【正文】 ............ 7 創(chuàng)建工程 ................................................................................................ 7 硬件組態(tài) ................................................................................................ 9 創(chuàng)建編寫程序模塊 .............................................................................. 10 編寫程序 .............................................................................................. 13 組態(tài)王 ............................................................................................................ 17 組態(tài)王的定義 ...................................................................................... 17 組態(tài)王的特點(diǎn) ...................................................................................... 17 組態(tài)王的應(yīng)用 ....................................................................................... 17 組態(tài)王與 I/O 設(shè)備 .............................................................................. 18 組態(tài)王畫面 .................................................................................................... 18 組態(tài)王的設(shè)備組態(tài) .............................................................................. 19 組態(tài)王定義變量 .................................................................................. 21 新建畫面 .............................................................................................. 24 建立動(dòng)畫鏈接 ...................................................................................... 25 4 運(yùn)行和調(diào)試 ............................................................................................................ 26 測(cè)試題 ............................................................................................................ 26 雙容水箱液位單回路控制流程圖 ...................................................... 26 測(cè)試清單 .............................................................................................. 26 上位組態(tài)要求 ................................................................................................ 27 組態(tài)流程圖界面 .................................................................................. 27 儀器參數(shù)清單 ...................................................................................... 27 操作過程和調(diào)試 ............................................................................................ 28 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果及分析 ........................................................................................ 29 尋找水箱開度實(shí)驗(yàn) .............................................................................. 29 PID 參數(shù)實(shí)驗(yàn) ....................................................................................... 31 結(jié)論與展望 .................................................................................................................. 36 致謝 .............................................................................................................................. 37 參考書目 ...................................................................................................................... 38 雙容水箱液位調(diào)節(jié)閥遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) I 摘要 過程控制 以表征生產(chǎn)過程的參量為被控制量使之接近給定值或保持在給定范圍內(nèi)的 自動(dòng)控制系統(tǒng) 。如果將模糊控制和傳統(tǒng)的 PID 控制兩者結(jié)合，用模糊控制理論來整定 PID 控制器的比例，積分，微分系統(tǒng)，就能更好的適應(yīng)控制系統(tǒng)的參數(shù)變化和工作條件的變化。最早的PID 參數(shù)工程整定方法是在 1942 年由 Ziegler 和 Nichols 提出的簡(jiǎn)為 ZN 的整定公式，盡管時(shí)間已經(jīng)過去了半個(gè)世紀(jì)，但至今還在工業(yè)控制中普遍應(yīng)用。另外，用組態(tài)軟件開發(fā)的系統(tǒng)具有與 Windows 一致的圖形化操作界面，非常便于生產(chǎn)的組織和管理。 本論文主要介紹了 PID 的原理、 S7300 介紹、 S7300 編程、組態(tài)王 介 紹、組態(tài)王 制圖、基于 A3000 的豎直雙容下水箱液位調(diào)節(jié)閥 PID 控制實(shí)驗(yàn)過 程和對(duì)實(shí)驗(yàn)的分析。 自動(dòng)控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。 PID 控制原理 及 特點(diǎn) 在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱 PID 控制，又稱 PID 調(diào)節(jié)。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（ Steadystate error）。 