【導(dǎo)讀】隨著生產(chǎn)生活的需要，自動化控制越來越起到至關(guān)重要的作用。溫度控制是工業(yè)生。進(jìn)行測量與控制。特別是冶金，化工、建材、食品、機械、石油等工業(yè)中，具有舉足輕。控制的精度不同、時效不同，則對數(shù)據(jù)采集的精度和采用的控制算法也不同。度的控制方法要多種多樣。也得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。利用微機對溫度進(jìn)行測控的技術(shù)也隨之而產(chǎn)生。溫度控制的不好很有可能引起嚴(yán)重的安全事故，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量等一系列的。溫度控制是許多設(shè)備的重要的構(gòu)成部分，它的功能是將溫度控制在所需要的溫度。范圍內(nèi)，以利于進(jìn)行工件的加工與處理。制系統(tǒng)進(jìn)行對被控對象的溫度控制?？刂破鞅粡V泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和生活等領(lǐng)域，數(shù)量日漸上升。與實際溫度的差值來控制加熱器等執(zhí)行機構(gòu)，從而改變溫度至用戶所需。和可編程邏輯控制器，全球工業(yè)電子溫度控制器市場增長緩慢。PLC控制，和數(shù)字PID調(diào)節(jié)等等。于設(shè)定值就加熱，反之就停止或降溫。

　　

【正文】 TD=0，逐漸加大 TD，同時相應(yīng)地改變比例系數(shù)和積分時間，反復(fù)試湊至獲得滿意的控制效果和 PID 控制參數(shù)。 采樣周期的分析 采樣周期 Ts 越小，采樣值就越能反應(yīng)溫度的變化情況。但是， Ts太小就會增加 CPU的運算工作量，相鄰的兩次采樣值幾乎沒什么變化，將是 PID 控制器輸出的微分部分接近于 0，所以不應(yīng)使采樣時間太小。，確定采樣周期時，應(yīng)保證被控量迅速變化時，能用足夠多的采樣點，以保證不會因采樣點過稀而丟失被采集的模擬量中的重要信息。 因為本系統(tǒng)是溫度控制系統(tǒng)，溫度具有延遲特性的慣性環(huán)節(jié)，所以采樣時間不能太短，一般是 15s～ 20s，本系統(tǒng)采樣 17s 實驗步驟 本實驗選擇鍋爐內(nèi)膽水溫作為被控對象，實驗之前將儲水箱中貯足水量，然后將閥門 F2 F2 F113全開，將鍋爐出水閥門 F212關(guān)閉，其余閥門也關(guān)閉。打開變頻磁力泵電源給鍋爐內(nèi)膽貯一定的水量（要求至少高于液位指示玻璃管的紅線位置），然后關(guān)閉閥 F113，打開閥 F112，為給鍋爐夾套供冷水做好準(zhǔn)備。 具體實驗內(nèi)容與步驟如下。 16 ：將“ TT1 鍋爐溫度”（ PT100 電阻信號）對應(yīng)接至模擬量輸入通道 ES C1；將模擬量輸出通道 AO0 接至 SCR 移相調(diào)控輸入，模擬量輸出通道 AO1 接至變頻器控制信號。 2．接通總電源空氣開關(guān)，閉合三相電源和單向電源，打開變頻器和控制站電源，給變頻器、 S7300PLC 上電。 3．打開 Step 7 軟件，打開“ S7300PLC”程序進(jìn)行下載，然后將 S7300PLC 置于運行狀態(tài)，然后運行 WinCC 組態(tài)軟件，打開“ S7300PLC 控制系統(tǒng)”工程，然后激活 WinCC運行環(huán)境，在主菜單中點擊“實驗六、鍋爐內(nèi)膽水溫 PID 控制”，進(jìn)入“實驗六”的監(jiān)控界面。 4．將 Wincc 設(shè)置為“手動”，并將輸出值設(shè)置為一個合適的值（ 50%～ 70%）。 5．打開三相電加熱管開關(guān)，三相電加熱管通電加熱，適當(dāng)增加 /減少輸出量，使鍋爐內(nèi)膽的水溫平衡于設(shè)定值。 6．按經(jīng)驗法或動態(tài)特性參數(shù)法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)，選擇 PID 控制規(guī)律，并按整定后的 PID 參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)置。 7．