【正文】 據(jù)，使 S7300 成為完全無維護(hù)的控制設(shè)備。當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大和更為復(fù) 雜的時(shí)候，可以增加模塊，對(duì) PLC 進(jìn)行擴(kuò)展。 論文的研究?jī)?nèi)容 本文的主要內(nèi)容包括：水箱的特性確定與實(shí)驗(yàn)曲線分析， S7300 可編程控制器的硬件掌握， PID 參數(shù)的整定及各個(gè)參數(shù)的控 制性能的比較，應(yīng)用 PID 控制算法所得到的實(shí)驗(yàn)曲線分析，整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)部分的介紹和應(yīng)用 PLC 語句編程來控制水箱水位。另一方面，某新控制技術(shù)的發(fā)展要求更精確的 PID 控制，從而刺激了 PID 控制器設(shè)計(jì)與參數(shù)整定技術(shù)的發(fā)展。 1940 年以后是第二階段 —— 革新階段。常見的智能控制方法有以下幾種：模糊控制、分級(jí)遞階智能控制、專家控制、人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制、擬人智能控制等。它是辨識(shí)與控制的結(jié)合。 2 (2) 預(yù)測(cè)控制 預(yù)測(cè)控制是直接從工業(yè)過程控制中產(chǎn)生的一類基于模型的新型控制算法。 PLC的定義如下：“可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。 9) 擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)改變最小。 4) 體積小于繼電器控制盤。 20 世紀(jì) 60 年代末，美國汽車制造工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，為適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要， 1968 年美國通用汽車公司 (GM)提出了研制新型邏輯順序控制裝置的十項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)。 III Abstract This graduation project topic is based on the PLC fluid position control system design. In the design, I am control the algorithm which the author primary cognizance the design, therefore designs in the paper with to the PID algorithm mentions many. Programmable Logic Controller， PLC,it uses a programmable memory, for its internal storage procedures, the implementation of logical, sequential control, timing, counting and arithmetic operations such as useroriented instructions, and through digital or analog input / output control various types of machinery or production process. Programmable logic controller is a dedicated to the industrial control puter, and its hardware structure is basically the same with the micro puter, basic ponents: power supply, a central processing unit ( CPU ), memory, input and output interface circuit, function module, munication module. Aiming at the problem of capacious— lags in double— tanks， it was hard for the traditional PID control to the high stable constant requirements and cascade controlling could solve them. A new system based on cascade control of previous difference and PLC was investigated in industrial double— tanks. And this liquid— level control system used the previous difference algorithm of cascade controller， PLC and MCCS was designed according to the mathematical model of double tank. The this article main content includes: water tank characteristic determination and experimental curve analysis， the S7300 programmable controller hardware grasps， PID parameter installation and each parameter control performance parison ，experimental curve analysis obtains which using the PID control algorithm and overall system each part of introduction and programs using the PLC sentence controls the water tank water level. Key words: SIMATIC S7300 PLC, the controlled member characteristic, the PID control algorithm, the expansion critical ratio method, the pressure change delivering, the electrically operated regulating valve. IV 目 錄 摘 要 ........................................................... II ABSTRACT ........................................................... III 1 緒論 ............................................................... 1 PLC 的產(chǎn)生、定義及現(xiàn)狀 .......................................... 1 過程工業(yè)控制算法的應(yīng)用現(xiàn)狀 ..................................... 1 PID 控制的歷史和發(fā)展現(xiàn)狀 ........................................ 2 論文的研究?jī)?nèi)容 ................................................. 2 2 S7300 中小型 PLC 和控制對(duì)象介紹 ..................................... 3 西門子 PLC 控制系統(tǒng) ............................................. 3 CPU 模塊 .................................................... 3 模擬量輸入模塊 .............................................. 4 模擬量輸出模塊 .............................................. 5 電源模塊 .................................................... 6 控制對(duì)象特性 ................................................... 7 一階單容上水箱特性 .......................................... 7 二階雙容下水箱對(duì)象特性 ..................................... 10 3 PID 控制算法介紹 ................................................... 13 PID 控制算法 ................................................... 13 PID 調(diào)節(jié)的各個(gè)環(huán)節(jié)及其調(diào)節(jié)過程 ................................. 15 比例控制與其調(diào)節(jié)過程 ....................................... 15 比例積分調(diào)節(jié) ............................................... 16 比例積分微分調(diào)節(jié) ........................................... 16 串級(jí)控制 ...................................................... 16 擴(kuò)充臨界比例法 ................................................ 18 在 PLC 中的 PID 控制的編程 ....................................... 19 回路的輸入輸出變量的轉(zhuǎn)換和標(biāo)準(zhǔn)化 ........................... 20 變量的范圍 ................................................. 21 V 控制方式與出錯(cuò)處理 ......................................... 21 4 控制方案設(shè)計(jì) ...................................................... 23 系統(tǒng)設(shè)計(jì) ...................................................... 23 上水箱液位的自動(dòng)調(diào)節(jié) ....................................... 23 上水箱下水箱液位串級(jí)控制系統(tǒng) ............................... 23 硬件設(shè)計(jì) ...................................................... 24 檢測(cè)單元 ................................................... 24 執(zhí)行單元 ................................................... 25 控制單元 ................................................... 26 軟件設(shè)計(jì) ...................................................... 26 5 實(shí)驗(yàn)情況介紹 ..................................................... 29 上水箱液位比例調(diào)節(jié) ............................................ 29 上水箱液位比例積分調(diào)節(jié) ........................................ 29 上水箱液位比例積分微分調(diào)節(jié) .................................... 31 結(jié)論 ............................................................... 32 致謝 ............................................................... 33 參考文獻(xiàn) ............................................................ 34 1 1 緒 論 PLC 的產(chǎn)生、定義及現(xiàn)狀 可編程控制器出現(xiàn)前，繼電器控制在工業(yè)控制領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。 可編程邏輯控制器實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成 為： 電源 、 中央處理單元 (CPU)、 存儲(chǔ)器 、 輸入輸出接口電路 、 功能模塊 、 通信模塊 。 可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller， PLC），它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過 數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 關(guān)鍵詞： S7300 西門子 PLC、控制對(duì)象特性、 PID 控制算法、擴(kuò)充臨界比例法、壓力變送器