【正文】 在定值控溫 PID 運(yùn)算中，由于開始階段當(dāng)前值和設(shè)定值相差較大，偏差ev(n)=sp(n)pv(n) 為正值且數(shù)值較大。同理于 PI 調(diào)節(jié)規(guī)律，但是由于微分作用的加入，抑制了被控量的變化，在第一溫變拐點(diǎn)有一小段滯后時(shí)間 60s 左右。 對比以上兩組可知，基于語句表編程的溫度控制程序設(shè)計(jì) 17 曲線小幅度穿越抵消了系統(tǒng)慣性，在本次 PI 規(guī)律調(diào)節(jié)下第二溫變拐點(diǎn)處體現(xiàn)尤為明顯。第一溫變拐點(diǎn)系統(tǒng)有小段滯后時(shí)間，約 60s 左右， 在系統(tǒng)慣性作用下第二溫變拐點(diǎn)超調(diào)似乎很小，是由于被小幅度的曲線穿越抵消了系統(tǒng)慣性所致 。 P 調(diào)節(jié)控制規(guī)律 單獨(dú)的比例 作用 P 控制結(jié) 果如圖 19 所示。對響應(yīng)曲線的斜率沒有影響，所以iTK 就是實(shí)驗(yàn)截取的響應(yīng)曲線的斜率 [10]。同時(shí)為了增加該塊的可利用性，在該塊的輸出參數(shù)中除了有對各段進(jìn)行線性計(jì)算所的結(jié)果的輸出參數(shù) T_sp 外，還有系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間輸出參數(shù) T_time(分鐘格式 )和各控溫段運(yùn)行 時(shí)間結(jié)束標(biāo)志輸出參數(shù) x x x3，可以分別用來在上位機(jī)上顯示程序控溫運(yùn)行的時(shí)間長度和實(shí)現(xiàn)在任意段運(yùn)行結(jié)束時(shí)溫控程序的結(jié)束。 對于程序控溫來說， STEP 7 中并無相應(yīng)可用的功能塊，所以 在溫度控制程序中編寫一個(gè)來實(shí)現(xiàn)溫度曲線隨時(shí)間動態(tài)產(chǎn)生的的功能塊。每個(gè) PER_TM 周期調(diào)用 FB43 的次數(shù)反映了脈沖寬度的精度。這就允許組態(tài)成 P、 PI、 PD 和 PID 調(diào)節(jié)器。 e v ( t )tOT sn T sE v ( n 1 )E v ( n ) 圖 7 積分的近似運(yùn)算 式（ 4）中的微分用差分方程來近似，即令 sT)e v ( ne v ( n )ΔtΔ e v ( t)dtd e v ( t ) 1???? (5) 式 5 中， ev(n1)是第 n1 次采樣的誤差值，將積分和微分的近似表達(dá)式帶入表達(dá)式中，第 n 次采樣控制器的輸出為 ? ? M)e v ( ne v ( n )TTe v ( j )TTe v ( n )Kmv ( n ) SDnjISp ??????? ????? ?? 11 (6) （ 2） FB41“CONT_C”連續(xù)控制模塊 S7300/400 為用戶提供了功能強(qiáng)大、使用簡單方便的模擬量閉環(huán)控制功能。 圖 6 WinCC 過程畫面的組態(tài) 4 控制程序的設(shè)計(jì) 功能塊簡介 FB41“CONT_C”連續(xù)控制器 （ 1） PID 控制器的數(shù)字化 PID 調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為 s)TsT(KEV (s)MV(s) DIP ??? 11 (3) 模擬量 PID 控制器的輸出表達(dá)式為 Mdtdev(t )Tev(t)dtTev(t)Kmv(t) DIp ??????? ??? ?1 (4) 式 4 中，控制器的輸入量（誤差信號） ev(t)=sp(t)pv(t)； sp(t)為設(shè)定值； pv(t)為過程變量（反饋值）； mv(t)是控制器的輸出信號； PK 為比例系數(shù)； IT 和 DT 分別為積分時(shí)間常數(shù)和微分時(shí)間常數(shù)； M 是積分部分的初始值。變量管理器對 項(xiàng)目所使用的變量和通訊驅(qū)動程序進(jìn)行管理。實(shí)際上 STEP 7 的功能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過了編程軟件的范疇。本次設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)選用的有以下兩種 SM 模塊：數(shù)字量輸出模 塊 SM322， 16 點(diǎn)輸出，點(diǎn) 訂貨號： 6ES7 3221BH010AA0。輸入上線顯示值 dIH=，用于定義線性輸入信號上限刻度，與 dIL 配合使用。它具有線性度好，熱電動勢較大，靈敏度較高，穩(wěn)定性和均勻性較好， J 型熱電偶的參數(shù)如表 1 所示。結(jié)果表明改進(jìn)后的 PID 的控制有效的克服了傳統(tǒng) PID 控制器在溫控過程中因溫控慣性和積分飽和而出現(xiàn)的滯后與超調(diào)現(xiàn)象。如果溫度控制系統(tǒng)有控制精度低、超調(diào)量大等缺點(diǎn)，就很難生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品，但是對于積分溫度對象，由于它的積分特點(diǎn)，使得它的控制易出現(xiàn)欠條或超調(diào)，且超調(diào)后難以消除穩(wěn)態(tài)誤差 [1]。 temperature control。設(shè)計(jì)過程分別進(jìn)行了定值控溫設(shè)計(jì)和對升溫曲線跟蹤的程序控溫設(shè)計(jì)。 obtuse angle inflection point 基于語句表編程的溫度控制程序設(shè)計(jì) II 目 錄 1 引言 ........................................................................................................................................ 1 課題的意義 .................................................................................................................. 1 本課題包含的主要工作 .............................................................................................. 1 2 鍋爐溫控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ........................................................................................................ 2 硬件介紹 ...................................................................................................................... 