【正文】 同時將PID0和PID1的計算輸出值送入解耦器，分別將數(shù)據(jù)輸出到AO0和AO1。程序中的特殊點可以通過輸入符號名或地址快速查找。STEP 7用SIMATIC管理器對項目進(jìn)行集中管理，它可以方便地瀏覽SIMATIC SMC7和WinAC的數(shù)據(jù)。2)畫出A3000實驗臺管道壓力與流量解耦控制流程圖。壓力變送器根據(jù)測壓范圍可分成一般壓力變送器（～35MPa）和微差壓變送器（0～），負(fù)壓變送器三種。(2)工作原理流體流經(jīng)傳感器殼體，由于葉輪的葉片與流向有一定的角度，流體的沖力使葉片具有轉(zhuǎn)動力矩，克服摩擦力矩和流體阻力之后葉片旋轉(zhuǎn)，在力矩平衡后轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，在一定的條件下，轉(zhuǎn)速與流速成正比，由于葉片有導(dǎo)磁性，它處于信號檢測器（由永久磁鋼和線圈組成）的磁場中，旋轉(zhuǎn)的葉片切割磁力線，周期性的改變著線圈的磁通量，從而使線圈兩端感應(yīng)出電脈沖信號，此信號經(jīng)過放大器的放大整形，形成有一定幅度的連續(xù)的矩形脈沖波，可遠(yuǎn)傳至顯示儀表，顯示出流體的瞬時流量或總量。轉(zhuǎn)換開關(guān)同樣也有單極、雙極和三極。所以它用的全部都是輔助觸頭，數(shù)量比較多。（2）斷路器的分析選型斷路器的額定電流要不小于線路的計算負(fù)荷電流。③、帶傳動機(jī)構(gòu)的旋塞閥應(yīng)直立安裝。15%) 50Hz/60Hz功 耗： 7VA 最大（24Vac）輸入信號： 0~10 Vdc 或2~10Vdc信號源輸出阻抗： 1KΩ負(fù) 載： 最大1mA軸桿推力： 600 牛頓執(zhí)行器行程： 20mm環(huán)境溫度： 10℃ ~+50℃儲存溫度： 40℃ +70℃最大閥介質(zhì)溫度： 150℃，若介質(zhì)溫度超過150℃ 手動調(diào)節(jié)閥選型 手動閥門我選擇旋塞閥。DC的標(biāo)準(zhǔn)信號，將電流信號轉(zhuǎn)變成相對應(yīng)的直線位移，自動地控制調(diào)節(jié)閥開度，達(dá)到對管道內(nèi)流體的壓力、流量、溫度、液位等工藝參數(shù)的連續(xù)調(diào)節(jié)。隨著工業(yè)領(lǐng)域的自動化程度越來越高，正被越來越有77多的應(yīng)用在各種工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中。最常用的有兩種：A3000的PU操作就選擇模式0，通過PU鍵切換到PU操作，然后通過旋鈕設(shè)定頻率，RUN按鈕啟動。圖313 三菱變頻器接線圖在把STF 啟動撥動開關(guān)斷開后，可以設(shè)置到面板控制模式。如果為PU 模式，則可以面板操作。（3）變頻器的選型方法表37 單相200V級參數(shù)如下表適用電機(jī)容量(KW)*1輸出額定容量（KVA）*2額定電流（A）過載額定電流*3150% 60s 200% (反限時特性)電壓*4三相200V~240V電源額定輸入交流電壓*頻率單相200V~240V 50Hz\60Hz交流電壓容許波動范圍170~264v 50Hz\60Hz頻率容許波動范圍177。它把電力配電網(wǎng)的50Hz恒定頻率的交流電，變成可調(diào)頻率的交流電，供普通的交流異步電動機(jī)做電源用。魚池魚缸用水循環(huán)，可以補(bǔ)充魚池新鮮氧氣，水中過濾污物循環(huán)供水。將該方程式逆變換，得出函數(shù)關(guān)系D＝f（A）可以表示為數(shù)學(xué)方程：D＝（AA0）（Dm－D0）／（AmA0）＋D0。在雙極性格式中，4個連續(xù)的0使得模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換器每變化1個單位，數(shù)據(jù)字則以16為單位變化。OFF OFF ON表35 DIP開關(guān)設(shè)置EM235開關(guān) 單/雙極性選擇增益選擇衰減選擇SW1SW2SW3SW4SW5SW6其步驟如下：A、 切斷模塊電源，選擇需要的輸入范圍。250mV 177。由表35可知，DIP開關(guān)SW6決定模擬量輸入的單雙極性，當(dāng)SW6為ON時，模擬量輸入為單極性輸入，SW6為OFF時，模擬量輸入為雙極性輸入。