【正文】 和誤差的微分成正比。 比例積分 (PI)調(diào)節(jié) PI 調(diào)節(jié)器就是利用 P 調(diào)節(jié)快速抵消干擾的影響，同時(shí)利用 I 調(diào)節(jié)消除殘差，但 I 調(diào)節(jié)會(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這種 調(diào)節(jié)器在過程控制中是應(yīng)用最多的一種調(diào)節(jié)器。 )11()( )( 1 sTsTKsEV sMV Dp ???25 圖 各種控制規(guī)律對(duì)應(yīng)的響應(yīng)過程 圖 比例調(diào)節(jié)規(guī)律 圖 積分作用曲線 圖 積分作用曲線 26 P、 PI、 PID 控制方式的控制效果 (1) P 調(diào)節(jié)與分析 在監(jiān)控畫面中，將控制器設(shè)為 ?自動(dòng) ?模式，且 ?比例作用開關(guān) ?設(shè)置為 ?1?、 ?積分作用開關(guān) ?設(shè)置為 ?0?、 ?微分作用開關(guān) ?設(shè)置為 ?0?，此時(shí)就成了 P 調(diào)節(jié)器。KP =200 時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)作靈敏，控制器輸出加大，此時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差為 =℃ ，但是系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩最大振幅為=℃ 。 (2) PI 調(diào)節(jié)與分析 在監(jiān)控畫面中，將控制器設(shè)為 ?自動(dòng) ?模式，且 ?比例作用開關(guān) ?設(shè)為 ?1?、 ?積分作用開關(guān) ?設(shè)為 ?1?、 ?微分作用開關(guān) ?設(shè)為 ?0?，此時(shí)就成了 PI 調(diào)節(jié)器。對(duì)于圖 ，此時(shí)超調(diào)量為 ，比 TI=20xx0ms 時(shí)的超調(diào)大，系統(tǒng)不是很穩(wěn)定，系統(tǒng)振蕩次數(shù) 多。 29 圖 PID 調(diào)節(jié) (1) 圖 PID 調(diào)節(jié) (2) 30 溫度初值為 ℃，設(shè)定值設(shè)為 60℃， KP=， TI=10000ms， TD=10000ms。而當(dāng)兩者溫差越大時(shí)，降溫速度越快，所以在內(nèi)膽溫度需要加熱到 60℃ 以上時(shí)，最好關(guān)閉水循環(huán)通路，否則系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間加長(zhǎng)或達(dá)不到穩(wěn)定的效果。雖然加了水循環(huán)，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定起到了良好的作用，但當(dāng)內(nèi)膽溫度加熱到 60℃ 以上時(shí)，會(huì)使系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間加長(zhǎng)或達(dá)不到穩(wěn)定，此時(shí)只能關(guān)閉水循環(huán)通路。所以在上 文 中的 “ 鍋爐內(nèi)膽水溫 PID 控制和分析 ” 中所有實(shí)驗(yàn)都已加入水循環(huán)。曲線 ② 為給定值曲線 。 圖 PI 調(diào)節(jié) (2) PD 調(diào)節(jié)與分析 28 圖 PD 調(diào)節(jié) 分析 :對(duì)于圖 ，此時(shí)超調(diào)量為 ，系統(tǒng)能慢慢趨于穩(wěn)定，穩(wěn)態(tài)誤差 ≤℃ 。穩(wěn)態(tài)時(shí) :加大 KP，可以減小穩(wěn)態(tài)誤差 ess，提高控制精度。 圖 P 調(diào)節(jié) 分析 :KP=2 時(shí)，水溫上升速度慢，即控制系統(tǒng)的動(dòng)作緩慢，且穩(wěn)態(tài)誤差大，最小的穩(wěn)態(tài)誤差也有 2℃ 。由于它具有各類調(diào)節(jié)器的優(yōu)點(diǎn)，因而使系統(tǒng)具有更高的控制質(zhì)量。這種調(diào)節(jié)器的主要缺點(diǎn)是系統(tǒng)有靜差存在。 