【正文】 第十周：仿真該控制方案，并進(jìn)行實(shí)際操作。解決思路：除了傳統(tǒng)的PID控制系統(tǒng)外，近年來隨著智能儀表和PLC的發(fā)展，加入智能型控制的系統(tǒng)也得以應(yīng)用。最后感謝在一起愉快的度過本科生涯的自動(dòng)化0703班的同學(xué)，感謝你們?cè)趯W(xué)習(xí)和生活上給予我的幫助。d) 本次調(diào)試，最終選擇的P、I、D的時(shí)間常數(shù)為Kp、Ki、8000，0。 圖36已建好的系統(tǒng)畫面。 運(yùn)行系統(tǒng)：工程運(yùn)行界面，從采集設(shè)備中獲得通訊數(shù)據(jù)，并依據(jù)工程瀏覽器的動(dòng)畫設(shè)計(jì)顯示動(dòng)態(tài)畫面，實(shí)現(xiàn)人與控制設(shè)備的交互操作。而且，它能充分利用Windows的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動(dòng)畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報(bào)警窗口、實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線等，可便利的生成各種報(bào)表。程序段3：把PID運(yùn)算后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成210V（420MA）對(duì)應(yīng)的553027648，然后通過模擬量輸出通道1輸出。在各種邏輯塊中可以調(diào)用FB。功能模塊 (FM) ：用于高速計(jì)數(shù)，定位操作 (開環(huán)或閉環(huán)控制) 和閉環(huán)控制。 S7300 PLC系統(tǒng)組成SIMATIC S7300可編程序控制器是模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。S7300的CPU模塊（簡稱為CPU）集成了過程控制功能，用于執(zhí)行用戶程序。PID控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法。 比例積分微分（PID）控制　　最為理想的控制當(dāng)屬比例積分微分控制規(guī)律。如果偏差為一固定值，不管多大，只要不變化，則輸出的變化一定為零，控制器沒有任何控制作用。但是積分作用的引入，會(huì)使系統(tǒng)穩(wěn)定性變差。積分時(shí)間越小，控制作用越強(qiáng)；反之，控制作用越弱?？朔嗖畹霓k法是在比例控制的基礎(chǔ)上加上積分控制作用。比例（P）控制　　單獨(dú)的比例控制也稱“有差控制”，輸出的變化與輸入控制器的偏差成比例關(guān)系，偏差越大輸出越大。反之Ti大則積分作用弱，加入積分調(diào)節(jié)可使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，穩(wěn)態(tài)性下降，穩(wěn)態(tài)響應(yīng)慢。（3）算式中不需要累加。式（）可進(jìn)一步改寫為： ()式中 。 PID算法數(shù)字PID控制算法在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，使用的是數(shù)字PID控制器，數(shù)字PID控制算法通常又分為位置式PID控制算法和增量式PID控制算法。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。最后，由PLC的輸出模擬信號(hào)控制電磁閥，從而形成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水位的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制。尤其是液位控制技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活、生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用，比如，民用水塔的供水，如果水位太低，則會(huì)影響居民的生活用水；工礦企業(yè)的排水與進(jìn)水，如果排水或進(jìn)水控制得當(dāng)與否，關(guān)系到車間的生產(chǎn)狀況；鍋爐汽包液位的控制，如果鍋爐內(nèi)液位過低，會(huì)使鍋爐過熱，可能發(fā)生事故；精流塔液位控制，控制精度與工藝的高低會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量與成本等。自動(dòng)控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它 以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。（3）運(yùn)動(dòng)控制PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。此外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名的PLC生產(chǎn)廠家。20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運(yùn)算及處理的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)元件都以繼電器命名。國際電工委員會(huì)（IEC）在其標(biāo)準(zhǔn)中將PLC定義為：可程式邏輯控制器是一種數(shù)位運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。 PLC之所以有生命力，在于它更加適合工業(yè)現(xiàn)場和市場的要求：高可靠性、強(qiáng)抗各種干擾的 能力、編程安裝使用簡便、低價(jià)格長壽命。