【正文】 存放處理產(chǎn)生的中間數(shù)據(jù)。注意輸入、輸出信號的類型不同，采用不同的接入方式。 在進(jìn)行接線時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。 24V DC 電源正極接入模塊左下方 L+端子，負(fù)極接入 M 端子。功能模塊選用 EM235。還 可 提供兩個獨(dú)立4KHZ 的脈沖輸出，通過 圖 51 水位 PID 控制工藝圖 驅(qū)動單元 可以實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的位置控制?；芈繁硪姳?41. 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。 本系統(tǒng)只適用比例和積分控制 ，其回路增益和時間常數(shù)可以通過工程計算初步確定，但還需要近一步調(diào)整已達(dá)到最優(yōu)控制效果。如果取其中一項或兩項，可以組成 P、 PD 或 PI 控制器。 （ 2） 使用 PID 功能指令 現(xiàn)在很多 PLC 都有供 PID 控制用的功能指令，如 S7200 的 PID 指令。由于非線性和時變性很多工業(yè)控制對象難以得到其準(zhǔn)確的數(shù)字模型，因此不能使用控制理論中的設(shè)計方法。因此，為了對系統(tǒng)進(jìn)行更 精確的控制，消除系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)的輸出誤差，改善系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性能，需要對誤差進(jìn)行放大 (比例調(diào)節(jié) P)、積分 (積分調(diào)節(jié) I)、微分 (微分調(diào)節(jié) D)，才能有效地控制系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，保證系統(tǒng)具有良好的動、靜態(tài)性能。 20 第 4 章 PLC 中 PID 控制器的實現(xiàn) PID 算法 PID(ProPortiona1IntegralDerivative)是工業(yè)控制常用的控制算法，無論在溫度、流量等慢變化過程，還是速度、位置等快速變化的過程，都可以得到很好的控制效果。當(dāng)換項開關(guān) KK1 打到自動時，系統(tǒng)將根據(jù)水塔中水位的情況，通過在水塔中的液位變送器送出的 4～ 20 mA 電流信號由 PLC 接受并對其于給定值進(jìn)行比較，執(zhí)行事先編譯好的程序。包括數(shù)字輸入板 IDPG、數(shù)字輸出板 ODPG、附屬單元。液位上升至 Y2 時， M2 停止， F2 關(guān)閉， M1 繼續(xù)工作。當(dāng)水塔中液體改變時，只需要將電位器中的阻值和該液體的阻值調(diào)節(jié)到一個數(shù)量級上就可以很方便的實現(xiàn)此液體的水位 控制 操作。 ③ 當(dāng)水位處于 C、 D 之間，指示燈 B、 C 滅， C、 D 亮，保持狀態(tài) ，即保持進(jìn)水。當(dāng)水位在低于 C 點(diǎn)時，水泵開始進(jìn)水，如圖 1（ b）。數(shù)字 PID 控制器在實際應(yīng)用中可分為兩種 :位置式 PID 控制器和增量式 PID 控制器。e(n)為第 n 時刻的偏差信號 。PID 的三種作用是相互獨(dú)立，互不影響。比例環(huán)節(jié)不能徹底消除系統(tǒng)偏差，系統(tǒng)偏差隨比例系數(shù)凡的增大而減少，比例系數(shù)過大將導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。在連續(xù)控制系統(tǒng)中，常 采用 proportional(比 例 )、 Integral(積分 )、 Derivative(微分 )控制方式，稱之為 pID 控制。常規(guī) PID 控制系統(tǒng)原理圖如圖 25 示。 PID 控制器 簡介 基于偏差的比例 (Proportlonal)、積分 (Integral)和微分 (Derivative)的控制器簡稱為 PDI 控制器，它是工業(yè)過程控制中最常見的一種過程控制器。 （ 5） 定時器 T PLC 所提供的定時器作用相當(dāng)于繼電器控制系統(tǒng)中的時間繼電器。布爾型數(shù)據(jù)指字節(jié)型無符號整數(shù)；整數(shù)型數(shù)包括 16 位符號整數(shù)（ INT）和 32 位符號整數(shù)（ DINT）。 S7200 系列可編程控制器 德國的西門子（ SIEMENS）公司是歐洲最大的電子和電氣設(shè)備制造商，生產(chǎn)的 SIMATIC 可編程序控制器在歐洲處于領(lǐng)先地位。通常采用專門的 PID 控制模塊來實現(xiàn)。 （ 2）定時控制 PLC 具有定時功能。由此可見， PLC 的基本結(jié)構(gòu)由控制部分、輸入和輸出部分組成。 3 水位控制系統(tǒng)效率及運(yùn)行模式分析 水位控制系統(tǒng)的效率主要由水泵的效率、電動機(jī)的效率和管道損失決定，本文主要研究水泵 電機(jī)組的效率問題 .由于水位控制系統(tǒng)的非線性、滯后性與時變性，采用傳統(tǒng)的 PID 控制容易 實現(xiàn)單目標(biāo)，即水位恒定或水泵 電機(jī)組高效運(yùn)行，而無法兩者兼顧 .為此引入模糊控制，使系統(tǒng)能夠最快地響應(yīng)用戶的用水要求并最大限度地工作在高效區(qū)，以期能充分發(fā)揮變頻調(diào)速的節(jié)能功效，進(jìn)一步提高系統(tǒng) 的運(yùn)行效率 .在分析變頻調(diào)速水位控制的節(jié)能問題時，以不同轉(zhuǎn)速下提供相同容積 圖 12 控制系統(tǒng)框圖 的水作比較得出 [圖 12]：水泵消耗的軸功率與異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速的三次方成正比，由此可知，水泵 電機(jī)組的效率與電機(jī)的轉(zhuǎn)速成反比；其次，結(jié)合水泵與電機(jī)的效率特性，為使系統(tǒng)經(jīng)常高效運(yùn)行，不失一般性，設(shè)：水泵 電機(jī)組的高效率區(qū)為 異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 n=～ N(n N 為電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速 )；當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速 n= N時，異步電動機(jī)的效率最佳 .圖 1 給出了水位控制系統(tǒng)控制模型圖， H 表示水位高度，依水位高度將水箱劃分為 A、 B、 C 三區(qū) .A、 C 區(qū)分別為水位極高、極低區(qū)域，是高位、低位警戒區(qū)； B 區(qū)為高效運(yùn)行區(qū)，是系統(tǒng)經(jīng)常運(yùn)行的區(qū)域 .系統(tǒng)總的控制模式為：當(dāng) H∈ A 時，系統(tǒng)運(yùn)行減機(jī)模式；當(dāng) H∈ B 時，系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)能模式；當(dāng) H∈ C時，系統(tǒng)運(yùn)行加機(jī)模式 .系統(tǒng)效率 η∝ K∫n3dtn∈ ～ N 系統(tǒng)節(jié)能模式是本文的研究重點(diǎn)，根據(jù)此圖可設(shè)計一個水 位控制器，使變頻器的輸出頻率即電動機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著水位的變化而自動改變，使系統(tǒng)能夠在最快地響應(yīng)用戶用水要求的同時，在時間上最大限度地工作在高效區(qū)，這樣，系統(tǒng)運(yùn)行的效率就可以提高，此時的系統(tǒng)工作于最佳狀態(tài)，從而提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定性與快速性的較好結(jié)合。