【正文】 程，達(dá)到互不干擾的目的。7024D/A 轉(zhuǎn)換模塊技術(shù)指標(biāo)： 模擬量輸出類型：V,mA. 帶寬： 準(zhǔn)確率:177。在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集過程控制系統(tǒng)，將使用ICP7017數(shù)據(jù)采集模塊實現(xiàn)模擬量輸入通道的功能。ICP7000系列采集模塊的作用是將傳感器檢測到的被控參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)信號通過A/D轉(zhuǎn)換送入計算機(jī)，計算機(jī)同時也將通過控制運算發(fā)出的控制信號通過D/A轉(zhuǎn)換發(fā)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)（調(diào)節(jié)閥、變頻器）。（2）將副調(diào)節(jié)器的比例度置于（1）中所求得的數(shù)值上，把副回路作為主回路的一個環(huán)節(jié)，用同樣的方法整定主回路，求取主回路的比例度和操作周期。5：改變設(shè)備的工作周期，CmdStr中包含新的工作周期，單位為ms。返 回 值：數(shù)值型。(6)SV：下水箱液位給定值，根據(jù)需要設(shè)置。(2)ADDR：通訊地址 用于定義儀表地址，有效范圍是0~100。其可以在誤差較大時運用模糊算法進(jìn)行調(diào)節(jié)，以消除PID積分飽和現(xiàn)象；當(dāng)誤差趨小時，采用改進(jìn)后的PID算法調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)優(yōu)化效果。（2）調(diào)節(jié)閥采用QSVP－16K型電動調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)對雙容水箱液位系統(tǒng)進(jìn)水量的控制。 加入擾動后的SIMULINK仿真框圖 加入擾動后的雙閉環(huán)階躍響應(yīng)仿真曲線 加入擾動后的單閉環(huán)階躍響應(yīng)仿真曲線，能夠滿足系統(tǒng)各項參數(shù)的需要，同時也解決了雙容水箱大滯后的缺點，使系統(tǒng)穩(wěn)定快速的運行，同時也進(jìn)一步驗證了選擇串級PID來控制雙容水箱能夠達(dá)到比較理想。下面根據(jù)前文的水箱模型傳遞函數(shù)對串級控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，以模擬實際中的階躍響應(yīng)曲線，考察串級系統(tǒng)的設(shè)計方案是否合理。 (3)圖形圖像系統(tǒng) 這是MATLAB圖形系統(tǒng)的基礎(chǔ)，包括完成2D和3D數(shù)據(jù)圖示、圖像處理、動畫生成、圖形顯示等功能的高層MATLAB命令，也包括用戶對圖形圖像等對象進(jìn)行特性控制的低層MATLAB命令，以及開發(fā)GUI應(yīng)用程序的各種工具。 MATLAB軟件介紹MATLAB軟件是由美國MathWorks公司開發(fā)的，是目前國際上最流行、應(yīng)用最廣泛的科學(xué)與工程計算軟件，它廣泛應(yīng)用于自動控制、數(shù)學(xué)運算、信號分析、計算機(jī)技術(shù)、圖形圖象處理、語音處理、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)工程和航天工業(yè)等各行各業(yè)，也是國內(nèi)外高校和研究部門進(jìn)行許多科學(xué)研究的重要工具。但當(dāng)電動調(diào)節(jié)閥突然斷電關(guān)斷時，后一種控制方式會造成長流水，導(dǎo)致水箱中水過多溢出，造成浪費或事故。副回路中的調(diào)節(jié)器稱副調(diào)節(jié)器，控制副對象。根據(jù)以下經(jīng)驗公式計算調(diào)節(jié)器參數(shù)： 調(diào)節(jié)器參數(shù)控制規(guī)律δTITDPδS PISS PIDSSS若被控對象為一階慣性環(huán)節(jié)或具有很小的純滯后，則可根據(jù)系統(tǒng)開環(huán)廣義過程測量變送器階躍響應(yīng)特性進(jìn)行近似計算。PID控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減曲線法。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項”。現(xiàn)在有利用PID控制實現(xiàn)的壓力、溫度、流量、液位控制器，能實現(xiàn)PID控制功能的可編程控制器(PLC)，還有可實現(xiàn)PID控制的計算機(jī)系統(tǒng)等。