【正文】 /關(guān)閉微分作用MOV_R 100, VD34 //設(shè)置定時(shí)中斷 0 的時(shí)間間隔為 100msATCH 0, 10 //設(shè)置定時(shí)中斷以執(zhí)行 PIDENI //允許中斷，子程序 0 結(jié)束//中斷程序 0LD I_DI AIW0, ACO //單極性模擬量經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后存入累加器DI_R AC0, AC0 //32 位整數(shù)轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù)DIV_R AC0, AC0 /R , AC0 //標(biāo)準(zhǔn)化累加器中的實(shí)數(shù)MOV_R ACO, VD100 //存入回路表LD //在自動(dòng)方式下，執(zhí)行 PID 指令PID VB100, 0 //回路表的起始地址為 VB100，回路號(hào)為 0LD MUL_R VD108, AC0 //PID 控制器的輸出值送入累加器*R , AC0 //將累加器中的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化ROUND AC0, AC0 //實(shí)數(shù)轉(zhuǎn)換為 32 位整數(shù)DI_I AC0, AC0 MOV_W AC0, AQW0 //將 16 位整數(shù)寫入到模擬量輸出（D/A ）寄存器 聯(lián)機(jī)（1） 聯(lián)機(jī)硬件圖（如圖 64） 64 聯(lián)機(jī)硬件圖（2） 運(yùn)行單擊水泵控制按鈕，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)關(guān)閉出水口，用手動(dòng)控制水泵后的輸入輸出控制液體閥，使水位達(dá)到滿水位的 75%，這時(shí)系統(tǒng)裝載 PID 參數(shù)和連接 PID 中斷服務(wù)程序。其作用主要用于 PID 的相應(yīng)計(jì)算，在PLC 的常閉繼電器 的作用下工作，它包括 :設(shè)定回路輸入及輸出選項(xiàng)、設(shè)定回路參數(shù)、設(shè)定循環(huán)報(bào)警選項(xiàng)、為計(jì)算指定內(nèi)存區(qū)域、指定初始化子程序及中斷程序。 水位 PID 控制的邏輯設(shè)計(jì)水位 PID 控制程序分為 3 部分，每部分流程圖如下：（1） 主程序調(diào)用模塊，如圖 62 是所示。判斷需不需要啟動(dòng)新水泵的標(biāo)準(zhǔn)就是變頻器的輸出頻率是否達(dá)到設(shè)定的上限值。生活及消防雙恒壓的兩個(gè)恒定值是采用數(shù)字式方式直接在程序中設(shè)定的。(4)工程所需的有關(guān)該模擬量的處理程序。在該子程序中完成采樣次數(shù)的預(yù)置及采樣和單元清零的工作，為開始工作做好準(zhǔn)備。一般使用模擬量輸入 AIW 及模擬量輸出 AQW 單元安排由模擬量模塊送來(lái)的數(shù)字量及待送入模塊轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量輸出的數(shù)字量。(3)確定模塊安裝入系統(tǒng)時(shí)的位置，并由安裝位置確定模塊的編號(hào)。(2)完成硬件的接線工作。（3） 避免將信號(hào)線與電源線平行接近布置。若為電壓負(fù)載，則將負(fù)載接入 MO、VO 接口若為電流負(fù)載則接入 MO、IO 接口。為電流輸入時(shí)，如 B 口所示須將 RB 與 B+短接。圖 51 CPU226 外部電路連接圖 EM235 模擬量模塊圖 52 EM235 模塊模擬量 I/O 連線示意圖如圖 53 所示為模擬量 I/O 組合模塊 EM235（4 路模擬量輸入、1 路模擬量輸出）I/O 連接示意圖。CPU226 輸入電路采用了雙向光電耦合器，DC24V 極性可任意選擇，系統(tǒng)設(shè)置1M 為 I0B 輸入端子的公共端，2M 為 I1B 輸入端子的公共端。本設(shè)計(jì)選用 CPU226 型 PLC。它的使用范圍可以覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)控制。S7200最多有 4 個(gè)中斷控制的輸入，輸入響應(yīng)時(shí)間小于 ，每條二進(jìn)制指令的處理時(shí)間僅為，S7200 還有日期時(shí)間中斷功能。要想消除這種錯(cuò)誤，在下一次執(zhí)行 PID運(yùn)算之前，應(yīng)改變引起運(yùn)算錯(cuò)誤的輸入值，而不是更新輸出值。PID 指令對(duì)回路表中的某些輸入值不進(jìn)行范圍檢查，應(yīng)保證過(guò)程變量、給定值等不超限。這種切換有一個(gè)輸入的數(shù)字量控制。例如，可能只要求比例控制或積分控制，通過(guò)設(shè)置參數(shù)可對(duì)回路控制類型進(jìn)行選擇。