表33 模擬量擴(kuò)展類型S7200 主機(jī)的特殊功能模塊有多種類型，例如：功能模塊有EM253位置控制模塊、EM277 ProfibusDP模塊、EM241調(diào)制解調(diào)器模塊、CP2431以太網(wǎng)模塊、CP2432 ASI接口模塊等。6個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。同時，S7200系列PLC的CPU模塊支持可選的EEPROM存儲器卡。（3）易于掌握。其優(yōu)點有上述的出色表現(xiàn)，因此，S7200系列PLC一經(jīng)推出便受到了廣大工程技術(shù)人員的青睞。熔斷器FU在當(dāng)電路發(fā)生嚴(yán)重過載或短路時，熔體熔斷而切斷電路，達(dá)到保護(hù)的目的。系統(tǒng)的供配電要切實的保證各個器件的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達(dá)到以下基本要求：（1）安全 在電能的供應(yīng)、使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。單片機(jī)缺點：速度慢，功能不強(qiáng)，精度低，適合民用，商用，不適合工業(yè)用途。單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲器件，不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多，不過價錢也是低的，它主要是作為控制部分的核心部件。（2）程序如何執(zhí)行取決于用戶所編寫程序和輸入/輸出映像寄存器的內(nèi)容及各元件映像寄存器的內(nèi)容。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為采樣階段、用戶程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段三個階段。存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此，可編程邏輯控制器的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。本方法步驟如下：1．首先測取廣義對象在階躍輸入下的響應(yīng)曲線。3．如果需要，最后加入微分作用。參考表21 大致選擇控制器的比例增益Kc（或比例度PB）的初值。與臨界比例度法比較而言，參數(shù)整定步驟完全相同，唯一的區(qū)別是采用純比例作用得到4:1衰減振蕩時的純比例增益，Ks 4:1 衰減的階躍干擾的響應(yīng)曲線為參數(shù)整定計算依據(jù)。從而達(dá)到解耦目的。如圖21所示圖21 管道壓力與流量解耦控制我們固定P1在小范圍內(nèi)，由于不涉及溫度等問題，所以該過程基本上只與壓力和開度有關(guān)，是時不變的。在大多數(shù)情況下，這種簡單系統(tǒng)已經(jīng)能夠滿足工藝生產(chǎn)的要求，因此，它是一種最基本的、使用最廣泛的控制系統(tǒng)。由于系統(tǒng)變頻器調(diào)節(jié)I支路流量， 調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)II支路流量， 為了實現(xiàn)解耦實驗，需要并聯(lián)兩個支路。即讓電動調(diào)節(jié)閥只控制壓力，變頻器只控制流量。在實現(xiàn)解耦以后，一個多輸入多輸出控制系統(tǒng)就解除了輸入、輸出變量間的交叉耦合，從而實現(xiàn)自治控制。但使用該方法解耦需要注意不要濫用接口。多變量系統(tǒng)在實現(xiàn)了靜態(tài)解耦后，其閉環(huán)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)矩陣G(s）當(dāng)s=0時為非奇異對角矩陣；但當(dāng)s≠0時，G(s）不是對角矩陣。選擇適當(dāng)?shù)目刂埔?guī)律將一個多變量系統(tǒng)化為多個獨立的單變量系統(tǒng)的控制問題。由于控制回路的增加，往往會在它們之間造成相互影響的耦合作用，也即系統(tǒng)中每一個控制回路的輸入信號對所有回路的輸出都會有影響，而每一個回路的輸出又會受到所有輸入的作用?