【導(dǎo)讀】應(yīng)用越來(lái)越多廣泛，它的重要性也越來(lái)越受到人們的肯定。聯(lián)合應(yīng)用的實(shí)例。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，利用MCGS組態(tài)軟件對(duì)數(shù)據(jù)、圖形進(jìn)行組態(tài)，進(jìn)而做出。上下水箱的動(dòng)態(tài)仿真畫(huà)面。然后PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理并與MCGS平臺(tái)進(jìn)行通訊，從。而對(duì)液位比值對(duì)象進(jìn)行全面監(jiān)控。本設(shè)計(jì)采用了SIEMENS（西門子）公司的S7-200系列進(jìn)行程序的編寫。曲線的變化輸出情況，隨時(shí)對(duì)水箱的液位狀況進(jìn)行調(diào)整和監(jiān)測(cè)。在運(yùn)行環(huán)境中可以通過(guò)鼠。標(biāo)在線的改變PID的參數(shù)設(shè)定值來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)上水箱的液位調(diào)節(jié)和控制，使系統(tǒng)達(dá)到要求值，從而大大提高了工作效率。

　　

【正文】 由于它是在比例調(diào)節(jié)（粗調(diào)）的基礎(chǔ)上，有加上一個(gè)積分調(diào)節(jié)（細(xì)調(diào)），所以又稱再調(diào)調(diào)節(jié)或重定調(diào)節(jié)。但是，積分時(shí)間太小，積分作用就太強(qiáng)，過(guò)程振蕩劇烈，穩(wěn)定程度低；積分時(shí)間太大，積分作用不明顯，余差消除就很慢。如果把積分時(shí)間放到最大， PI 調(diào)節(jié)器就喪失了積分作用，成了一個(gè)純比例調(diào)節(jié)器。 比例積分微分調(diào)節(jié) 微分調(diào)節(jié)的作用主要是用來(lái)克服被調(diào)參數(shù)的容量滯后。在生產(chǎn)實(shí)際中，有經(jīng)驗(yàn)的工人總是既根據(jù)偏差的大小來(lái)改變閥門的開(kāi)度大?。ū壤饔茫?，同時(shí)又根據(jù)偏差變化速度的 18 大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。比如當(dāng)看到偏差變化很大時(shí)，就估計(jì)到即將出現(xiàn)很大的偏差而過(guò)量地打開(kāi)（關(guān)閉）調(diào)節(jié)閥，以克服這個(gè)預(yù)計(jì)的偏差，這種根據(jù)偏差變化速度提前采取的行動(dòng)，意味著有“超前”作用，因而能比較有效地改善容量滯后比較大的調(diào)節(jié)對(duì)象的調(diào)節(jié)質(zhì)量。 什么是微分調(diào)節(jié)？ 微分調(diào)節(jié)是指調(diào)節(jié)器的輸出變化與偏差變化速度成正比，可用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示為： dtedTu D )(??? （ 43） 式中： u? —— 調(diào)節(jié)器的輸出變化值； DT —— 微分時(shí)間； dted )(?—— 偏差信號(hào)變化的速度。 從上式可知，偏差變化的速 度 越大，微分時(shí)間 DT 越長(zhǎng)，則調(diào)節(jié)器 的輸出變化就越大。對(duì)于一個(gè)固定不變的偏差，不管其有多大，微分做用的輸出總是零，這是微分 作用的特點(diǎn)。 由于實(shí)際微分器的比例度不能改變，固定為 100%，微分作用也只在參數(shù)變化時(shí)才出現(xiàn)，所以實(shí)際微分器也不能單獨(dú)使用。一般都是和其它調(diào)節(jié)作用相配合，構(gòu)成比例微分或比例積分微分調(diào)節(jié)器。 比例積分微分調(diào)節(jié)又稱 PID 調(diào)節(jié)，它可由下式表示： ])(1[1dt edTe dtTePu DI ??????? ? （ 44） PID 調(diào)節(jié)中，有三個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)，就是比例度 P、積分時(shí)間 IT 、微分時(shí)間 DT 。適當(dāng)選取這三個(gè)參數(shù) 值，就可以獲得良好的調(diào)節(jié)質(zhì)量。 由分析可知， PID 三作用調(diào)節(jié)質(zhì)量最好， PI 調(diào)節(jié)第二， PD 調(diào)節(jié)有余差。純比例調(diào)節(jié)雖然動(dòng)偏差比 PI 調(diào)節(jié)小，但余差大，而純積分調(diào)節(jié)質(zhì)量最差，所以一般不單獨(dú)使用。 dted )(? 19 5 監(jiān)控系統(tǒng) MCGS 本章介紹工業(yè)自動(dòng)化控制組態(tài)軟件 MCGS( Monitor and Control Generated System，通用監(jiān)控系統(tǒng) )的基本組成部分及其功能。 MCGS 組態(tài)通用監(jiān)控系統(tǒng)軟件是集動(dòng)畫(huà)顯示、流程控制、數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制與輸出、數(shù)據(jù)與曲線等諸多強(qiáng)大功能于一身，并支持國(guó)內(nèi)外眾多數(shù)據(jù)采集與設(shè) 備輸出，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理，以動(dòng)畫(huà)顯示、報(bào)警處理、流程控制和報(bào)表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際問(wèn)題的方案，在自動(dòng)化的各個(gè)領(lǐng)域起著極其重要的作用。 