【正文】 用壓力變送器將 PB轉(zhuǎn)換成 DC4~20mA 統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送入 PLC 中，便得知被測(cè)的液位。 圖 44 壓力變送器工作原理圖 壓力變送器的工作原理見圖 44。 檢測(cè)單元 在過程控制系統(tǒng)中，檢測(cè)環(huán)節(jié)是比較重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。水箱的液位經(jīng)過壓力變送器檢測(cè)轉(zhuǎn)換成相關(guān)的電信號(hào)輸入到 PLC 的輸入接口，再經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換成控制量 PV，給定值 SP 與控制量 PV 經(jīng)過 PLC 的 CPU的減法運(yùn)算成了偏差信號(hào) e ,又輸入到 PID 調(diào)節(jié)器中，又開始了新的調(diào)節(jié)。 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 上水箱液位的自動(dòng)調(diào)節(jié) 在這個(gè)部分中控制的是上水箱的液位。 3) 令積分和 )(MX =輸出值 ( nM )。在執(zhí)行 PID 指令前，用戶可修改回路表上一次的積分值MX，以解決某些情況下 MX 引起的問題。 變量的范圍 過程變量與給定值是 PID 運(yùn)算的輸入值，在回路表中它們只能被 PID 指令讀取而不能改寫。 下面是將上述的轉(zhuǎn)換后得到的 AC0 中的雙極性實(shí)數(shù) (其 Span=64 000)轉(zhuǎn)換成~ 之間的實(shí)數(shù)的指令序列。 回路的輸入輸出變量的轉(zhuǎn)換 和標(biāo)準(zhǔn)化 PID 回路有兩個(gè)輸入量，即給定值 (SP)和過程變量 (PV)。在本系統(tǒng)中控制度選為 。 擴(kuò)充臨界比例法的具體方法如下： （ 1） 選擇一個(gè)足夠短的采樣周期 minT 。系統(tǒng)有兩個(gè)調(diào)節(jié)器，主調(diào)節(jié)器具 有自己獨(dú)立的設(shè)定值，它的輸出作為副調(diào)節(jié)器的設(shè)定值，而副調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)則被送到調(diào)節(jié)閥去控制生產(chǎn)過程。 圖 33 一般串級(jí)控制系統(tǒng)框圖 串級(jí)控制系統(tǒng)與簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的顯著區(qū)別是，串級(jí)控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上形成兩個(gè)閉環(huán)，一個(gè)閉環(huán)在里面，稱為副環(huán) (或副回 路 )，它的輸出送往調(diào)節(jié)閥直接控制生產(chǎn)過程。 比例積分微分調(diào)節(jié) 微分作用主要是用來產(chǎn)生提前的控制作用 ,改善動(dòng)態(tài)特性 , 減小調(diào)整時(shí)間 ,使系統(tǒng)易于穩(wěn)定。 I調(diào)節(jié)的特點(diǎn)是無差調(diào)節(jié)，與 P調(diào)節(jié)的有差調(diào)節(jié)成鮮明對(duì)比。然而，減小比例帶就等于加大調(diào)節(jié)系統(tǒng)的開環(huán)增益，其后果是導(dǎo)致系統(tǒng)激烈振蕩甚至不穩(wěn)定。比例調(diào)節(jié)的顯著特點(diǎn)是有差調(diào)節(jié)，如果采用比例調(diào)節(jié)，則在負(fù)荷的擾動(dòng)下調(diào)節(jié)過程結(jié)束后，被調(diào)量不可能與設(shè)定值準(zhǔn)確相等，它們之間一定有殘差。 因?yàn)橛?jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)位置型算式不夠方便，這是因?yàn)橐奂悠?e(j)，不僅要占用較多的存儲(chǔ)單元，而且不便于編程，為須此改進(jìn)式 (34)。 式 (31)中等號(hào)右邊前 3 項(xiàng)分別是比例、積分、微分部分，它們分別與誤差、誤差的積分和微分成正比。 表 25 輸出增加后的階躍響應(yīng)參數(shù) t(秒 ) 0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 水箱水位h1(cm) 組態(tài)讀 數(shù)(cm) 12 圖 211 輸出值增加后的二階系統(tǒng)的過程變化曲線 進(jìn)入新的平衡狀態(tài)，這時(shí)的數(shù)據(jù)如表 27 所示。它不再是簡(jiǎn)單的指數(shù)曲線，而是呈 11 圖 210 被調(diào)量變化的反映曲線 S 型的一條曲線。由此得到的 變化曲線如圖 27 所示。 根據(jù)物料動(dòng)態(tài)平衡的關(guān)系，求得： 122 QRhdt hdCR ????? (21) 8 在零初始條件下，對(duì)上式求拉氏變換，得： 11)()()(221 ????? TsKCsR RsQ sHsG (22) 式中， T 為水箱的時(shí)間常數(shù) (閥 4 的開度大小會(huì)影響到水箱的時(shí)間常數(shù) )， T=R2*C，K=R2 為過程放大倍數(shù)， R2 為閥 4 的液阻， C 為水箱的容量系數(shù)。 圖 24 PS 307 電源模塊 (10A)基本電路圖 7 控制對(duì)象特性 一階單容上水箱特性 單容水箱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 25 所示，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥由 S7300PLC 手動(dòng)輸出，通 圖 25 上水箱液位控制系統(tǒng)原理圖 過階躍響應(yīng)測(cè)試確定系統(tǒng)的對(duì)象模型的各參數(shù)。 圖 22 SM 332 124 ?AO 位模入模塊端子接線圖 SM 332 可以輸出電壓，也可以輸出電流。SM 331 的 8 個(gè)模擬量輸入通道共用一個(gè)積分式 A/D 轉(zhuǎn)換部件。 CPU 模塊面板上有 6個(gè) LED 指示燈，顯示運(yùn)行狀態(tài)和故障。在此位置鑰匙不能拔出。 ? 模塊可擴(kuò)展至最多三個(gè)擴(kuò)展機(jī)架，相當(dāng)高的安裝密度。簡(jiǎn)單實(shí)用的分布式結(jié)構(gòu)和強(qiáng)大的通信聯(lián)網(wǎng)能力，使其應(yīng)用十分靈活。 總結(jié)近年來 PID 控制的發(fā)展趨勢(shì)，可以將 PID 控制的發(fā)展分為兩個(gè)大方向：傳統(tǒng) PID 控制技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展和各種新型控制技 術(shù)與 PID 控制的結(jié)合。這些智能控制方法各有千秋，但又存在各自的不足 ， 它們相互交叉結(jié)合或與傳統(tǒng)的控制方法結(jié)合將會(huì)產(chǎn)生更佳的效果。它高度結(jié)合了工業(yè)實(shí)際的要求，綜合控制質(zhì)量比較高，因而很快引起工業(yè)控制界以及學(xué)術(shù)界的廣泛興趣與重視。 10) 用戶存儲(chǔ)器大于 4KB。主要 內(nèi)容是： 1) 編程方便，可現(xiàn)場(chǎng)修改程序。 針對(duì)雙容水箱普遍存在容積延 遲問題和傳統(tǒng) PID 單回路控制難于達(dá)到控制要求的特點(diǎn)，提出了基于串級(jí)技術(shù)和 PLC 控制器的雙容液位控制系統(tǒng) 。