，F(xiàn)場系統(tǒng)工藝流程圖如圖13所示。10%，3. 能耗：最大額定用電6kw/h。A3000過程控制實驗系統(tǒng)是以工業(yè)現(xiàn)場工藝設(shè)備為背景，以自動化教學(xué)要求和自動化工程師認(rèn)證技能測試要求為依據(jù)推出的實驗、培訓(xùn)和測試平臺。本設(shè)計針對A3000實驗臺中管道壓力和流量的相互作用進(jìn)行了解耦控制系統(tǒng)的設(shè)計。西門子S7200PLC為控制器，用變頻器和電動調(diào)節(jié)閥分別控制流量和壓力，從而實現(xiàn)了解耦控制，并使用了組態(tài)開發(fā)了監(jiān)控畫面，實現(xiàn)了過程控制。 A3000總體架構(gòu)A3000測試平臺總體物理系統(tǒng)如圖11所示。自來水120L，可重復(fù)使用。圖13 現(xiàn)場系統(tǒng)工藝流程圖 解耦的概念耦合是指兩個或兩個以上的體系或兩種運(yùn)動形式間通過相互作用而彼此影響以至聯(lián)合起來的現(xiàn)象。要想一個輸入只去控制一個輸出幾乎不可能，這就構(gòu)成了“耦合”系統(tǒng)。在解耦控制問題中，基本目標(biāo)是設(shè)計一個控制裝置，使構(gòu)成的多變量控制系統(tǒng)的每個輸出變量僅由一個輸入變量完全控制，且不同的輸出由不同的輸入控制。對于滿足解耦條件的系統(tǒng)，使其實現(xiàn)靜態(tài)解耦的狀態(tài)反饋矩陣K和輸入變換矩陣L可按如下方式選擇：首先，選擇K使閉環(huán)系統(tǒng)矩陣（A－BK）的特征值均具有負(fù)實部。（c）高內(nèi)聚，往往會帶來一定程度的低耦合度。對于輸出和輸入變量個數(shù)相同的系統(tǒng),如果引入適當(dāng)?shù)目刂埔?guī)律,使控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)矩陣為非奇異對角矩陣系統(tǒng)就實現(xiàn)了完全解耦。如圖15所示： 圖15 管道壓力與流量解耦控制示意圖A3000實驗臺管道壓力與流量系統(tǒng)主要包括的對象有：下水箱，儲水箱，電動調(diào)節(jié)閥，變頻器，增壓泵和送水管道以及管道中用到的旋塞閥。并管之后還可以選擇使用II支路的電磁流量計來進(jìn)行流量測量。但是也有另外一些情況，譬如輸入輸出對象是多變量，別且之前還存在耦合，這往往要用到多個控制回路，這時單回路控制系統(tǒng)就無能為力了。如果把P1定義成未知數(shù)，則可以列出一個方程。根據(jù)我們實驗測得P0=80，P2=5，P1設(shè)為未知數(shù)x。令Ts為4:1 衰減振蕩周期，PID 參數(shù)估算方法參見表21。將控制器投自動，對設(shè)定值施加一個偏移，記錄響應(yīng)曲線并觀察曲線形狀，盡量得到4:1 的衰減響應(yīng)曲線。微分時間越大，微分作用越強(qiáng)。2．在響應(yīng)曲線的拐點處作切線，通過切線與初始值和新穩(wěn)態(tài)值的交點，可以測得廣義對象的時間常數(shù)TP 和純滯后時間τ。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去2）中央處理單元(CPU)中央處理單元(CPU)是可編程邏輯控制器的控制中樞。4）輸入輸出接口電路1．現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是可編程邏輯控制器與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。完成上述3個階段即稱為一個掃描周期。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。（3）輸出映像寄存器的數(shù)據(jù)，取決于輸出指令的執(zhí)行結(jié)果。單片機(jī)是靠程序運(yùn)行的，并且可以修改。PLC是專為工業(yè)自動化設(shè)計的，在控制電路這一塊，功能的強(qiáng)大是前兩者無法比擬的，通過多種多樣的擴(kuò)展模塊，使外部接線量小、內(nèi)部工作性能的可靠性高，易學(xué)易懂，雖然單個CPU貴，但性價比是最高的。（2）可靠 應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性的要求。