【正文】 再一次對我的母校表示感謝。在控制方面可以選擇更加好的 PID 控制以提高控制精度。 如圖 73 圖 73 選中 “ 水位控制 ” ，單擊 “ 動畫組態(tài) ” ，進入動畫制作窗口。我們得到了 PI 調節(jié)器的實驗的變化曲線圖，如圖 52所示。 控制單元 控制單元是整個系統的心臟。執(zhí)行機構首先將來自調節(jié)器的信號轉變成推力或位移，對調節(jié)機構（調節(jié)閥）根據執(zhí)行機構的推力或位移，改變調節(jié)閥的閥芯或閥座間的流通面積，以達到最終調節(jié)被控介質的目的。 硬件設計 系統硬件的設計包括檢測單元、執(zhí)行單元和控制單元的設計，他們互相聯系，組成一個完整的系統。當液位升高到設定高度時，設定值與控制變量平衡， PID 調節(jié)器的輸入偏差信號為零，流量也不變，同時水箱的液位也維持不變。用戶可以在執(zhí)行 PID 指令以前修改回路表中積分項前值。因此回路表中的這些變量只能被 PID指令讀而不能被改寫。 跨度是最大可能值減去最小可能值：對于單極性數值 (典型值 )為 32,000。在數字計算機中，不保存所有的誤差項，實 際上也不必要。該指令可以用中斷、子程序、步進梯形指令和條件跳步指令，指令的應用如圖 42所示。微分環(huán)節(jié)的作用使阻止偏差的變化。 積分環(huán)節(jié)的調節(jié)作用雖然會消除靜態(tài)誤差，但也會降低系統的影響速度，增加系統的超調量。它結構簡單，參數易于調整，在長期的應用中積累了豐富的經驗。 串級控制系統的適用場合 與單回路 回饋控制系統比較，串級控制系統有許多優(yōu)點。 1Q 產生階躍變化時，液位 2h 并不立即以最大的速度變化，由于中間具有容積和阻力。其被控量是第二只水箱的液位 2h ，輸入量為 1Q 與上述分析方法相同，根據物料平衡關系可以列出下列方程 dthdC 1121 ????? （ 224） 212 RhQ ??? （ 225） 00 0 Q 0 0 0 圖 223雙容過程及其響應曲線 12 dthdC 2232 ???? （ 226） 323 RhQ ??? （ 227） 為了消去雙容過程的中間變量 1h 、 2Q 、 3Q ，將上述方程組進行拉氏變換，并畫出方框圖如 229所示 。雙溶水箱系統結構如圖 221 所示 圖 221雙溶水箱系統結構 10 雙容水箱系統結構圖 雙溶水箱液位控制系統的邏輯結構如圖 222所示 （ a）結構圖 （ b）方框圖 圖 222雙閉環(huán)液位控制系統 圖 222 為雙閉環(huán)串級控制系統的結構圖和方框圖。 水箱壓力值 0～ 5000pa 經壓力變送器轉換成電壓值 1～ 5V,其轉換關系可用函數表達式表示 : {Y(x)1}/(x0)=(51)/(50000) (213) 化簡為 : Y(x)=+1 (214) EM235 模塊將 1～ 5V 壓力信號轉換為 6400～ 32020 數字信號 ,其轉換關系為 : {Y(x)6400}/(x1)=(320206400)/(51) (215) 化簡為 : Y(x)=1600x4800 (216) 6400～ 32020 數字信號進行標準化處理為 (除以 32020)得到結果為 ～ 準化處理結果 ～ 1與 0～ 50cm 水箱水位的對應關系表達式為 : {Y(x)0}/()=(500)/() (217) 水泵驅動模塊 水泵 左水箱 LT2 傳感器 2 AI1+ AI1 AI2+ AI2 AO+ AO LT1 傳感器 1 右水箱 EM235 + + 9 化簡為 : Y(x)= (218) 本設計中數據之間的轉換關系 : 水箱壓力值 0～ 2020pa 經壓力變送器轉換成電壓值 1～ ,其轉換關系可用函數表達式表示 : Y(x)=+1 (219) EM235模塊將 1～ 6400～ 16640數字信號 ,其轉換關系為 : Y(x)=6400x (2110) 6400～ 16640數字信號進行標準化處理為 (除以 32020)得到結果為 ～ .標準化處理結果 ～ 與 0～ 20cm 水箱水位的對應關系表達式為 : Y(x)= (2111) 雙容水箱系統結構 雙容水箱系統結構 雙容水箱是兩個串聯在一起的水箱，整個系統有左水箱、右水箱、儲水箱愛及管和閥門組成。 I/O模塊 I/O 模塊是 CPU 與現成 I/O裝置或 其他外部設備之間的連接部件。 S7200 系列 PLC 可提供 4 個不同的基本型號的 8 種 CPU供您使用。 （ 4）調節(jié)器參數的整定，一個系統有了好的方案，但是如果參數整定錯誤那也是功虧一簣 6 2 水箱液位串級控制系統總體設計 水箱系統的組成 水箱系統由兩個串聯水箱、一個大水箱、一個水泵、兩個壓力變送器、管道及若干閥組成。其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層、它不但實現對現場的實時監(jiān)控與控制，且常在自動控制系統中完成上傳下達、組態(tài)開發(fā)的 5 重要作用。在功能方面只有某些在 PLC 基礎之上發(fā)展起來的 PAC 系統才能滿足全廠控制的要求。 PLC 網絡中 應用也非常廣泛。正是因為這種靈活性，用戶可以很方便地建立自己地自動化控制系統。最早的自動控制采用繼電器板進行的控制邏輯簡單、體積大。 PLC可以實現復雜的邏輯編程及簡單的算法編程，但是對于先進控制算法，如模糊控制算法等涉及到矩陣運算，由于算法本身的復雜性，單純依靠 PLC 編程功能已經不能滿足要求；在這組態(tài)軟件編程語言可以彌補它的不足，因為運用此方法非常簡單。 應 PID 控制算法所得到的曲線分析 。其次根據 水箱的特性確定與曲線分析 。 關鍵詞： PLC 串級控制 組態(tài)軟件 MCGS PID控制算法 II Abstract: this article first describes the channeling for a double dissolution based on PLC water tank liquid level control design. Article first describes the definitions, process control and development of PLC. Second according to the characteristics determine the water tank and curves analysis. Siemens S7200 series PLC hardware for mastering. PID parameter tuning and parison of control performance of individual parameters. PID control algorithm and analysis of the resulting curve. On MCGS software interface. Throughout various parts of the system of introducing and explaining the PID control instructions instructtions of PLC to control water tank water level. Keywords: control configuration software MCGS of PLC cascade PID control algorithm 1 目錄 1緒論 ...................................................................................................................................................................3 過程控制系統的發(fā)展概況及趨勢 ........................................................................................................3 PLC的發(fā)展概況及趨勢 .........................................................................................................................4 組態(tài)軟件的發(fā)展概況及趨勢 ................................................................................................................4 本文研究的主要內容 ............................................................................................................................5 2 水箱液位串級控制系統總體設計 ................................................................................................................6 水箱系統的組成 .....................................................................................................................................6 西門子 PLC 控制系統 ....................................................................................................................6 CPU模塊 ..........................................................................................................................................7 I/O模塊 ..........................................................................................................................................7 I/O接線圖 .....................................................................................................................................8 信號間的轉換關系 ........................................................................................................................8 雙容水箱系統結構 ..........................................................................................................................