【正文】 同時，在論文寫作過程中，本人還參考了有關的書籍和論文，在這里一并向有關的作者表示謝意。設計中還是存在著一些不足，本系統(tǒng)還沒有很好的算 PID的各個參數，其中只有加溫的裝置，沒有降溫的裝置，自適應還不夠；其次在用戶中沒有采用恒壓供水，人性化還不夠。在調試中，我們首先把探頭放到一個水杯中，我們先給冷水，大概是水杯的五分之一，其次，把一壺熱水立刻倒入水杯中，記錄此時的類階躍響應曲線，立刻記錄監(jiān)控界面的數字量，大概記錄幾十個個數字，如圖圖 階躍響應飛升曲線。 其中，在溫度采集模塊中，我們采用溫度探頭在不同溫度下不同阻值的特征，我們用電橋的接線，把溫度信號轉化為電壓信號，經過放大器，把電壓信號放大與 PLC的 AD模塊相連接，圖 。 27 圖 用戶界面 創(chuàng)建動畫鏈接 在 “用戶界面 ”中的 “”顯示用戶的希望溫度值，如圖 。 25 圖 已建變量 圖形界面的設計 在工程瀏覽器文件下， 選擇畫面，新建立一個 “主界面 ”畫面，如圖 。 圖 選擇串口號 23 (4)設置設備地址為 2，如圖 。 第二步，定義硬件設備并添加工程變量，添加工程中需要的硬件設備和工程中使用的變量，包括內存變量和 I/O變量。通?？梢园堰@樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個層次結構。它是用于從單一設備的生產運營管理和故障診斷，到網絡結構分布式大型集中監(jiān)控管理系統(tǒng)的開發(fā)。在HMI/SCADA 產品和管理可視化開發(fā)領域一直處于世界領先水平， ICONICS 同時也是微軟的金牌合作伙伴，其產品是建立在開放的工業(yè)標準之上的。在 80 年代末、 90 年代初，基于 的 InTouch軟件曾讓我們耳目一新，并且 InTouch 提供了豐富的圖庫。這個自動調節(jié)用的輸出值應根據輸出設備在輸出可能最大值的 50%100%范圍內選用； 、輸出濾波、輸出值 O 100% 輸出值（ MV） 時間（ S） 輸入變化量 無用時間（ L） 1S 時間（ S） 最大斜率（R） 16 微分增益以及目標值等。模擬量 PID控制器的數學表達式為 : 式中， e(t)為控制器輸入偏差信號。 PID控制器結構簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調整方便，在長期 12 應用中積累了豐富的實用操作經驗。注意只復制 。沒有必要再和可編程控制器連接；沒有必要制作條使用的順序程序 ； CPU錯誤，特殊繼電器 /特殊寄存器的說明，所以對于在線中發(fā)生錯誤，或者 是程序制作中想知道特殊繼電器 /特殊寄存器的內容的情況下提供非常大的便利 ； ，會顯示是什么原因或是顯示消息，所以數據制作的時間能夠大幅度縮短 [10]。 用標號編程做成的程序能夠依據匯編從而作為 實際的程序來使用。 表 PLC 的 I/O 分配圖 輸入端 輸出端 X0 給定溫度實時溫度轉換鍵 Y0 水泵啟動 X1 次高水位 Y1 加熱控制 X2 第三高水位 Y2 報警燈 X3 中間水 位 Y3 溫度顯示 X4 第三低水位 Y4 溫度顯示 X5 次低水位 Y5 溫度顯示 X6 最低水位 Y6 溫度顯示 X7 手動啟動水泵 Y7 溫度顯示 X10 手動關閉水泵 Y10 溫度顯示 X11 增 1 Y11 溫度顯示 X12 減 1 Y12 溫度顯示 X13 復位 Y13 出錯信號燈 X14 增 10 Y14 給定溫度指示燈 X15 減 10 Y15 實時溫度指示燈 X16 自適應控制 Y16 水位報警指示燈 X17 PID 控制 9 圖 為 PLC 的外部接線圖。在組態(tài)軟件出現之前，工控領域的用戶通過手工或委托第三方編寫 HMI應用，開發(fā)時間長，效率低，可靠性差；或者購買專用的工控系統(tǒng)，通常是封閉的系統(tǒng)，選擇余地小，往往不能滿足需求，很難與外界進行數據交互，升級和增加功能都受到嚴重的限 7 制。 圖 PLC的外形 輸入燈 輸入端 電源指示燈 /運行指示燈 /電池指示燈 /出錯指示燈 擴展端口 輸出端 輸出燈 編程電纜 鋰電池 運行開關 6 PLC 的原理 常用的 PLC可以等效成三個相對獨立的電路：輸入部分電路、邏輯部分電路、輸出部分電路 [7]。由于體積小很容易裝入機械內部，是實現機電一體化的理想控制設備。 PLC主要模塊都使用大規(guī)?；虺笠?guī)模 集成電路，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很強的抗干擾能力和很高的可靠性。組態(tài)王與 PLC鏈接，采用組態(tài)王的界面，形象的反應實際場景，通過數字字典定義，通過界面的動態(tài)數據形象的表示出來。我國在八十年代初才開始使用 PLC，目前從國外應進的 PLC使用較為普遍的由日 本OMRON公司 C系列、三菱公司 F系列、美國 GE公司 GE系列和德國西門子公司 S系列等 [2]。 可編程控制器的產生和繼電器 —接觸器控制系統(tǒng)有很大的關系。 