【正文】 eKudipn??????式中， 稱為比例項)()(eupp 稱為積分項?nipiTK0 稱為微分項)]1()[)(?eudpd上式中，積分項是包括第一個采樣周期到當前采樣周期的所有誤差的累積值。計算中，沒有必要保留所有的采樣周期的誤差項，只需要保留積分項前值，計算機的處理就是按照這種思想。故可利用 PLC 中的 PID 指令實現(xiàn)位置式 PID控制算法量。 PID 在 PLC 中的回路指令西門子 S7200 系列 PLC 中使用的 PID 回路指令，見表 22表 PID 回路指令名稱 PID 運算指令格式 PID指令表格式 PID TBL,LOOP梯形圖使用方法：當 EN 端口執(zhí)行條件存在時候，就可進行 PID 運算。指令的兩個操作數(shù) TBL 和 LOOP，TBL 是回路表的起始地址，本文采用的是 VB100，因為一個 PID 回路占用了 32 個字節(jié)，所以 VD100 到 VD132 都被占用了。LOOP 是回路號，可以是 0～7，不可以重復使用。PID 回路在 PLC 中的地址分配情況如表 所示。表 PID 指令回路表偏移地址 名稱 數(shù)據(jù)類型說明230 過程變量（PVn） 實數(shù) 必須在 ~ 之間4 給定值（SPn） 實數(shù) 必須在 ~ 之間8 輸出值（Mn） 實數(shù) 必須在 ~ 之間12 增益（Kc 實數(shù) 比例常數(shù)，可正可負16 采樣時間（Ts） 實數(shù) 單位為 s，必須是正數(shù)20 采樣時間（Ti） 實數(shù) 單位為 min，必須是正數(shù)24 微分時間（Td） 實數(shù) 單位為 min，必須是正數(shù)28 積分項前值（MX） 實數(shù) 必須在 ~ 之間32 過程變量前值（PVn1）實數(shù) 必須在 ~ 之間 回路輸入輸出變量的數(shù)值轉換方法本文中，設定的溫度是給定值 SP，需要控制的變量是爐子的溫度。但它不完全是過程變量 PV，過程變量 PV 和 PID 回路輸出有關。在本文中，經(jīng)過測量的溫度信號被轉化為標準信號溫度值才是過程變量，所以，這兩個數(shù)不在同一個數(shù)量值，需要他們作比較，那就必須先作一下數(shù)據(jù)轉換。傳感器輸入的電壓信號經(jīng)過 EM235 轉換后，是一個整數(shù)值，但 PID 指令執(zhí)行的數(shù)據(jù)必須是實數(shù)型，所以需要把整數(shù)轉化成實數(shù)。使用指令 DTR 就可以了。如本設計中，是從 AIW0讀入溫度被傳感器轉換后的數(shù)字量。其轉換程序如下:MOVW AIW0 AC0DTR AC0 AC0MOVR AC0 VD100 實數(shù)歸一化處理因為 PID 中除了采樣時間和 PID 的三個參數(shù)外，其他幾個參數(shù)都要求輸入或輸出值 ~ 之間，所以，在執(zhí)行 PID 指令之前，必須把 PV 和 SP 的值作歸一化處理。使它們的值都在 ~ 之間。單極性的歸一化的公式： （35）(紅)320/(rawnoumR?色部分全是抄寫書本內容，刪去此部分)24 PID 參數(shù)整定PID 參數(shù)整定方法就是確定調節(jié)器的比例系數(shù) P、積分時間 Ti 和和微分時間 Td，改善系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)特性，使系統(tǒng)的過渡過程達到最為滿意的質量指標要求。一般可以通過理論計算來確定，但誤差太大。目前，應用最多的還是工程整定法：如經(jīng)驗法、衰減曲線法、臨界比例帶法和反應曲線法。經(jīng)驗法又叫現(xiàn)場湊試法，它不需要進行事先的計算和實驗，而是根據(jù)運行經(jīng)驗，利用一組經(jīng)驗參數(shù)，根據(jù)反應曲線的效果不斷地改變參數(shù)，對于溫度控制系統(tǒng)，工程上已經(jīng)有大量的經(jīng)驗，其規(guī)律如表 所示表 溫度控制器參數(shù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)被控變量 規(guī)律的選擇比例度積分時間（分鐘）微分時間（分鐘）溫度 滯后較大 20～603～10 ～3根據(jù)反復的試湊，調處比較好的結果是 P=15，I=，D= S7200 程序設計流程圖25圖 設計流程圖（圖名不太合適） 內存地址分配與 PID 指令回路表26 內存地址分配（其它值的存放呢）表 內存地址分配地址 說明VD0 實際溫度存放VD4 設定溫度存放VD30 實際溫度的存放 PID 指令回路表表 內存地址分配地址 名稱 說明VD100 過程變量（PVn） 必須在 ~ 之間VD104 給定值（SPn） 必須在 ~ 之間VD108 輸出值（Mn） 必須在 ~ 之間VD112 增益（Kc 比例常數(shù)，可正可負VD116 采樣時間（Ts） 單位為 s，必須是正數(shù)VD120 采樣時間（Ti） 單位為 min，必須是正數(shù)VD124 微分時間（Td） 單位為 min，必須是正數(shù)VD128 積分項前值（MX） 必須在 ~ 之間VD132 過程變量前值（PVn1）必須在 ~ 之間 S7200 程序設計梯形圖 初次上電1)讀入模擬信號，并把數(shù)值轉化顯示水箱的當前電壓2)判斷爐溫是否在正常范圍，打亮正常運行指示燈/溫度越上限報警指示燈2728 啟動/停止階段啟動過程：按下啟動按鈕后，開始標志位 置位， 復位。