系統(tǒng)利用對(duì) PLC 軟件的設(shè)計(jì) ,實(shí)現(xiàn)變頻器的參數(shù)設(shè)置、故障診斷和電機(jī)的啟動(dòng)和停止。 （ 2） 在本系統(tǒng)中，只用比例積分控制，確定增益和時(shí)間常數(shù)為：增益 Kc=。 II Abstract This graduation project topic is based on the PLC fluid position control system design. In the design, I am control the algorithm which the author primary cognizance the design, therefore designs in the paper with to the PID algorithm mentions many. Programmable Logic Controller， PLC,it uses a programmable memory, for its internal storage procedures, the implementation of logical, sequential control, timing, counting and arithmetic operations such as useroriented instructions, and through digital or analog input / output control various types of machinery or production process. Programmable logic controller is a dedicated to the industrial control puter, and its hardware structure is basically the same with the micro puter, basic ponents: power supply, a central processing unit ( CPU ), memory, input and output interface circuit, function module, munication module. Aiming at the problem of capacious— lags in double— tanks， it was hard for the traditional PID control to the high stable constant requirements and cascade controlling could solve them. A new system based on cascade control of previous difference and PLC was investigated in industrial double— tanks. And this liquid— level control system used the previous difference algorithm of cascade controller， PLC and MCCS was designed according to the mathematical model of double tank. The this article main content includes: water tank characteristic determination and experimental curve analysis， the S7300 programmable controller hardware grasps， PID parameter installation and each parameter control performance parison ，experimental curve analysis obtains which using the PID control algorithm and overall system each part of introduction and programs using the PLC sentence controls the water tank water level. Key words: SIMATIC S7300 PLC, the controlled member characteristic, the PID control algorithm, the expansion critical ratio method, the pressure change delivering, the electrically operated regulating valve. III 目 錄 摘 要 ................................................................................................... I ABSTRACT .............................................................................................. II 1 緒論 ....................................................................................................... 1 PLC 的產(chǎn)生、定義及現(xiàn)狀 ..................................................................................... 1 過程工業(yè)控制算法的應(yīng)用現(xiàn)狀 ............................................................................ 1 PID 控制的歷史和發(fā)展現(xiàn)狀 .................................................................................. 2 論文的研究?jī)?nèi)容 .................................................................................................... 2 2 S7300 中小型 PLC 和控制對(duì)象介紹 .................................................... 3 西門子 PLC 控制系統(tǒng) ........................................................................................... 3 CPU模塊 .......................................................................................................... 3 模擬量輸入模塊 .............................................. 4 模擬量輸出模塊 .............................................. 5 電源模塊 .................................................... 6 控制對(duì)象特性 .............................................................