K — 微分系數(shù)。D圖 42 連續(xù)閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖上式中等號(hào)右邊前 3 項(xiàng)分別是比例、積分、微分部分，它們分別與誤差、誤差積分和微分成正比。在上述情況下都需要用戶編制 PID 控制程序。 PLC 實(shí)現(xiàn) PID 控制的方式用 PLC 對(duì)模擬量進(jìn)行 PID 控制時(shí)，可以采用以下幾種方法：（1） 使用 PID 過(guò)程控制模塊這種模塊的 PID 控制程序是 PLC 生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)的，并存放在模塊中，用戶在使用時(shí)只需設(shè)置一些參數(shù)，使用起來(lái)非常方便，一塊模塊可以控制幾路甚至幾十路閉環(huán)回路，但是這種模塊的價(jià)格較高，一般在大型控制系統(tǒng)中使用。積分控制可以消除系統(tǒng)的靜差，微分控制可以改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，比例、積分、微分控制三者有效地結(jié)合就可以滿足不同的控制要求。PID 控制器是比例積分微分控制(ProportionalIntegralDerivative) 的簡(jiǎn)稱,之所以得到廣泛應(yīng)用是因?yàn)樗哂腥缦聝?yōu)點(diǎn)：（1）不需要精確地控制系統(tǒng)數(shù)字模型。 PID 應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中，常常需要用閉環(huán)控制方式來(lái)控制溫度、液位、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量。在實(shí)際閉環(huán)控制系統(tǒng)中，誤差 e(t)一個(gè)很小的變化量。PLC 技術(shù)不斷增強(qiáng)，運(yùn)行速度不斷提高。3．組態(tài)軟件功能 在這里利用組態(tài)軟件的采集數(shù)據(jù)的功能，對(duì)水塔的水位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過(guò)實(shí)際的數(shù)字和圖表反映出現(xiàn)在的水位狀況。系統(tǒng)各種功能的實(shí)現(xiàn)1．水位顯示及報(bào)警功能 為了及時(shí)觀測(cè)到水塔中的水位，特別在控制臺(tái)上安裝了 4 盞水位顯示燈，并將它們與 PLC 連接，根據(jù)變送器給 PLC 的信號(hào)，由 PLC 輸出信號(hào)開啟這 4 盞水位燈來(lái)顯示當(dāng)前水塔水位的情況。該信號(hào)與水位給定值進(jìn)行比較，由 PLC 輸出一個(gè)控制信號(hào)經(jīng) ODPG 轉(zhuǎn)換控制信號(hào)點(diǎn)亮此時(shí)水塔水位所在的水位燈。②由交流接觸器來(lái)控制兩臺(tái)水泵的手動(dòng)運(yùn)行。主要配件有中央處理器 CPU，電源單元 PSE，I/O 單元。當(dāng)液位又低于 Y1 時(shí) M1 起動(dòng)工作，如 F1 開度較大下水量大于上水量，使液位繼續(xù)下降至 Y2 時(shí)，M2 啟動(dòng)工作同時(shí) F2 打開，使上水量大幅上升，保持液位。 上水箱液位低于 Y3 時(shí)，MM2 同時(shí)工作，F(xiàn)2 打開。根據(jù)水塔中的進(jìn)、出水的水位可以自動(dòng)控制水泵，使水位處于動(dòng)態(tài)的平衡狀態(tài)。同時(shí)，對(duì)于不同類型的液體，此系統(tǒng)均有良好的兼容性。⑥報(bào)警電路可以手動(dòng)關(guān)閉，只要按下報(bào)警確認(rèn)開關(guān)，就可以解除 報(bào)警的蜂鳴聲。 ②當(dāng)水位處于 B、C 之間，指示燈 B 滅，C、D、E 亮，水泵開始進(jìn)水。當(dāng)水位超過(guò) D 點(diǎn)并到達(dá) E 點(diǎn)時(shí)上限報(bào)警，采取強(qiáng)制停止水泵，水位從溢流口流出，如圖 1（e ） 。水位高度正常情況下控制在 C、D 之間，如圖 1（a） ?？刂葡到y(tǒng)組成 系統(tǒng)的工作原理在 系 統(tǒng) 中 ， 只 使 用 比 例 和 積 分 控 制 ， 其 回 路 增 益 和 時(shí) 間 常 數(shù) 可 以 通 過(guò) 工 程計(jì) 算 初 步 確 定 ， 但 還 需 要 進(jìn) 一 步 調(diào) 整 達(dá) 到 最 優(yōu) 控 制 效 果 。