使用方便 現(xiàn)在已有很多 PLC 廠家提供具有 PID 控制功能的產(chǎn)品，例如 PID 閉環(huán)控制模塊、 PID 控制指令和 PID 控制系統(tǒng)功能塊等，它們使用簡(jiǎn)單方便，只需設(shè)定一些參數(shù)即可，有的產(chǎn)品還具有參數(shù)自整定功能 [6， 9]。 圖 有水循環(huán)時(shí)的降溫過程曲線 圖 無水循環(huán)時(shí)的降溫過程曲線 PID 參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的性能產(chǎn)生的影響。調(diào)節(jié)時(shí)間短，超調(diào)量為 : 圖 有水循環(huán)時(shí)的升溫過程曲線 無水循環(huán)時(shí) :也將鍋爐內(nèi)膽水溫從 36℃ 加熱到 50℃ ，實(shí)驗(yàn)所得曲線如圖 所示。 由式可得 : )2()1()()]1()([)()()1()()(?????????????????kCekBekAekekeKkeKkeKkukukudip )()1()( kukuku ???? 其中 T TKCTTKBTTTTKA dpdpdip ?????? )。而自動(dòng)控制系統(tǒng)在對(duì)于誤差的控制來說，會(huì)出現(xiàn)別的不必要的問題，比如波動(dòng)，更嚴(yán)重的會(huì)失穩(wěn)。比例控制的缺點(diǎn)是不能消除穩(wěn)態(tài)誤差，必須要有積分控制來輔助。 對(duì)于工程整定法，工程人員無需知道對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，無需具備理論計(jì)算所學(xué)的理論知識(shí)，就可以在控制系統(tǒng)中直接進(jìn)行整定，因而簡(jiǎn)單、實(shí)用，在實(shí)際工程中被廣泛的應(yīng)用常用的工程整定法有經(jīng)驗(yàn)整定法、臨界比例度法、衰減曲線法、自整定法等。為保證主回路為負(fù)反饋，各環(huán)節(jié)放大系數(shù)乘積必須為負(fù)，所以主調(diào)節(jié)器的放大系數(shù) K1 0，主調(diào)節(jié)器作用方式為反作用方式 [7]。主調(diào)節(jié)器起定值控制作用，副調(diào)節(jié)器起隨動(dòng)控制作用，這是選擇規(guī)律 的基本出發(fā)點(diǎn)。Ｋ c 太大時(shí)，系統(tǒng)會(huì)趨于不穩(wěn)定。本實(shí)驗(yàn)要求鍋爐內(nèi)膽的水溫穩(wěn)定至給定量，將鉑電阻 TT1 檢測(cè)到的鍋爐內(nèi)膽溫度信號(hào)作為反饋信號(hào)，在與給定量比較后的差值通過調(diào)節(jié)器控制三相調(diào)壓模塊的輸出電壓（即三相電加熱管的端電壓），以達(dá)到控制鍋爐內(nèi)膽水溫的目的。 6）待鍋爐內(nèi)膽水溫穩(wěn)定于給定值時(shí)，將調(diào)節(jié)器切換到 “自動(dòng) ”狀態(tài)，待水溫穩(wěn)定后，突增（或突減）設(shè)定值的大小，使其有一個(gè)正（或負(fù)）階躍增量的變化（即階躍干擾， 此增量不宜過大，一般為設(shè)定值的 5％～ 15%為16 宜），鍋爐內(nèi)膽的水溫便離開原平衡狀態(tài)，經(jīng)過一段調(diào)節(jié)時(shí)間后，水溫穩(wěn)定至新的設(shè)定值。在流程圖的溫度測(cè)量值上點(diǎn)擊左鍵，彈出 PID 窗口，進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)的 設(shè)置； 由于熱電偶溫度升得快降得慢所以靜態(tài)控制跟動(dòng)態(tài)控制的效果是不一樣的，動(dòng)態(tài)控制比靜態(tài)控制的升溫過程稍慢，降溫過程稍快。 5．設(shè)置 Tip 顯示交互特性 單擊鍋爐內(nèi)膽溫度的文字特性 XXX . X℃ ，右擊鼠標(biāo)選擇交互特性。 圖 鍋爐內(nèi)膽水溫定值控制 2． 設(shè)置文字動(dòng)態(tài)特性 1）單擊鍋爐內(nèi)膽溫度的文字特性 XXX . X℃ ，右擊鼠標(biāo)選擇動(dòng)態(tài)特性。 圖 CP5611 （ 3）點(diǎn)擊 Diagnostics 對(duì) MPI、硬件組態(tài)診斷如下圖所示。然后再添加曲線，命名為 “變頻器支路流量測(cè)量值 ”，在線變量選擇為 pv2，顏色為藍(lán)色；然后再添加曲線，命名為 “變頻器支路流量給定值 ”，在線變量選擇為 sp1，顏色為紅色。