3) 串級控制系統(tǒng)具有一定的自適應(yīng)能力。通過液位的檢測與控制，了解容器中的原料﹑半成品或成品的數(shù)量，以便調(diào)節(jié)容器內(nèi)的輸入輸出物料的平衡，保證生產(chǎn)過程中各環(huán)節(jié)的物料搭配得當(dāng)。r39。在MATLAB的命令窗口輸入曲線擬合指令： x=0:30:420； y=[0 ]； p=polyfit(x,y,4)； xi=0:3:420； yi=polyval(p,xi)； plot(x,y,’b:o’xi,yi,39。但為了簡便起見，做線性化處理得 Q2=△h/R2，經(jīng)拉氏變換得單容液位過程的傳遞函數(shù)為W0(s)=H(s)/Q1(s)=R2/(R2Cs+1)=K/(Ts+1)注：△Q1 ﹑△Q2﹑△h:分別為偏離某一個平衡狀態(tài)Q10﹑Q20﹑h0的增量。下水箱尺寸為：d=35cm,h=240mm，每個水箱分為三個槽：緩沖槽、工作槽、出水槽。對于計算機(jī)控制，采用的是組態(tài)軟件MCGS來實現(xiàn)的，通過對軟件進(jìn)行編程使組態(tài)軟件模擬出雙容水箱液位控制系統(tǒng)的手動和自動兩種工作狀態(tài)。 經(jīng)過比較和篩選，串級控制系統(tǒng)PID控制無論是從操作性、經(jīng)濟(jì)性還是從系統(tǒng)的控制效果均有比較突出的特性，因此采用串級控制系統(tǒng)PID控制對雙榮水箱液位控制系統(tǒng)實現(xiàn)控制。摘要雙容水箱液位控制系統(tǒng)是采用先進(jìn)的控制算法完成對過程液位的控制的控制系統(tǒng)，它在飲料、食品加工、溶液過濾、化工生產(chǎn)等多種行業(yè)的生產(chǎn)加工過程中均有廣泛應(yīng)用。通過液位的檢測與控制從而調(diào)節(jié)容器內(nèi)的輸入輸出物料的平衡，以便保證生產(chǎn)過程中各環(huán)節(jié)的物料搭配得當(dāng)。整個控制系統(tǒng)的控制算法及監(jiān)控功能都在控制計算機(jī)中實現(xiàn)。上水箱尺寸為：d=25cm,h=240mm。由流體力學(xué)可知，液位h與流量之間為非線性關(guān)系。兩組實驗數(shù)據(jù)中將階躍響應(yīng)初始點的值作為Y軸坐標(biāo)零點，后面的數(shù)據(jù)依次減去初始值處理，作為Y軸上的各階躍響應(yīng)數(shù)據(jù)點，采樣時間作為X軸[1]。 階躍響應(yīng)擾動值為10,靜態(tài)放大系數(shù)為階躍響應(yīng)曲線的穩(wěn)態(tài)值與階躍擾動值之比，所以上水箱傳遞函數(shù)為 式（）在MATLAB的命令窗口輸入曲線擬合指令：x=0: 30:1650；y=[0 ]； p=polyfit(x,y,4)； xi=0:3:1650； yi=polyval(p,xi)； plot(x,y,’b:o’xi,yi,39。在工業(yè)生產(chǎn)過程自動化中，常常需要對某些設(shè)備和容器的液位進(jìn)行測量和控制。2) 由于副回路的存在，明顯改善了對象的特性，提高了系統(tǒng)的工作頻率。先進(jìn)的PID控制方案和智能PID控制器（儀表）已經(jīng)很多，并且在工程實際中得到了廣泛的應(yīng)用。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱此控制系統(tǒng)是有差系統(tǒng)。其原因是由于存在有較大慣性環(huán)節(jié)或有滯后環(huán)節(jié)，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。二是工程整定方法，它主要依賴工程經(jīng)驗，直接在控制系統(tǒng)試驗中進(jìn)行控制器參數(shù)整定，且方法簡單、易于掌握，在工程實際中被廣泛采用。記錄下此時的4：1衰減比例度δ和衰減周期Tk。主回路中的調(diào)節(jié)器稱主調(diào)節(jié)器，控制主對象。調(diào)節(jié)這兩個流量都可以改變液位的高低。為了實現(xiàn)液位串級控制，使用雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，主調(diào)節(jié)器選擇比例積分微分控制規(guī)律(PID)，對下水箱液位進(jìn)行調(diào)節(jié)，副調(diào)節(jié)器選擇比例控制率(P)，對上水箱液位進(jìn)行調(diào)節(jié)，并輔助主調(diào)節(jié)器對于系統(tǒng)進(jìn)行控制，整個回路構(gòu)成雙環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)。 (2)MATLAB工作環(huán)境 這是對MATLAB提供給用戶使用的管理功能的總稱．包括管理工作空間中的變量據(jù)輸入輸出的方式和方法，以及開發(fā)、調(diào)試、管理M文件的各種工具。