過(guò)去的 PID 控制器通過(guò)硬件模擬實(shí)現(xiàn)，但隨著微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，特別是現(xiàn)代嵌入式微處理器的大量應(yīng)用，原先 PID 控制器中由硬件實(shí)現(xiàn)的功能都可以用軟件來(lái)代替實(shí)現(xiàn)，從而形成了數(shù)值 PID 算法，實(shí)現(xiàn)了由模擬 PDI 控制器到數(shù)字 PID 控制器的轉(zhuǎn)變。另一方面計(jì)算機(jī)輸出的控制量 u(n)對(duì)應(yīng)的是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置偏差，如果位置傳感器出現(xiàn)故障，u(n)可能出現(xiàn)大幅度變化，引起執(zhí)行機(jī)構(gòu)的大幅度變化，這是不允許的。n 為采樣序號(hào)。如果能將它們的作用作適當(dāng)?shù)呐浜?，可以使調(diào)節(jié)器快速，平穩(wěn)、準(zhǔn)確的運(yùn)行，從而獲得滿意的控制效果。但過(guò)大的幾對(duì)于干擾信號(hào)的抑制能力卻將減弱。積分環(huán)節(jié)主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無(wú)差度。比例環(huán)節(jié)反映了系統(tǒng)對(duì)當(dāng)前變化的一種反映。 PID 控制器是一種線性控制器，它是對(duì)給定值:r(t)和實(shí)際輸出值只 t)之間的偏差 e(t):e(t)=y(t)一 r(t) ())(1()sETKsUdp??經(jīng)比例(P)、積分(I)和微分 (D)運(yùn)算后通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量 u(t)，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，故稱 PID 控制器。 數(shù)字式 PID 控制在供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，選用了具有 PID 調(diào)節(jié)模塊的變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制保證供水系統(tǒng)中的壓力恒定，較好地滿足系統(tǒng)的恒壓要求。由圖 25 得到 PID 控制器的理想算法為 (2. 2)?????????01p )()()(KU(t) dteTtet或者寫成常見傳遞函數(shù)的形式為： (2. 3))(()1sETsdp?其中， 、Ti、Td 分別為 PID 控制器的比例增益、積分時(shí)間常數(shù)和微分時(shí)間常數(shù)。 PID 控制器的結(jié)構(gòu)及原理PID 控制器是一種基于偏差“過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)”信息估計(jì)的有效而簡(jiǎn)單的控制算法。根據(jù)日本有關(guān)調(diào)查資料顯示，在現(xiàn)今使用的各種控制技術(shù)中，PID 控制技術(shù)占%，優(yōu)化 PID 控制技術(shù)占 %，現(xiàn)代控制技術(shù)占 %，%，人工智能(Al) 控制技術(shù)占 %。累加器的可用長(zhǎng)度為 32 位，可采用字節(jié)、字、雙字的存取方式，按字節(jié)、字只能存取累加器的低 8 位或低 16 位，雙字可以存取累加器全部的 32 位。 （6） 計(jì)數(shù)器C計(jì)數(shù)器用于累計(jì)計(jì)數(shù)輸入端接收到的由斷開到接通的脈沖個(gè)數(shù)。 （4） 特殊標(biāo)志位存儲(chǔ)器 SM PLC中還有若干特殊標(biāo)志位存儲(chǔ)器, 特殊標(biāo)志位存儲(chǔ)器位提供大量的狀態(tài)和控制功能，用來(lái)在CPU和用戶程序之間交換信息，特殊標(biāo)志位存儲(chǔ)器能以位、字節(jié)、字或雙字來(lái)存取。系統(tǒng)對(duì)輸入映像寄存器是以字節(jié)（8 位）為單位進(jìn)行地址分配的。表 24 CPU 提供的最大擴(kuò)展電流 S7200 系列 PLC 元件功能1. 數(shù)據(jù)類型 數(shù)據(jù)類型 S7200 系列 PLC 的數(shù)據(jù)類型可以是字符串、布爾型（ 0 或 1） 、整數(shù)型和實(shí)數(shù)型（浮點(diǎn)數(shù)） 。 S7200 PLC 系統(tǒng)組成 1．CPU 模塊 從 CPU 模塊的功能來(lái)看，SIMATIC S7200 系列小型可編程序控制器的發(fā)展，大致經(jīng)歷了兩代：第一代產(chǎn)品其 CPU 模塊為 CPU 21X，主機(jī)都可進(jìn)行擴(kuò)展，它具有四種不同結(jié)構(gòu)配置的 CPU 單元：CPU 212，CPU 214，CPU 215 和 CPU 216。