PC,變頻器需要220V的交流電供電；而PLC只需要24V直流供電，電動調(diào)節(jié)閥需要24V交流供電，因此可將220V交流電經(jīng)開關(guān)電源降到24V直流電和交流電以供使用。S7200系列PLC是一種小型的PLC系統(tǒng)，其功能非常強(qiáng)大，許多功能可以達(dá)到大、中型PLC的水平，而價格卻和小型PLC的一樣，因此，在西門子公司剛推出S7200系列后，馬上就收到了廣泛的關(guān)注。（4）便捷的操作。在CPU模塊內(nèi)部的超級電容和電池模塊用于長時間的保存數(shù)據(jù)，用戶數(shù)據(jù)可通過主機(jī)的超級電容存儲若干天。2個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。 EM235工作原理及應(yīng)用EM235是最常用的模擬量擴(kuò)展模塊。SW4和SW5決定輸入模擬量的增益選擇，而SW1，SW2，SW3共同決定了模擬量的衰減選擇。100mV 177。B、 接通CPU和模塊電源，使模塊穩(wěn)定15分鐘。OFF OFF X10 EM235輸出數(shù)據(jù)字格式：圖38給出了12位數(shù)據(jù)值在CPU的模擬量輸出字中的位置圖38 EM235輸出數(shù)據(jù)字格式數(shù)字量到模擬量轉(zhuǎn)換器（DAC）的12位讀數(shù)在其輸出格式中是左端對齊的，最高有效位是符號位，0表示正值。具體舉一個實例，以S7200和4—20mA為例，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，我們得到的數(shù)值是6400—32000，即A0＝4，Am＝20，D0＝6400，Dm＝32000，代入公式，得出：A＝（D6400）（204）／（320006400）＋4假設(shè)該模擬量與AIW0對應(yīng)，則當(dāng)AIW0的值為12800時，相應(yīng)的模擬電信號是640016／25600＋4＝8mA。工業(yè)設(shè)備冷卻循環(huán)，氬弧焊、激光儀器、注塑機(jī)、食品機(jī)械、醫(yī)療設(shè)備等工業(yè)設(shè)備冷卻循環(huán)、生活鍋爐供水等。與傳統(tǒng)的交流拖動系統(tǒng)相比，利用變頻器對交流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制的交流拖動系統(tǒng)有許多優(yōu)點，如節(jié)能，容易實現(xiàn)對現(xiàn)有電動機(jī)的調(diào)速控制，可以實現(xiàn)大范圍內(nèi)的高效率連續(xù)調(diào)速控制，容易實現(xiàn)電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)切換，可以進(jìn)行高頻度的啟停運(yùn)轉(zhuǎn)，可以進(jìn)行電氣制動，可以對電動機(jī)進(jìn)行高速驅(qū)動，可以適用于各種工作環(huán)境，可以用一臺變頻器對多臺電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，電源功率因數(shù)大，所需電源容量小，可以組成高性能的控制系統(tǒng)等等。5%額定容量（KVA）*5保護(hù)結(jié)構(gòu)（JEN 1030）封閉式（IP20）冷卻方式自冷強(qiáng)制風(fēng)冷大約重量（Kg）由于單相電動機(jī)和三相電動機(jī)的有功功率P與電壓的有效值E，電流的有效值I以及功率因數(shù)cos之間有如下關(guān)系單相 三相 為了得到相同的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩（即有功功率），采用三相變頻器是的驅(qū)動電流只是單相變頻器驅(qū)動電流的1/3。按RUN 鍵開始運(yùn)行，按STOP 鍵關(guān)閉輸出。通過旋鈕進(jìn)行頻率設(shè)定。420毫安操作選擇模式3，通過啟動開關(guān)啟動，然后加入外部420毫安控制。與傳統(tǒng)的氣動調(diào)節(jié)閥相比具有明顯的優(yōu)點：電動調(diào)節(jié)閥節(jié)能（只在工作時才消耗電能），環(huán)保（無碳排放），安裝快捷方便（無需復(fù)雜的氣動管路和氣泵工作站）。4)流量特性電動調(diào)節(jié)閥