通過MATLAB中的SIMULINK工具箱可以動態(tài)的模擬所的構(gòu)造系統(tǒng)的響應(yīng)曲線，以控制框圖代替了程序的編寫，只需要選擇合適仿真設(shè)備，添加傳遞函數(shù)，設(shè)置仿真參數(shù)便可完成系統(tǒng)的仿真。控制器參數(shù)不變。C相對濕度:小于95%電源電壓：24DC二線制負(fù)載電阻：≤750歐姆（1）水泵采用16CQ－8P型磁力驅(qū)動泵,流量為32升/分,揚程為8米,。采用上海萬訊儀表有限公司的AI808型儀表，采用AI人工智能調(diào)節(jié)方式，內(nèi)含PID調(diào)節(jié)算法。 儀表系統(tǒng)電路原理圖(1)Sn: 輸入規(guī)格 調(diào)節(jié)儀1中Sn=33 表示1~5V電壓輸入；調(diào)節(jié)儀2中Sn=32 ~1V電壓輸入。調(diào)節(jié)儀2中CF=8，表示A=0,調(diào)節(jié)儀1為反作用調(diào)節(jié)方式，輸入增大時，輸出趨向減??；B=0，儀表報警無上電；D=1，允許外部給定，程序時間以秒為單位；E=0，無分段功率限制功能；F=0，儀表光柱指示輸出值；G=0，儀表為AI808P工作模式。(1) 啟動腳本程序!setdevice(調(diào)節(jié)儀1,1, )!setdevice(調(diào)節(jié)儀1,6,write(0,0) )!setdevice(調(diào)節(jié)儀1,6,write(24,0))!setdevice(調(diào)節(jié)儀2,1, )!setdevice(調(diào)節(jié)儀2,6,write(0,0) )!setdevice(調(diào)節(jié)儀2,6,write(24,0))(2) 循環(huán)腳本程序下水箱液位SV1=SV1下水箱液位PV1=PV1上水箱液位SV1=20*OP1/100上水箱液位PV1=PV2if 下水箱液位PV120 then下水箱液位PV1=20endifif 上水箱液位PV120 then上水箱液位PV1=20(3) 退出腳本程序!SetDevice(調(diào)節(jié)儀1,2, )!SetDevice(調(diào)節(jié)儀2,2, )endif程序注釋：SetDevice(DevName，DevOp，CmdStr)函數(shù)意義：按照設(shè)備名字對設(shè)備進(jìn)行操作。4：啟動設(shè)備工作一次。采用兩步整定法整定調(diào)節(jié)儀表PID參數(shù)：（1）在工況穩(wěn)定﹑主回路閉合、主副調(diào)節(jié)器都在純比例作用的條件下，主調(diào)節(jié)器的比例度置于100%，用單回路控制系統(tǒng)的阻尼振蕩法整定，求取副調(diào)節(jié)器比例度和操作周期。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集過程控制系統(tǒng)屬于計算機(jī)DDC控制系統(tǒng)，它是將模擬量輸入A/I模塊和模擬量輸出A/O模塊，開關(guān)量輸入/輸出D/I，D/O模塊置于計算機(jī)之外，計算機(jī)通過RS232/485通訊轉(zhuǎn)換裝置同ICP7000系列采集模塊（自帶485通訊接口）通訊。模擬量輸入通道的任務(wù)是把通過壓力變送器檢測到的模擬信號（4～20標(biāo)準(zhǔn)電流信號），經(jīng)過I/V變換轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的1～5電壓信號，在經(jīng)過采樣為離散的模擬信號并量化成為二進(jìn)制的數(shù)字信號，經(jīng)接口送到計算機(jī)中。7024D/A 轉(zhuǎn)換模塊：數(shù)據(jù)采集程序存儲在EEPROM中，計算機(jī)將數(shù)據(jù)通過RS485接口送給7024D/A 轉(zhuǎn)換模塊，由內(nèi)部控制器按控制程序?qū)?shù)據(jù)送入對應(yīng)DAC通道，轉(zhuǎn)換為模擬電壓/電流輸出。MCGS負(fù)責(zé)在運行環(huán)境中調(diào)用相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動程序，將數(shù)據(jù)傳送到工程中各個部分，完成整個系統(tǒng)的通訊過程。(4)MCGS實施遠(yuǎn)程多機(jī)監(jiān)控：MCGS提供了一套完善的網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，可通過TCP/IP網(wǎng)、Modem網(wǎng)和串口網(wǎng)將多臺計算機(jī)連接在一起，構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的實時數(shù)據(jù)同步、歷史數(shù)據(jù)同步和網(wǎng)絡(luò)事件的快速傳遞。