點(diǎn)擊確定。 單擊 “開啟 ”后，由于管道的動(dòng)畫效果設(shè)置，管道會(huì)閃爍。同樣方法設(shè)置變頻器支路測(cè)量值 pv2,變量地址 。 這一步作用是，當(dāng) MAN_ON_1 置為 1 時(shí)，水管不閃爍，當(dāng) man_on 置為 0時(shí)，水管開始閃爍，表明 PID 運(yùn)行時(shí)水管有水通過。ssqx是用來控制實(shí)時(shí)曲線顯示和隱藏的， llqx是用來控制歷史曲線顯示和隱藏的，7 kaiqi是開始按鈕控制的水管閃爍的。變量管理器對(duì)項(xiàng)目所使用的變量和通訊驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行管理。一方面，是其高水平的創(chuàng)新，它使用戶在早期就認(rèn)識(shí)到即將到來的發(fā)展趨勢(shì)并予以實(shí)現(xiàn)；另一方面，是其基于標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)期產(chǎn)品策略，可確保用戶的投資利益。 WinCC 的另一個(gè)特點(diǎn)在于它的整體開放性，它可以方便的與各種軟件和用戶程序組合在一起，建立友好的人機(jī)界面，滿足實(shí)際需要。本項(xiàng)目的任務(wù)就是設(shè)計(jì)一套方案，使鍋爐內(nèi)膽的水溫保持在設(shè)定值。待系統(tǒng)運(yùn)行后，變頻器－磁力泵再以固定的小流量使鍋爐內(nèi)膽的水處于循環(huán)狀態(tài)。I 摘 要 溫度是工業(yè)生產(chǎn)過程中最常檢測(cè)和控制的熱工參數(shù)之一，本設(shè)計(jì)是以西門子S7200PLC 為主控制器，以 WINCC 為上位機(jī)監(jiān)控軟件來實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐內(nèi)膽水溫的DCS 自動(dòng)控制。實(shí)驗(yàn)前先通過變頻器、磁力泵支路給鍋爐內(nèi)膽打滿水，然后關(guān)閉鍋爐內(nèi)膽的進(jìn)水閥門 。這樣，電加熱管停止加熱，使溫度超過設(shè)定值不會(huì)太高便于散熱。它為操作者提供了圖文并茂、形象直觀的操作環(huán)境，不僅縮短了軟件設(shè)計(jì)周期， 而且提高了工作效率。 3 WinCC的發(fā)展及應(yīng)用 從面市伊始，用戶就對(duì) SIMATIC WinCC 印象深刻。WinCC 使用變量管理器來組態(tài)變量。如下圖所示： 圖 新建變量 圖 按上面步驟建立所有外部變量，如圖 及表 6 圖 外部變量 表 外部變量 名稱 數(shù)據(jù)類型 參數(shù)地址 程序中名稱 manon 二進(jìn)制變量 DB42, MAN_ON pselect 二進(jìn)制變量 DB42, P_SEL iselect 二進(jìn)制變量 DB42, I_SEL dselect 二進(jìn)制變量 DB42, D_SEL sp1 浮點(diǎn)數(shù) 32 位 IEEE754 DB42, DD6 SP_INT fushe 浮點(diǎn)數(shù) 32 位 IEEE754 DB41, DD16 MAN p 浮點(diǎn)數(shù) 32 位 IEEE754 DB42, DD20 GAIN i 浮點(diǎn)數(shù) 32 位 IEEE754 DB42, DD24 TI d 浮點(diǎn)數(shù) 32 位 IEEE754 DB42, DD28 TD op 浮點(diǎn)數(shù) 32 位 IEEE754 DB42, DD72 LMN pv1 浮點(diǎn)數(shù) 32 位 IEEE754 DB41, DD92 PV pv2 浮點(diǎn)數(shù) 32 位 IEEE754 DB42, DD92 PV pvper_on_1 二進(jìn)制變量 PVPER_ON pvper_on_2 二進(jìn)制變量 PVPER_ON 建立內(nèi)部變量 在 WINCC 中，打開變量管理，點(diǎn)擊內(nèi)部變量，建立新變量 ssqx、 lsqx、 kaiqi。 man_on 地址為 。 pv1 的變量地址為 。 //ReturnType: BOOL SetTagBit(pvper_on_2,1)。 這條語句的意思是 當(dāng)點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵時(shí)， “ssqx”置