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 題 目：容器液位調(diào)節(jié)閥遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 目 錄摘 要 IABSTRACT II第一章 緒論 1 PLC的簡介及其國內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì) 1 PLC國內(nèi)外現(xiàn)狀 1 4 5第二章 PID原理 6 PID的原理、算法簡介及參數(shù)整定 6（P），積分（I），微分（D）的控制原理 6 PID算法 I、D項(xiàng)的選擇 9 PID控制器的參數(shù)整定 11第三章 程序及組態(tài)設(shè)計(jì) 13 S7300介紹 13 S7300 PLC系統(tǒng)組成 13 STEP7的工程建立過程 14 15 PLC程序 15 16 17 17 組態(tài)王開發(fā) 17第四章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 21 21 結(jié)論及展望 23 結(jié)論 23 展望 23致謝 24參考文獻(xiàn) 25容器液位調(diào)節(jié)閥遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘 要過程控制是生產(chǎn)過程自動(dòng)控制的簡稱，這是自動(dòng)化技術(shù)的一個(gè)重要組成分。比之單片機(jī)，它的輸入輸出端更接近現(xiàn)場設(shè)備，不需添加太多的中間部件或需要更多的接口，這樣節(jié)省了用戶時(shí)間和成本。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用其內(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)與算數(shù)操作等。此時(shí)的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。從控制規(guī)模上來說，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易?？梢灶A(yù)期，隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的 其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。一個(gè)控制系統(tǒng)包括控制器、傳感器、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、輸入輸出接 口。在這些生產(chǎn)領(lǐng)域里，基本上都是勞動(dòng)強(qiáng)度大或者操作有一定危險(xiǎn)性的工作性質(zhì)，極容易出現(xiàn)操作失誤，引起事故，造成廠家的的損失。5第二章 PID原理 PID的原理、算法簡介及參數(shù)整定（P），積分（I），微分（D）的控制原理（1）比例（P）控制比例控制是一種最簡單的控制方式。因此，比例+積分（PI）控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。位置式PID控制算法 在模擬過程控制中，PID控制算式為 ()寫成傳遞函數(shù)形式為 ()式中 ——比例系數(shù)； ——積分時(shí)間常數(shù)； ——微分時(shí)間常數(shù)；由于計(jì)算機(jī)控制是一種采樣控制，它只能根據(jù)采樣時(shí)刻的偏差值計(jì)算控制量，因此式（）中的積分和微分項(xiàng)不能直接使用，需要進(jìn)行離散化處理。它們都是與采樣周期、比例系數(shù)、積分時(shí)間常數(shù)、微分時(shí)間常數(shù)有關(guān)的系數(shù)?？刂圃隽康拇_定，僅與最近次的采樣值有關(guān)，所以較容易通過加權(quán)處理而獲得比較好的控制效果。積分作用常與另兩種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合，組成PI調(diào)節(jié)器或PID調(diào)節(jié)器。實(shí)際應(yīng)用中，比例度的大小應(yīng)視具體情況而定，比例度太小，控制作用太弱，不利于系統(tǒng)克服擾動(dòng)，余差太大，控制質(zhì)量差，也沒有什么控制作用；比例度太大，控制作用太強(qiáng)，容易導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，引發(fā)振蕩。 　　積分控制器的輸出與輸入偏差對(duì)時(shí)間的積分成正比。 　　積分控制雖然能消除余差，但它存在著控制不及時(shí)的缺點(diǎn)。對(duì)于有較大慣性滯后的控制系統(tǒng)，要盡量避免使用。微分時(shí)間越大，微分輸出維持的時(shí)間就越長，因此微分作用越強(qiáng)；反之則越弱。它集三者之長：既有比例作用的及時(shí)迅速，又有積分作用的消除余差能力，還有微分作用的超前控制功能?，F(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。不需要附加任何硬件、軟件和編程，就可以建立一個(gè)MPI（多點(diǎn)接口）網(wǎng)絡(luò)。各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合以用于擴(kuò)展。接口模塊 (IM) ：用于多機(jī)架配置時(shí)連接主機(jī)架(CR)和擴(kuò)展機(jī)架 (ER)。FB可以自己編寫，也可以調(diào)用西門子S7300 內(nèi)部的FB，F(xiàn)B41就是一個(gè)提供連續(xù)PID控制的函數(shù)。組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是新型的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)正以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺(tái)構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能。 組態(tài)王開發(fā)（1）定義變量對(duì)所用到的變量進(jìn)行定義。如圖37所示。在這些時(shí)間常