因此如何設(shè)計一個精度高、穩(wěn)定性好的水位控制系統(tǒng)就顯得日益重要。可編程控制器（ PLC）是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來的，是專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。 外文資料翻譯 .......................................................................................... 46 1 前 言 在工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、液位、流量、和開關(guān)量等都是常用的主要被控參數(shù)。I .水塔 水位 PID 控制系統(tǒng) 設(shè)計 摘 要 供水是一個關(guān)系國計民生的重要產(chǎn)業(yè)。s living standards, urban water supply to a higher demand, there is a need to maintain a certain water tank water level, the water towers in order to change the speed of the outflow. This requires a liquid input control valve to the different speeds of water towers in order to maintain the water level changes, so that continuous water towers. In the system, only the use of proportion and integral control, the loop gain and time constant can be calculated through the preliminary engineering, but also the need for further adjustments to achieve optimal control. System startup, shut down the outlet for moving the liquid control valve control input, so that the water level reached 75% of full water level, and then open the outlet, while the liquid input control valve to switch from manual to automatic mode. This switch from a digital control input. The design of Siemens S7200 series PLCCPU226based light simulation module E235, liquid level sensors, type of hydraulic control valves, hydraulic valves, such as output control, based on the formation of a S7200 series PCL CPU226 water level control system of the towers, the water level of the towers to monitor and control. Keywords: Programmable Logic Controller PLC, Water Towers, PID Control III 目 錄 前 言 ....................................................................................................... 1 第 1 章 水塔水位自動控制系統(tǒng)的概述 ................................................. 2 水位控制系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展 .......................................................... 2 水塔水位自動控制系統(tǒng)的組成 .................................................. 2 水位控制系統(tǒng)效率及運(yùn)行模式分析 .......................................... 3 第 2 章 PLC 結(jié)構(gòu)和工作原理 ................................................................ 4 PLC 組成與基本結(jié)構(gòu) ................................................................. 4 PLC 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ................................................................ 4 PLC 的基本工作原理 ........................................................ 5 PLC 的主要應(yīng)用 ......................................................................... 6 S7200 系列可編程控制器 ........................................................ 6 S7200 PLC 系統(tǒng)組成 ........................................................ 7 S7200 系列 PLC 元件功能 ............................................... 7 PID 控制器簡介 .......................................................................... 9 PID 控制器的結(jié)構(gòu)及原理 .................................................. 9 數(shù)字式 PID 控制 .............................................................. 10 數(shù)字式 PID 控制的實現(xiàn) .................................................. 12 第 3 章 水塔水位控制系統(tǒng)方案設(shè)計 ................................................... 14 系統(tǒng)的工作原理 ....................................................................... 14 設(shè)計分析 .......................................................................... 14 可行性試驗 ...................................................................... 15 可行性分