箱液位控制實(shí)驗(yàn) ”。 數(shù)據(jù)，怎樣用數(shù)據(jù)來描述工控對(duì)象的各種屬性也就是創(chuàng)建一個(gè)具體的數(shù)據(jù)庫(kù)，此數(shù)據(jù)庫(kù)中的變量反映了工控對(duì)象的各種屬性，比如液位等。 系統(tǒng)制作過程和系統(tǒng)界面概述 利用組態(tài)王軟件建立應(yīng)用程序的一般過程如下。系統(tǒng)包括流量、溫度、液位，壓力等熱工參數(shù)，可同其它控制系統(tǒng)一起來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)、單回路控制、串級(jí)控制、前饋控制、比值控制、多變量解耦等各種控制系統(tǒng)。 PROJMANAGER具有很強(qiáng)的管理功能，可用于新工程的創(chuàng)建及刪除，并能對(duì)已有工程進(jìn)行搜索、備份及有效恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)入和導(dǎo)出。信息窗口是一個(gè)獨(dú)立的 Windows應(yīng)用程序，用來記錄、顯示組態(tài)王開發(fā)和運(yùn)行系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)信息。在工程瀏覽器中可以查看工程的各個(gè)組成部分，也可以完成數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)造，定義外部設(shè)備等工作。這樣就避免了操作人員到現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)視 ，既減少了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，又可以避免意外事故的發(fā)生，同時(shí) 可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和網(wǎng)絡(luò)控制。因此，本文選用了組態(tài)王 6． 5軟件設(shè)計(jì)了水箱液位檢測(cè)和控制系統(tǒng)。這些軟件的研制時(shí)間比較早，功能強(qiáng)大，但價(jià)格昂貴。 組態(tài)王軟件包由工程管理器 ProjManager，工程瀏覽器 TouchExplorer，畫面開發(fā)系統(tǒng) Touchmak(內(nèi)嵌于工程瀏覽器 )和運(yùn)行系統(tǒng) TouchVew四部分組成，具有動(dòng)畫連接、實(shí)時(shí)控制、實(shí)時(shí)曲線與歷史曲線、報(bào)警功能、報(bào)表等功能。 (4) 應(yīng)用 PLC 和組態(tài)軟件完成三容水箱液位控制實(shí)驗(yàn)。使用組態(tài)軟件能夠避開復(fù) 雜的計(jì)算機(jī)軟、硬件問題，集中精力去解決工程問題本身，根據(jù)工程作業(yè)的需要和特點(diǎn)，組態(tài)配置出高性能，高可靠性和高度專業(yè)化的工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)。一是開發(fā)人員用 VB， VC++等語(yǔ)言編寫復(fù)雜的程序從底層開發(fā)，開發(fā)周期長(zhǎng)，通用性差；二是用工控組態(tài)軟件進(jìn)行開發(fā)。 上位監(jiān)控部