（8）PLC 還具有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，例如：定位控制模塊，CRT 模塊等。新一代的大，中型PLC 還能進(jìn)行函數(shù)運(yùn)算，浮點(diǎn)運(yùn)算等。PLC 可以接模擬量輸入和輸出模擬量信號(hào)。計(jì)數(shù)器的實(shí)際計(jì)數(shù)值也可以通過(guò)人——機(jī)對(duì)話裝置實(shí)時(shí)讀出。圖 23 PLC 的掃描工作過(guò)程 PLC 的主要應(yīng)用經(jīng)過(guò) 20 多年的工業(yè)運(yùn)行，PLC 迅速滲透到工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，從 PLC 的功能來(lái)看，它的應(yīng)用范圍大致包括以下幾個(gè)方面：（1）邏輯控制 PLC 具有邏輯運(yùn)算功能，可以實(shí)現(xiàn)各種通斷控制。PLC 則是采用循環(huán)掃描的工作方式。PLC 控制系統(tǒng)有輸入量—PLC—輸出量組成，外部的各種開關(guān)信號(hào)、模擬信號(hào)、傳感器檢測(cè)的各種信號(hào)均作為 PLC 的輸入量，它們經(jīng) PLC外部輸入端子輸入到內(nèi)部寄存器中，經(jīng) PLC 內(nèi)部邏輯運(yùn)算或其他各種運(yùn)算，處理后送到輸出端子，作為 PLC 的輸出量對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行各種控制。 PLC 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)目前 PLC 種類多，功能和指令系統(tǒng)也都各不相同，但都是以微處理器為核心用做工業(yè)控制的專用計(jì)算機(jī)，所以其結(jié)構(gòu)和工作原理都大致相同，硬件和微機(jī)相似。 水塔水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成水位自動(dòng)控制系統(tǒng)由 PLC（核心控制部件） 、高低位的水位檢測(cè)電路、高低水位信號(hào)傳送給 PLC 水泵電動(dòng)機(jī)控制電路（PLC 控制啟停及主備切換） 、設(shè)備監(jiān)控臺(tái)四部分組成。通過(guò)對(duì)變頻器內(nèi)置 PID 模塊參數(shù)的預(yù)置，利用遠(yuǎn)傳液位傳感器反饋量，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，根據(jù)用水量的變化，采取 PID 調(diào)節(jié)方式，在全流量范圍內(nèi)利用輸入液體控制閥連續(xù)調(diào)節(jié)和輸出控制閥分級(jí)調(diào)節(jié)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)水塔供水且有效節(jié)能。特別是在實(shí)際操作系統(tǒng)中，穩(wěn)定、可靠是控制系統(tǒng)的基本要求。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及日常生活應(yīng)用中，常常會(huì)需要對(duì)容器中的液位（水位）進(jìn)行自動(dòng)控制。傳統(tǒng)的控制方式存在控制精度低、能耗大、可靠性差等缺點(diǎn)。一旦斷了水，輕則給人民生活帶來(lái)極大的不便，重則可能造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故及損失。s livelihood. With the social development and people39。 這 就 需 要 有 一 個(gè) 輸 入 控 制 液 體 閥 以 不 同 的 速 度 給 水塔 供 水 ， 以 維 持 水 位 的 變 化 ， 這 樣 才 能 使 水 塔 不 斷 水 。隨著社會(huì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，對(duì)城市供水提出了更高的要求，有 一 個(gè) 水 箱 需 要 維 持 一 定 的 水 位 ， 該 水 塔里 的 水 以 變 化 的 速 度 流 出 。關(guān)鍵詞： 可編程控制器 PLC，水塔水位，PID 控制 WATER TOWERS PID CONTROL SYSTEM DESIGNABSTRACTWater supply is an important industry of the people39。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，水在人們正常生活和生產(chǎn)中起著越來(lái)越重要的作用。就目前而言，多數(shù)工業(yè)、生活供水系統(tǒng)都采用水塔、層頂水箱等作為基本儲(chǔ)水設(shè)備，由一級(jí)或二級(jí)水泵從地下市政水管補(bǔ)