2 傳感器 ............................................................................................................... 2 變送器 ............................................................................................................... 2 S7300 PLC ....................................................................................................... 2 控制電路設(shè)計(jì) .............................................................................................................. 3 控制回路設(shè)計(jì) ................................................................................................... 3 加熱主回路的設(shè)計(jì) ........................................................................................... 3 3 軟件設(shè)計(jì)和組態(tài) .................................................................................................................... 4 SIMATIC STEP 7 ......................................................................................................... 4 SIMATIC WinCC ......................................................................................................... 5 4 控制程序的設(shè)計(jì) ..................................................................................................................... 6 功能塊簡介 .................................................................................................................. 6 FB41“CONT_C”連續(xù)控制器 ........................................................................... 6 FB43“PULSEGEN”脈沖發(fā)生器 ...................................................................... 8 控溫程序的編寫 .......................................................................................................... 9 主程序 OB1 的編寫 ........................................................................................ 9 中斷服務(wù)程序 OB35 的編寫 ......................................................................... 12 初始化程序 OB100 的編寫 ........................................................................... 12 5 溫度對象數(shù)學(xué)模型測試和控制規(guī)律測試 ........................................................................... 13 溫度對象的數(shù)學(xué)模型測試 ........................................................................................ 13 溫度控制規(guī)律的測試 ................................................................................................ 15 P 調(diào)節(jié)控制規(guī)律 .............................................................................................. 15 PD 調(diào)節(jié)控制規(guī)律 ........................................................................................... 15 PI 調(diào)節(jié)控 制規(guī)律 ............................................................................................ 16 PID 調(diào)節(jié)控制規(guī)律 .......................................................................................... 17 改進(jìn)的 PID 調(diào)節(jié)控制規(guī)律 ............................................................................. 18 本章總結(jié) .................................................................................................................... 18 基于語句表編程的溫度控制程序設(shè)計(jì) III 結(jié)束語 ...................................................................................................................................... 22 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 23 附錄 .........................................................................................