【正文】 Y1時，M1也停止。圖36 水位閉環(huán)控制圖第4章 PLC中PID控制器的實現(xiàn) PID算法PID(ProPortiona1IntegralDerivative)是工業(yè)控制常用的控制算法，無論在溫度、流量等慢變化過程，還是速度、位置等快速變化的過程，都可以得到很好的控制效果。不但可以完成順序控制的功能，還可以完成復雜的閉環(huán)控制。在自動控制系統(tǒng)中，用來對誤差進行放大、積分、微分等處理的裝置稱為“調節(jié)器”，當調節(jié)器具有“放大”、“積分”、“微分”功能時，即成為PID調節(jié)器。PID控制簡單易懂，使用中不必能清楚系統(tǒng)的數(shù)字模型。對于這一類系統(tǒng)，使用PID控制可以得到比較滿意的效果。（3）PID控制器的結構典型，程序簡單，工程上易于實現(xiàn)，參數(shù)調整方便。它們實際上是用于PID控制的子程序，與模擬量的輸入/輸出模塊一起使用，可以得到類似于是用PID過程控制模塊的效果，但是價格便宜得多。在連續(xù)系統(tǒng)中，典型的PID閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖42所示。假設采樣周期為，系統(tǒng)開始運行的時刻為t=0，用矩形積分來近似精確積分，用差分近似精確微分，將上式離散化，第n次采樣時控制器的輸出為：式中， — 第n1次采樣誤差值。這圖中的、分別為模擬量、在第n次采樣的數(shù)字量。系統(tǒng)啟動時，關閉出水口。圖44 PID指令圖指令中TBL是回路表的起始地址，LOOP是回路編號。每次完成PID運算后，都要更新回路表內的輸出值，～。本設計選用西門子公司的S7200 PLC系列，其具結構緊湊，價格低廉，有極高的性價比，適用于小型控制系統(tǒng)。點對點接口（PPI）可以連接編程設備、操作員界面和具有串行接口的設備，用戶程序有三級口令保護。S7200系列有CUP21X和CPU22X兩代產品。[16]CPU226主機共有24個輸入點和16個輸出點，可連接7個擴展模塊，最大擴展至248路數(shù)字量I/O或35路模擬I/O點。CPU226可用于較高要求的控制系統(tǒng)，更多的I/O點，更強的模塊擴展能力，更快的運行速度和功能更強的內部集成特殊功能使其完全適應于復雜的中小型控制系統(tǒng)。EM235模塊的上部端子排為標注A、B、C、D的四路模擬量輸入接口，可分別接入標準電壓、電流信號。若4個接口未能全部使用，如C口所示，未用的接口要將C+與C端用短路子短接，以免收到外部干擾。傳感器接線的長度應盡可能的短，并使用屏蔽雙絞線。[18] EM235的安裝使用EM235安裝使用的一般過程如下:(l)根據(jù)輸入信號的類型及變化范圍設置DIP開關，完成模塊的配置工作。為防止空置端對接線端的干擾，空置端應短接。模塊安裝完畢后，將模塊自帶的接線排插入主機上的擴展總線插口。擴展模塊的編址方法依57一200系列PLC技術手冊中有關規(guī)定。該子程序檢查模塊的連接正確性及模塊工作的正確性。[20] 硬件連接圖圖53 硬件接線圖 控制系統(tǒng)I/O地址分配PLC的輸入 /輸出分配表（如表51所示）表51 I/O分配表編號地址說明功能1路模擬量輸出1AQW0輸出模擬量控制輸入控制液壓閥1路數(shù)字輸入，1路模擬量輸入1按鈕，手動自動切換0為手動，1為自動2AIW0輸入模擬量液位傳感器的值第6章 系統(tǒng)軟件應用設計系統(tǒng)的自動控制功能主要是通過軟件來實現(xiàn)的,結合前面所述變頻調速恒壓供水系統(tǒng)的控制要求,利用定時器中斷功能實現(xiàn)PID控制的定時采樣及輸出控制,三臺水泵切換信號的生成、接觸器邏輯控制信號的綜合及報警處理等都由程序控制。PID回路增益和時間常數(shù)初步設定為:增益kc=、采樣時間ts=變頻器控制水泵電機的每一次啟動均為軟啟動,并規(guī)定各臺水泵必須交替使用,任一臺泵連續(xù)變頻運行不得超過3主程序調用子程序0，如圖63所示。圖61 水位PID控制實現(xiàn)方式首次掃描●調用子程序0進行啟動計算機和初始化●條用子程序0初始化定時中斷主程序結束主程序開始圖62 主程序調用模塊啟動子程序設置PID參數(shù)裝入回路設定值=75%回路增益=裝入回路采樣1S裝入積分時間30min設定定時中斷時間為100ms子程序0結束圖63 主程序調用子程序0啟動中斷子程序0定時中斷計數(shù)器值加1計數(shù)器值到達了嗎運行程序與設定值進行比較對輸出值限制反饋仿真定時中斷計數(shù)器清零中斷子程序0結束是定時器初值設定為0圖64 中斷子程序模塊其中，各符號名說明如下： 在第n采樣時刻，PID回路輸出的計算值 PID回路增益 在第n采樣時刻的偏差值 在第n1采樣時刻的偏差值 積分項的比例常數(shù)MX 積分項的前值KD 微分項的比例常數(shù) 梯形圖編程（見附錄） 控制程序（見附錄） 聯(lián)機（1） 聯(lián)機硬件圖（如圖64） 64聯(lián)機硬件圖（2） 運行單擊水泵控制按鈕，系統(tǒng)啟動時關閉出水口，用手動控制水泵后的輸入輸出控制液體閥，使水位達到滿水位的75%，這時系統(tǒng)裝載PID參數(shù)和連接PID中斷服務程序。