在主控窗口中可以放置一個設(shè)備窗口和多個用戶窗口，負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開或關(guān)閉。MCGS的這種結(jié)構(gòu)形式使其成為一個“與設(shè)備無關(guān)”的系統(tǒng)，對于不同的硬件設(shè)備，只需定制相應(yīng)的設(shè)備構(gòu)件，放置到設(shè)備窗口中，并設(shè)置相關(guān)的屬性，系統(tǒng)就可對這一設(shè)備進(jìn)行操作，而不需要對整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)作任何改動。甚至子設(shè)備可以把采集時間設(shè)置為0，使得此子設(shè)備在一般情況下不采集，只在使用設(shè)備命令采集一次的時候才采集數(shù)據(jù)。實時數(shù)據(jù)庫是MCGS的核心，各部分之間的數(shù)據(jù)交換均須通過實時數(shù)據(jù)庫,所有的設(shè)備通道都必須與實時數(shù)據(jù)庫連接。液位串級系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫： 實時數(shù)據(jù)庫參數(shù)設(shè)置inputETime字符型jf數(shù)值型inputSTime字符型lastwz數(shù)值型inputUser1字符型method數(shù)值型InputUser2字符型op數(shù)值型a數(shù)值型op 1數(shù)值型b數(shù)值型op 2數(shù)值型c數(shù)值型op 3數(shù)值型d數(shù)值型q00數(shù)值型e數(shù)值型p數(shù)值型e0數(shù)值型p1數(shù)值型e1數(shù)值型pf數(shù)值型e2數(shù)值型pv開關(guān)型Com1數(shù)值型pv1數(shù)值型alarm開關(guān)型pv2數(shù)值型alarm1開關(guān)型Pv3數(shù)值型alarmsv數(shù)值型Pv4數(shù)值型df數(shù)值型組組對象difference數(shù)值型sv數(shù)值型t1數(shù)值型sv1數(shù)值型td數(shù)值型sv2數(shù)值型thisop數(shù)值型sv3數(shù)值型ti數(shù)值型ti1數(shù)值型ts數(shù)值型wz數(shù)值型Zlpid數(shù)值型存盤數(shù)據(jù)字符型方式顯示字符型通信字符型在雙容水箱液位控制系統(tǒng)中，被控對象的液位變化是連續(xù)的，在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中計算機(jī)利用的是離散的信號，所以要對模擬PID控制器進(jìn)行離散化處理。（4）按先副后主﹑先比例后積分﹑適當(dāng)加入微分的整定程序，設(shè)置主﹑副調(diào)節(jié)器的參數(shù)，再觀察過渡過程曲線，必要時進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，直到系統(tǒng)質(zhì)量達(dá)到最佳為止。因為在調(diào)節(jié)參數(shù)中加大了積分的作用，降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定程度，使得超調(diào)量加大，但對消除余差有較好效果。在組建計算機(jī)控制系統(tǒng)中使用了MCGS組態(tài)軟件，利用這個軟件可以輕松的建立起計算機(jī)控制界面，完成控制系統(tǒng)的計算機(jī)控制、數(shù)據(jù)交換、曲線輸出、實時監(jiān)測、報警設(shè)置、動畫顯示等功能，同時提供廣泛的擴(kuò)展工具，便利實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計和組建。在實際的工作崗位上，將要設(shè)計不同的控制系統(tǒng)，工業(yè)現(xiàn)場的過程控制系統(tǒng)不同于實驗中的控制系統(tǒng)的設(shè)計，更不同于書本中的理論和公式，要根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的實際情況進(jìn)行設(shè)計，將面臨遠(yuǎn)比實驗室復(fù)雜的多的現(xiàn)場環(huán)境，設(shè)計系統(tǒng)未必是最先進(jìn)的、最現(xiàn)代化，但必須是有效、可行、可靠。附錄：程序清單：e1=e0e0=sv3pvpf=p*(e1e0)ti1=t1if ti1=0 then thisop=pf else j