具體內容： （ 1） 熟悉 GX Developer 的操作與運用，進行梯形圖的設計； （ 2） 熟悉組態(tài)王 的基本要求，進行界面模型的建立； （ 3） 組態(tài)王與 PLC之間的通信連接； （ 4） 進行實驗系統(tǒng)軟件部分的調試； （ 5） 配合硬件的整體聯(lián)合調試 。 temperature control。 本設計是基 于日本三菱公司 PLC(FX2N32MR)的太陽能水溫控制，設計中給出了設計方案和相對應的模塊處理，有溫度控制，液位控制等模塊的硬件設計分析方案、軟件設計方案、組態(tài)聯(lián)合設計方案等。 本 設計主要有兩大部分，分別為硬件部分和軟件部分?？删庍壿嫵绦蚩刂破鳎?Programmable Logic Controller） ,簡稱 PLC。 PLC問世時間不長，但是隨著微處理器的發(fā)展，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路不斷出現，數據通信技術不斷進步， PLC迅速發(fā)展。 PLC為核心的溫度控制系統(tǒng) ,采用了專家智能 PID控制方法 ,利用專家系統(tǒng)知識庫輸出修正 PID參數以 及改變 PID控制方式。它具有可以編程的存儲器，能在內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、運動控制、計數、定時、步進控制、模 /數和數 /模轉換和算術運算等操作指令，并通過數字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。 PLC在需要擴展中心單元的 I/O口，可以隨意的連接中心基本單元與擴展單元對系統(tǒng)進行擴展。 存儲器（ memory）有 RAM （ Random Assess Memory）、 EPROM（ Erasable Programmable Read Only Memory）、 EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)等類型。 組態(tài)軟件是指一些數據采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。它的主要功能有： （ 1） 對工控系統(tǒng)中的各種資 源（設備、標簽量、畫面等）進行配置和編輯； （ 2） 處理數據報警和系統(tǒng)報警； （ 3） 提供各種數據驅動程序； （ 4） 各類報表的生成和打印輸出； （ 5） 使用腳本語言提供二次開發(fā)的功能； （ 6） 存儲歷史數據并支持歷史數據的查詢等。 此外，選擇 FX系列的情況下，還能變換成 FXGP(DOS),FXGP(WIN)格式的文檔。 (4)能夠簡單設定和其他站點的鏈接由于連接對象的指定被圖形化而構筑成復雜的系統(tǒng)的情況下也能夠簡單的設定。 （ 3） 打開 GX Developer里的 安裝文件，開始安裝，中間會要你輸入 ID序列號，最好安裝時候關閉殺毒軟件，完成后再打開。上世紀 20 年代， Minorsky在對船舶自動導航的研究中，提出了基于輸出反饋的 Pm控制器的設計方法，到了上世紀 40年代 PID控制器已在過程控制中得到了廣泛的應用。 圖 PID 控制系統(tǒng)結構圖 程序對設定值、 PID控制參數、定值中斷時間等進行初始化設定，并啟動周期定時中斷，中斷（采樣）時間到，則進入中斷程序，進行采樣濾波（求采樣平 13 均值）、量程轉換，實現控制要的的控制算法 [12]。 程序如下： ? ??? ?0 ])()(1)([)( dt tdeTddtteTiteKptu 14 (2）實時采集溫度 :通過特殊模塊 FX2N2AD 對熱電偶不同溫度狀態(tài)下不同阻值的模擬量，轉化為數字量 [13]，并存儲在寄存器 D501 上，采集實時溫度的程序如下： (3） PID 調節(jié)及自動調節(jié) ： PID 的三個參數比例增益 Kp,積分時間 TI 和微分 TD 的最佳值，工程上常用階躍響應法使控制系統(tǒng)產生 0100%（或 70%或 50%） 15 的階躍輸出 ,即圖 ，測量輸入值變化對輸出的動作特性參數無用時間 τ 即圖 中的 L 和最大斜率 y(∞)即圖 中的 R 來換算出 PID 的三個常數 [14]。手動控制效果如下：當用戶根據自己的需要可以設計自己想要的水位，通過手動按鈕，按水泵啟動鍵盤 ，水泵就會自己啟動加水，無論水位處于那個位置（最高水位限位除外），用戶通過水位外部的二極管的亮暗選擇自己想要的水位，再按下停止按鈕，即水泵停止工作；當水位到達最高水位的時候，水泵停止加水，即水泵處于關閉狀態(tài)。 （ 3） WinCC：西門子自動化與驅動集團 (Aamp。 組態(tài)王的概述 組態(tài)王軟件是一種通用的工業(yè)監(jiān)控軟件，它融過程控制設計、現場操作以及 20 工廠資源管理于一體，將一個企業(yè)內部的各種生產系統(tǒng)和應用以及信息交流匯集在一起，實現最優(yōu)化管理。 組態(tài)王軟件與 I/O設備進行通訊一般是通過調用*.dll動態(tài)庫來實現的，不同的設備、協(xié)議對應不同的動態(tài)庫。而且，它能充分利用 Windows的圖形編輯功能，方便地構成監(jiān)控畫面，并以動畫方式顯示控制設備的狀態(tài)，具有報警窗口、實時趨