MCGS 通用監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成和功能 MCGS 監(jiān)控系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個(gè)部分，用戶所有組態(tài)配置過(guò)程都在組態(tài)環(huán)境中進(jìn)行，組態(tài)環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟件，它幫助用戶設(shè)計(jì)和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。運(yùn)行環(huán)境是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)，它按照組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)中用戶指定的方式進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。運(yùn)行環(huán)境必須與組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)一起作為一個(gè)整體，才 能構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)。 由 MCGS生成的用戶應(yīng)用系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略五個(gè)部分構(gòu)成。 MCGS 用主控窗口、設(shè)備窗口和用戶窗口來(lái)構(gòu)成一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的人機(jī)交互圖形界面，組態(tài)配置各種不同類型和功能的對(duì)象或構(gòu)件，同時(shí)可以對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行可視化處理。 （ 1） 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是 MCGS 監(jiān)控系統(tǒng)的核心。 MCGS 用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)管理所有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。從外部設(shè)備采集來(lái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)送入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，系統(tǒng)其它部分操作的數(shù)據(jù)也來(lái)自于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，為其它部分提供服務(wù)，提供了系統(tǒng)各 個(gè)功能部件的數(shù)據(jù)共享。 （ 2）主控窗口確定了工業(yè)控制中工程作業(yè)的總體輪廓，以及運(yùn)行流程、菜單命令、特性參數(shù)和啟動(dòng)特性等項(xiàng)內(nèi)容，是應(yīng)用系統(tǒng)的主框架。 （ 3）設(shè)備窗口是 MCGS 監(jiān)控系統(tǒng)與外部設(shè)備聯(lián)系的媒介。專門用來(lái)放置不同類型和功能的設(shè)備構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備的操作和控制。它通過(guò)設(shè)備構(gòu)件把外部設(shè)備的數(shù)據(jù)采集進(jìn)來(lái)，送入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，或把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)輸出到外部設(shè)備。 （ 4）用戶窗口實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)和流程的“可視化”。用戶窗口中可以放置三種不同類型的圖形對(duì)象：圖元、圖符和動(dòng)畫(huà)構(gòu)件。 (5) 運(yùn)行策略是對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行流 程實(shí)現(xiàn)有效控制的手段。一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)有三個(gè)固定的運(yùn)行策略：?jiǎn)?dòng)策略、循環(huán)策略和退出策略。 綜上所述，要完成一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)，應(yīng)該首先在組態(tài)環(huán)境中用系統(tǒng)提供的或用戶擴(kuò)展的構(gòu)件構(gòu)造應(yīng)用系統(tǒng)，配置各種參數(shù)，形成一個(gè)有豐富功能可以實(shí)際應(yīng)用的工程。然后，把組態(tài)環(huán)境中的組態(tài)結(jié)果提交給組態(tài)運(yùn)行環(huán)境。運(yùn)行環(huán)境和組態(tài)結(jié)果一起就構(gòu)成了用 20 戶自己的應(yīng)用系統(tǒng)。 MCGS 主要功能： （ 1） 良好的可維護(hù)性和可擴(kuò)充性。三種基本類型的構(gòu)件 (設(shè)備構(gòu)件、動(dòng)畫(huà)構(gòu)件、策略構(gòu)件 )完成了 MCGS 系統(tǒng)三大部分 (設(shè)備驅(qū)動(dòng)、動(dòng)畫(huà)顯示和流程控制 )的所有工作。 （ 2） MCGS 系統(tǒng)可以與廣泛的數(shù)據(jù)源交換數(shù)據(jù)，有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)連接能力，可以和更多的自動(dòng)化設(shè)備相連接；與其它應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)，充分利用計(jì)算機(jī)豐富的軟件資源。 （ 3）強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能。 （ 4） 多樣化的報(bào)警功能。 （ 5） 提供了 WWW 瀏覽功能，能夠方便地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)控制與企業(yè)管理的集成。 MCGS 組態(tài)操作結(jié)果 1） 手動(dòng)調(diào)試動(dòng)態(tài)顯示畫(huà)面 2） 自動(dòng)調(diào)試動(dòng)態(tài)顯示畫(huà)面 21 3） PID 調(diào)節(jié)曲線 22 結(jié)論 可編程序控制器 PLC 具有通用性強(qiáng)，可靠性高、適應(yīng)性強(qiáng)、編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)、系統(tǒng)安裝調(diào)試方便等特點(diǎn)，使其在各行各業(yè)中得到廣泛應(yīng)用 。 組態(tài)軟件所具備的實(shí)時(shí)多任務(wù)、接口開(kāi)放、使用靈活、功能多樣，以及運(yùn)行可靠等特點(diǎn)使運(yùn)用工控組態(tài)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)控任務(wù)已成為工業(yè)發(fā)展中的必然趨勢(shì)。 本論文采用了可編程序控制器結(jié)合組態(tài)軟件監(jiān)控的控制方法，即采用 SIEMENS 公司的 S7200 系列 PLC 和 MCGS 組態(tài)軟件相結(jié)合的方法。 通過(guò)設(shè)計(jì)和應(yīng)用后可以得到以下結(jié)論： （ 1）工業(yè)控制組態(tài)軟件 MCGS 是利用其設(shè)計(jì)的監(jiān)控畫(huà)面 具有的動(dòng)態(tài)效果制作水箱的液位顯示圖，還可以在上面對(duì)參數(shù)值進(jìn)行設(shè)定和修改，用實(shí)時(shí)曲線的動(dòng)態(tài)顯示變化曲線觀看水箱的液位控制狀態(tài)的變化。 （ 2） S7200 系列 PLC 的使用簡(jiǎn)化了水箱的控制系統(tǒng)。 （ 3） MCGS 組態(tài)軟件與 PLC 合用的控制系統(tǒng)，合理地分擔(dān)了水位監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和控制的任務(wù)，充分發(fā)揮不同設(shè)備各自的優(yōu)勢(shì)，大幅度降低了工程時(shí)間和人力物力的消耗。 本課題許多工作完成得不盡圓滿，尚需進(jìn)一步完善深入，特別是軟件的數(shù)據(jù)處理功能有待加強(qiáng)。在保證實(shí)時(shí)性、可靠性的基礎(chǔ)上探索一些創(chuàng)新的、更有潛力的方案以提高系統(tǒng)控制的精 確性和可靠性，進(jìn)一步完善系統(tǒng)的其他功能。 23 心得 本課設(shè)光看題目原理比較簡(jiǎn)單，開(kāi)始時(shí)還以為比較容易，其實(shí)當(dāng)慢慢深入時(shí)才會(huì)發(fā)現(xiàn)課設(shè)不是這么好做的。首先題目過(guò)于寬泛，就說(shuō)是水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不知道從何處著手。其次是需要應(yīng)用相關(guān)軟件，如課設(shè)的過(guò)程中需要繪制一些電器原理圖，這就要求自己對(duì)相關(guān)軟件熟練操作。例如畫(huà)電機(jī)原理圖和操作回路圖的時(shí)候本來(lái)應(yīng)該用專業(yè)軟件autoCAD 畫(huà)的，但是由于平時(shí)沒(méi)有學(xué)過(guò)，所以自己在 word 中直接畫(huà)的，最終花了不少時(shí)間才完成。 課設(shè)不是三兩天就能做好的，它需 要我們翻閱大量的資料，對(duì)書(shū)本知識(shí)還不太懂的需要重新溫習(xí)課本知識(shí)，例如本課設(shè)中單容水箱的傳遞函數(shù)以及 PID 控制的原理還有 PLC 的變成方法等等，有些相當(dāng)復(fù)雜，原理不易理解，需要多看幾遍才能看懂。還有就是保護(hù)電路的設(shè)計(jì)不太懂，因?yàn)闀?shū)上都是原理框圖，所以本次保護(hù)電路設(shè)計(jì)的不夠健全。 由于本次課設(shè)感覺(jué)像是純理論的，沒(méi)有結(jié)合到實(shí)際中去，所以做起來(lái)比較空洞，參數(shù)的確定很難定出一個(gè)準(zhǔn)確值出來(lái)。所以我們平時(shí)做課設(shè)時(shí)候一定要理論結(jié)合實(shí)際 只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能加深對(duì) 理論的理解 ， 進(jìn)而指導(dǎo) 自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。 從本次課中讓我知道我們平時(shí)只要有時(shí)間就應(yīng)該盡量的去多學(xué)一點(diǎn)知識(shí)去武裝自己的頭腦，免得書(shū)到用時(shí)方恨少 。同時(shí)，我們不光是要學(xué)專業(yè)軟件，還要掌握好我們的理論課程，如果沒(méi)有學(xué)的非常牢靠，解起題目來(lái)就不會(huì)那么的得心應(yīng)手，我覺(jué)得過(guò)程控制與我們以后的工作現(xiàn)場(chǎng)密切相關(guān)，任何工業(yè)控制都逃不了這個(gè)范疇，所以不光是為了本課程設(shè)計(jì)，而是為了我們的以后著想，我們也應(yīng)該學(xué)好過(guò)程控制與儀表檢測(cè)這門課。 24 參考文獻(xiàn) [1]虞幫義等 . 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