待鍋爐內(nèi)膽水溫穩(wěn)定于給定值時，將調(diào)節(jié)器切換到“自動”狀態(tài)，待水溫平衡后，突增（或突減）設(shè)定值的大小，使其有一個正（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%為宜），于是鍋爐內(nèi)膽的水溫便離開原平衡狀態(tài)，經(jīng)過一段調(diào)節(jié)時間后，水溫穩(wěn)定至新的設(shè)定值，記錄此時的 設(shè)定值、輸出值和參數(shù)。 8．適量改變 PID 參數(shù)，重復(fù)步驟 6，用計算機記錄不同參數(shù)時系統(tǒng)的響應(yīng)曲線。 9．打開變頻器電源開關(guān)，給變頻器上電，將變頻器設(shè)置在適當(dāng)?shù)念l率（ 25Hz 左右對應(yīng) Wincc 開度為 50%），變頻器支路開始往鍋爐夾套打冷水，重復(fù)步驟 4～ 8，觀察實驗的過程曲線與前面不加冷水的過程有何不同。 10．分別采用 P、 PI、 PD 控制規(guī)律重復(fù)實驗，觀察在不同的 PID 參數(shù)值下，系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線。 5 實驗調(diào)試 實驗調(diào)試分為 PLC 程序調(diào)試和 WinCC 調(diào)試 PLC 程序的調(diào)試分為模擬調(diào)試和現(xiàn)場調(diào)試兩個調(diào)試過程，在此 之前首先對 PLC外部接線作仔細(xì)檢查，外部接線一定要準(zhǔn)確無誤。也可以用事先編寫好的試驗程序?qū)ν獠拷泳€做掃描通電檢查來查找接線故障。為了安全考慮，最好將主電路斷開。 17 將編寫完成的程序逐條仔細(xì)檢查，并改正寫入時出現(xiàn)的錯誤。當(dāng)我寫完程序過后，首先編譯檢查錯誤，看使用的語句中是否有違反 PLC 規(guī)定的用法，發(fā)現(xiàn)了語句錯誤過后馬上進(jìn)行修改，通過多次的修改，最后程序沒有語言錯誤，下面就是檢查是否有邏輯錯誤，看整個程序的運行狀況怎么樣，能否達(dá)到預(yù)期的效果。 WinCC 的調(diào)試也是主要檢查各個變量是否準(zhǔn)確無誤的連接上了，是否能正常 的通訊。 (1) 在“參數(shù)設(shè)置”窗口上，分別設(shè)置六個參數(shù)， 然后將窗口切換“系統(tǒng)運行”窗口，點擊啟動和自動控制，觀察“實時曲線”窗口，五分鐘后，在實時曲線中記錄的曲線為給定和實際溫度值，符合參數(shù)設(shè)置中的給定值，可以證明上位機與下位機通信正常，下位機的自動控制子程序正確，且組態(tài)的設(shè)備窗口和實時數(shù)據(jù)庫連接正確，上位機可以實時監(jiān)控下位機。 (2) 再將窗口切換到“歷史曲線”， 在查詢框中輸入起始時間，窗口如圖 ，對照實時曲線窗口和歷史曲線窗口的曲線是否一樣， 起始時間是否和設(shè)置的一樣， 6 實驗結(jié)果與總結(jié) 步驟 七鍋爐內(nèi)膽的水溫便離開原平衡狀態(tài)，經(jīng)過一段調(diào)節(jié)時間后，水溫穩(wěn)定至新的設(shè)定值。點擊實驗界面下邊的切換按鈕，觀察實時曲線、歷史曲線、數(shù)據(jù)報表所記錄的設(shè)定值、輸出值，內(nèi)膽水溫的響應(yīng)過程曲線將如圖 318所示。 圖 318 內(nèi)膽水溫的響應(yīng)過程曲線 基于溫度控制器的計算機控制系統(tǒng)能夠快速的達(dá)到控制的要求，并有一定的抗干擾性，系統(tǒng)控制性能良好 (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’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 就成了 P調(diào)節(jié)器。 動態(tài)時 :若 KP 偏大，則振蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時間加長。當(dāng) KP 太大時，系統(tǒng)會趨于 18 不穩(wěn)定。若 KP太小，又會使系統(tǒng)的動作緩慢。