自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。 PID參數(shù)整定 對(duì)于純滯后對(duì)象的補(bǔ)償控制點(diǎn)采用了 Smith 預(yù)測(cè)器，使控制對(duì)象與補(bǔ)償環(huán)節(jié)一起構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的慣性環(huán)節(jié)。 (3) 微分控制Ｔｄ對(duì)系統(tǒng)性能的影響 微分作用可以改善動(dòng)態(tài)特性，Ｔｄ偏大時(shí)，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時(shí)間較短。置于 3 號(hào)機(jī)架，沒有接口模塊時(shí)，機(jī)架位置為空。如果系統(tǒng)任務(wù)超過了 8 個(gè)，則可以擴(kuò)展機(jī)架（每個(gè)帶 CPU 的中央機(jī)架可以擴(kuò)展 3 個(gè)機(jī)架）。 添加方法如下：右鍵單 擊“雙容水箱液位控制 系統(tǒng) ” →“插入 新 對(duì)象”→ “ SIMATIC 300 站點(diǎn)”，如下圖所示： 雙容水箱液位調(diào)節(jié)閥遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9 圖 35 建立 SIMATIC S7300 站點(diǎn) 單擊 SIMATIC 300(1) 站點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)“硬件 ”組態(tài)圖標(biāo) ，雙擊此圖標(biāo)進(jìn)入“硬件組態(tài)”環(huán)境，如下圖所示： 圖 36 硬件組態(tài) 硬件組態(tài) 雙擊硬件組態(tài) 后出現(xiàn) HW Config 窗口 。用鼠標(biāo)選中圖中某一層的對(duì)象，在管理器右邊的工作區(qū)將顯示所選文件內(nèi)的對(duì)象和下一級(jí)的文件夾。本控制系統(tǒng)用戶程序，主要有四類程序塊：組織塊 OB、功能塊 FB、功能 FC 和數(shù)據(jù)塊 DB。因此我們需要編寫一個(gè)專門用來進(jìn)行數(shù)值轉(zhuǎn)換的功能（ FC，類似于函數(shù)，可以被其他程序調(diào)用），把 5530～ 27648 的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成 PID 控制所需 0～ 100 的數(shù)據(jù)，并通過組態(tài)軟件監(jiān)控 0～ 100 的數(shù)據(jù)，符合人們的日常 習(xí)慣。而輸出則相反，要將（ 0～ 100） Real 值輸出成為 Word 格式（ 5530～27648）數(shù)據(jù)。 組態(tài)軟件 也為試驗(yàn)者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗(yàn)者實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。 (3)連接 ,就是畫面上的圖素以怎樣的動(dòng)畫來模擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行 ,以及怎樣讓操作者輸入控制設(shè)備的指令。 第六步：保存工程并運(yùn)行 完成以上步驟后，一個(gè)可以拿到現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的工程就制作完成了。如果讀者使用的是有多個(gè)串口的電腦，請(qǐng)根據(jù) MPI 電纜所插實(shí)際位置選擇串口號(hào)。 雙容水箱液位調(diào)節(jié)閥遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 22 圖 321 數(shù)據(jù)詞典 點(diǎn)擊“新建”彈出定義變量窗口，點(diǎn)擊基本屬性欄輸入變量名“ PID0_PV”→選擇變量類型“ I/O 實(shí)數(shù)” →描述變量等進(jìn)行變量的設(shè)置，如下圖所示： 圖 322 定義變量 點(diǎn)擊確定完成變量“ PID0_PV”的定義。“組態(tài)王”提供了 21種動(dòng)畫鏈接方式： 一個(gè) 圖形對(duì)象可以同時(shí)定義多個(gè)鏈接，組合成復(fù)雜的效果，意識(shí)滿足實(shí)際中任意的動(dòng)畫現(xiàn)實(shí)需要。 ，所以可以選擇容器大小。啟動(dòng)調(diào)節(jié)器，設(shè)置各項(xiàng) 參數(shù)，將調(diào)節(jié)器的手動(dòng)控制切換到自動(dòng)控制。 就以上三次實(shí)驗(yàn)分析可知： 水箱開度：上水箱 QV117 為 4，下水箱 QV116 為 2較好。 實(shí)驗(yàn)四 P 2 I 600000 D 0 SP 、 實(shí)驗(yàn)曲線如下圖所示： 雙容水箱液位調(diào)節(jié)閥遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 34 圖 49 參數(shù)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析： SP=10 貌。 實(shí)驗(yàn)三 P I 10000 D 0 SP 、 水箱開度：上水箱 QV117 為 4，下水箱 QV116 為 。 。 ，將手閥 QV102,QV107 完全 打開，并使 QV116， QV117 閘板具有一定開度， QV116 開度高度比 QV117 低一些。系統(tǒng)為用戶提供了矩形、直線、橢圓（圓）、扇形、多邊形、文本等基本圖形對(duì)象，及按鈕、趨勢(shì)曲線窗口、報(bào)警窗口、報(bào)表等復(fù)雜的圖形對(duì)象。 圖 320 新建的“雙容水箱液位調(diào)節(jié)” 組態(tài)王定義變量 數(shù)據(jù)庫是“組態(tài)王”軟件的核心部分，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)狀況要以動(dòng)畫的形式 反映在屏幕上，操作者在計(jì)算機(jī)前發(fā)布的指令也要迅速送達(dá)生產(chǎn) 現(xiàn)場(chǎng)，所以這一 切都是以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫為中介環(huán)節(jié)，所以說數(shù)據(jù)庫是聯(lián)系上位機(jī)和下位機(jī)的橋梁。如下圖所示： 圖 318 設(shè)備配置導(dǎo)向 在設(shè)備配置導(dǎo)向中選擇“ PLC”→“西門子” →“ S7300” →“ MPI（電纜） ” 。 第四步：編寫命令語言 通過 腳本程序的編寫以完成較復(fù)雜的操作上位控制。 雙容水箱液位調(diào)節(jié)閥遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 18 應(yīng)用程序 過程中要考慮以下三個(gè)方面 : (1)圖形 ,是用抽象的圖形畫面來模擬實(shí)際的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和相應(yīng)的 工 控 設(shè)備。尤其考慮三方面問題：畫面、數(shù)據(jù)、動(dòng)畫。在手動(dòng)時(shí)， SP 跟隨 MV， MV 等于 MAN（手操作值），自動(dòng)時(shí) MAN（手操作值）跟隨MV。 （ 4） 數(shù)據(jù)塊：它不附屬于任 何邏輯塊，含有生產(chǎn)線或設(shè)備所需的值，并可在程序的任何點(diǎn)直接使用。系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊 (SDB)中的系統(tǒng)數(shù)據(jù)含有系統(tǒng)組態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)的信息，它是用戶運(yùn)行硬件組態(tài)時(shí)提供的數(shù)據(jù) 自動(dòng)生成的。第一層為項(xiàng)目，第二層為站（ Station），站是組態(tài)硬件的開始。 雙容水箱液位調(diào)節(jié)閥遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8 圖 33 命名及存儲(chǔ)路徑的選擇 點(diǎn)擊“確定”按鈕，生成如下圖所示的新工程。后三個(gè)模塊在