首先將整數(shù)轉換成雙整數(shù)（AIW0→AC0），將雙整數(shù)轉換為實數(shù)，而后將數(shù)值標準化（AC0，→AC0）,最后將標準化后的PV存入回路表（AC0→VD100）。第7章 結 論本論文針對小區(qū)的生活供水要求，設計了一套由PLC、PID算法 、液位控制閥、水泵、計算機、通信模塊等主要設備構成的水塔水位PID 控制系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)供水方式普遍存在的效率低、可靠性差、自動化程度不高等缺點，可實現(xiàn)高效節(jié)能、自動可靠、維護簡單、管理方便的穩(wěn)定供水。4)系統(tǒng)采取水塔水位PID 控制系統(tǒng)供水，節(jié)能效果明顯，設備簡單。 以上這部分工作有待在以后的學習與工作中進一步完成。北京：中國電力出版社2007 92~94[6] [M].北京：機械工業(yè)出版社，2003 47~49[7] 周美蘭、周封、[C].北京：科技出版社，2003 73~76[8] [M].北京：中國電力出版社,2006 101~102[9] [M].機械工業(yè)出版社，2007 85~87[10] 陳志新、[M].中國林業(yè)出版社，2006 93~94[11] [M]. 115~117[12] 鄭鳳翼、[M]. 130~137[13] 李克儉、[J]. 76～79[14] [J]. 16～19[15] 姚勇、李忠勤、[J]. 98[16] 王偉、張晶濤、[C].制動化學報，347～350[17]Michel Logic Controllers:Architecture and Application Wiley[M].1990. 263～267[18]. Programmabe Controllers: and Application[M].New York:MC . 149～152[19]. Control of a fourlevel elevator system using a programmable logic controller[J]. International Journal of Electrical Engineering Education,2003 202～204[20] 陳　娟，陳志強，PLC 在水塔水位控制系統(tǒng)中的應用[J].安徽技術師范學院學報, (4): 348～350附錄S7200CN數(shù)字量輸入技術指標項目DC24V輸入（不包括CPU224XP）DC24V輸入（CPU224XP）輸入類型漏型/源型（IEC類型1）漏型/源型（IEC類型1,~）輸入電壓額定值DC24V，典型值4ma輸入電壓浪涌值35v/邏輯1信號（最?。〥C15V,~，8mA,其余為DC15V，邏輯0信號（最大）DC5V,1mA~,8mA,其余為DC5V,1mA輸入延遲~連接2線式接近開關的允許漏電流最大1mA光隔離AC500V,1min高速計數(shù)器輸入邏輯1電平DC15~30V:單相20KHZ，兩相10KHZ；DC15~26V：單相30KHZ，兩相20KHZCPU224XP的HSC4和HSC5的輸入邏輯1電平DC4V時，單相200KHZ，兩相100KHZ電纜長度非屏蔽300m屏蔽500m，高速計數(shù)器50mS7200CN數(shù)字量輸出技術指標輸出類型DC24輸出（不包括CPU224XP）DC24V輸出（CPU224XP）繼電器輸出輸入電壓額定值輸出電壓允許范圍DC24V~DC24VDC5~(~)~(~)DC24V或AC250VDC5~30V，AC5~250V浪涌電流最大8A，100ms5A，4s,邏輯1輸出電壓邏輯0輸出電壓DC20V,最大電流時，10KL+，最大電流時，10k負載邏輯1最大輸出電流邏輯0最大漏電流燈負載接通狀態(tài)電阻每個公共端的額定電流（電阻負載）10A5W，6A（電阻負載）10A5W，2A（電阻負載）——DC30W/AC200W10A感性箝位電壓L+減DC48V，1W功耗————輸出類型DC24V輸出（不包括CPU224XP）DC24V輸出（CPU224XP）繼電器輸出從關斷到接通最大延時從接通到關斷最大延時切換最大延時，其他15s ，其他130s ——，其他15s ，其他130s ——————10ms最高脈沖頻率20kHz()100kHz()1Hz表41 PID指令的回路表偏移地址變量格式類型描述0過程變量雙字實數(shù)輸入～4給定值雙字實數(shù)輸入～8輸出值雙字實數(shù)輸入/輸出～12增益雙字實數(shù)輸入比例常數(shù)，可正可負16采樣時間雙字實數(shù)輸入單位為s，必須為正20積分時間雙字實數(shù)輸入單位為min，必須為正24微分時間雙字實數(shù)輸入單位為min，必須為正28上一次的積分值雙字實數(shù)輸入/輸出～32上一次過程變量雙字實數(shù)輸入/輸出最近一次運算的過程變量值圖33 傳統(tǒng)水塔水位控制梯形圖圖34 傳統(tǒng)水塔水位控