打開運行指示燈 ，熄滅并停止指示燈初始化 PID。開始運行子程序 0。停止過程：按下停止按鈕后，開始標志位 復位，點亮停止指示燈，熄滅運行指示燈。并把輸出模擬量 AQW0 清零，停止水箱繼續(xù)加熱。停止調用子程序 0，仍然顯示水箱溫度。29停止時模擬量輸出清零，防止水箱繼續(xù)升溫。30調用子程序。 子程序1）輸入設定溫度2）把設定溫度、P 值、I 值、D 值都導入 PID3）每 100ms 中斷一次子程序進行 PID 運算31導入 DIP。32中斷程序。 中斷程序，PID 的計算1）模擬信號的采樣處理，歸一化導入 PID2）DIP 程序運算3）輸出 DIP 運算結果，逆轉換為模擬信號33缺少完整的程序和仿真調試結果，這部分必須有 34 結 論本課題設計了基于 PLC 的電銅洗滌水箱溫度自動控制系統(tǒng)。PLC（可編程控制器） 以其可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單、功能強大、性價比高、體積小、能耗低等顯著特點廣泛應用于現(xiàn)代工業(yè)的自動控制之中。PID 閉環(huán)控制是控制系統(tǒng)中應用很廣泛的一種控制算法，對大部分控制對象都有良好的控制效果。組態(tài)軟件組態(tài)王因其簡單易用的特點，在 HMI 設計中深受用戶的喜歡而得到廣泛的使用。該溫度控制系統(tǒng)也有一些有不足的地方需要改進，編程時我們用了編程軟件自帶的 PID 指令向導模塊，這樣雖然方便，但是使得控制系統(tǒng)超調量和調節(jié)時間都稍微偏大，若不直接調用該模塊，而是自己編寫 PID 控制子程序的話，控制效果可能會更好。還有人機界面內容不夠豐富，若再加上報表系統(tǒng)、打印功能的話，那就更完美了。日后，隨著對 PLC 硬件系統(tǒng)和通信方式的深入了解，還可以豐富遠程控制指令，以應對運行過程中的各種突發(fā)事件，增加其他 PLC，通過構建復雜的多級網(wǎng)絡適應大型的工業(yè)控制，使該系統(tǒng)運行時更加穩(wěn)定可靠，性能更加完善。35 致 謝經(jīng)過幾個月的查資料、整理材料、設計和寫論文，今天終于可以順利的完成畢業(yè)設計了，想了很久，要寫下這一段謝詞，表示可以進行畢業(yè)答辯了，自己想想這學期間的點點滴滴立刻涌上心頭，時光匆匆飛逝，四年多的努力與付出，隨著論文的完成，終于讓學生在大學的生活，得以劃下了完美的句點。 設計得以完成，要感謝的人實在太多了，首先要感謝張靜老師，因為論文是在張老師的悉心指導下完成的。本設計從選題到完成，每一步都是在張老師的指導下完成的，傾注了張老師大量的心血。 張老師指引我的設計的方向和架構，指正出其中誤謬之處，使我有了思考的方向，他的循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪，他的嚴謹細致、一絲不茍的作風，將一直是我工作、學習中的榜樣。張老師要指導很多同學的設計，加上本來就有的教學任務，工作量之大可想而知，但在一次次的教導中，使我在設計之外明白了做學問所應有的態(tài)度。在此，謹向張老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！謝謝張老師在我設計的過程中給與我的極大地幫助。同時，設計的順利完成，離不開其它各位老師、同學和朋友的關心和幫助。在整個的設計中，各位老師、同學和朋友積極的幫助我查資料和提供有利于論文寫作的建議和意見。在他們的幫助下，設計得以不斷的完善，最終幫助我完整的寫完了整個論文。另外，要感謝在大學期間所有傳授我知識的老師，是你們的悉心教導使我有了良好的專業(yè)課知識，這也是設計得以完成的基礎。通過此次的設計，我學到了很多知識，跨越了傳統(tǒng)方式下的教與學的體制束縛，在設計過程中，通過查資料和搜集有關的文獻，培養(yǎng)了自學能力和動手能力，并且由原先的被動的接受知識轉換為主動的尋求知識，這可以說是學習方法上的一個很大的突破。在以往的傳統(tǒng)的學習模式下，我們可能會記住很多的書本知識，但是通過畢業(yè)設計，我們學會了如何將學到的知識轉化為自己的東西，學會了怎么更好的處理知識和實踐相結合的問題。 總之，此次畢業(yè)設計的過程，我收獲了很多，即為大學四年劃上了一個完美的句號，也為將來的人生之路做好了一個很好的鋪墊。