穩(wěn)態(tài)時 :加大 KP，可以減小穩(wěn)態(tài)誤差 ess，提高控制精度。但是加大 KP只是減少 ess，卻不能完全消除穩(wěn)態(tài)誤差。 (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’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’，此時就成了 PI 調(diào)節(jié)器。 KP=， TI=999999ms，系統(tǒng)能慢慢趨于穩(wěn)定，調(diào)節(jié)時間稍微長了點，這是因為微分作 用沒加，相當(dāng)于 0，而微分太小會使超調(diào)量增加，調(diào)節(jié)時間也增長。 KP=， TI=500000ms。 比 TI=999999ms 時的超調(diào)大，系統(tǒng)不是很穩(wěn)定，系統(tǒng)振蕩次數(shù)多。因為從開環(huán)對象特性中看出，對象具有一定的積分特性，所以當(dāng)使控制器的 TI=500000ms 時，反而使積分作用更強，因此出現(xiàn)了振蕩現(xiàn)象。 (3) PID 調(diào)節(jié)與分析 在監(jiān)控畫面中，將控制器設(shè)為‘自動’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‘ 1’、‘微分作用開關(guān)’設(shè)置為‘ 1’，此時就成了 PID 調(diào)節(jié)器。 系統(tǒng)調(diào)節(jié)性能良好 （ 1）比例系數(shù) KC對系統(tǒng)性能的影響： 比例系數(shù)加大，使系統(tǒng)的動作靈敏，速度加快，穩(wěn)態(tài)誤差減小。Ｋ c 偏大，振蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時間加長。Ｋ c太大時，系統(tǒng)會趨于不穩(wěn)定。Ｋ c太小，又會使系統(tǒng)的動作緩慢。Ｋ c 可以選負(fù)數(shù)，這主要是由執(zhí)行機構(gòu)、傳感器以控制對象的特性決定的。如果Ｋ c 的符號選擇不當(dāng)對象狀態(tài) (pv 值 )就會離控制目標(biāo)的狀態(tài) (sv 值 )越來越遠(yuǎn)，如果出現(xiàn)這樣的情況Ｋ c的符號就一定要取反。 （ 2） 積分控制 Ｔ i 對系統(tǒng)性能的影響： 積分作用使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，Ｔ i ?。ǚe分作用強）會使系統(tǒng)不穩(wěn)定，但能消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的 控制精度。 （ 3） 微分控制Ｔ d 對系統(tǒng)性能的影響： 微分作用可以改善動態(tài)特性，Ｔ d 偏大時，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時間較短。Ｔ d偏小時，超調(diào)量也較大，調(diào)節(jié)時間也較長。只有Ｔ d 合適，才能使超調(diào)量較小，減短調(diào)節(jié)時間 、副回路控制規(guī)律的選擇 19 7 參考文獻(xiàn) [1] 劉國海．集散控制與現(xiàn)場總線 [M]．北京：機械工業(yè)出版社 2020 [2] 劉華波 .西門子 S7200PLC 編程及應(yīng)用案例精選 [M].北京：機械工業(yè)出版社，2020 [3] 胡文金 .計算機測控應(yīng)用技術(shù) [M].重慶：重慶大學(xué)出版社， 2020 [4] 向曉漢等 .西門 子 PLC 高級應(yīng)用實例精講 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2020 [5] S7200PLC 可編程控制器系統(tǒng)手冊 [M]. 西門子公司 ,2020 [6]劉澤祥 .現(xiàn)場總線技術(shù) .北京 .：機械工業(yè)出版社， 2020 [7]康波，李云霄 .計算機控制系統(tǒng) .北京：電子工業(yè)出版社， 2020 [8]黃德先 .過程控制系統(tǒng) .北京：清華大學(xué)出版社， 2020