【正文】 與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項”。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小，直到等于零。因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。 微分（D）控制 在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。 自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。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該是零。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項”，它能預測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調(diào)。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性。 參數(shù)設(shè)置 P—參數(shù)設(shè)置 如不能肯定比例調(diào)節(jié)系數(shù)P應為多少，請把P參數(shù)先設(shè)置大些（如30%），以避免開機出現(xiàn)超調(diào)和振蕩，運行后視響應情況再逐步調(diào)小，以加強比例作用的效果，提高系統(tǒng)響應的快速性，以既能快速響應，又不出現(xiàn)超調(diào)或振蕩為最佳。 I—參數(shù)設(shè)置 如不能肯定積分時間參數(shù)I應為多少，請先把I參數(shù)設(shè)置大些（如1800秒），(I 3600時，積分作用去除)系統(tǒng)投運后先把P參數(shù)調(diào)好，然后再把I參數(shù)逐步往小調(diào)，觀察系統(tǒng)響應，以系統(tǒng)能快速消除靜差進入穩(wěn)態(tài)，而不出現(xiàn)超調(diào)振蕩為最佳。D—參數(shù)設(shè)置 如不能肯定微分時間參數(shù)D應為多少，請先把D參數(shù)設(shè)置為O，即去除微分作用，系統(tǒng)投運后先調(diào)好P參數(shù)和I參數(shù)，P、I確定后,再逐步增加D參數(shù),加微分作用，以改善系統(tǒng)響應的快速性，以系統(tǒng)不出現(xiàn)振蕩為最佳，（多數(shù)系統(tǒng)可不加微分作用）。 常見被控量的PID參數(shù)經(jīng)驗選擇范圍：被控量KTi(min)Td(min)流量1~~10溫度~53~10~3壓力~~30液位~5~1~1 恒壓供水的PID控制①穩(wěn)態(tài)運行：水泵裝置的供水能力與用戶用水需求處于平衡狀態(tài)，供水壓力p穩(wěn)定而無變化，反饋值和給定值幾乎相等，PID的調(diào)節(jié)量為0。此時變頻器控制的電機勻速運行。②用水流量增大：當用戶的用水流量增大，超過了供水力時，供水壓了p有所下降，反饋信號減小，差值（給定值－反饋值）增大，PID產(chǎn)生正的調(diào)節(jié)量，變頻器的輸出頻率和電機的轉(zhuǎn)速上升，使供水能力增大，壓力恢復。③用水流量減小：當用戶的用水流量減小時，供水能力大于用水需求，則供水壓力上升，反饋信號增大，差值則減小，PID產(chǎn)生負的調(diào)節(jié)量，結(jié)果是變頻器的輸出頻率和電機的轉(zhuǎn)速下降，使供水能力下降，壓力有開始恢復。當壓力大小重恢復到目標值時，供水能力與用水需求又達到新的平衡，系統(tǒng)又恢復到穩(wěn)態(tài)運行。 MCGS與PLC通信 PPI協(xié)議PPI是點對點接口，即point to point interface，是西門子為S7200開發(fā)的一種通訊協(xié)議。PPI是一種主從協(xié)議，主站發(fā)送要求到從站，從站作出響應。從站不主動發(fā)信息，只是等待主站的要求并作出響應，網(wǎng)絡上的S7200CPU均為從站。一次讀寫操作的步驟包括：首先上位機發(fā)出讀寫命令，PLC作出接收正確的響應，上位機接到此響應則發(fā)出確認申請命令，PLC則完成正確的讀寫響應，回應給上位機數(shù)據(jù)。這樣收發(fā)兩次數(shù)據(jù)，完成一次數(shù)據(jù)的讀寫。通過硬件和軟件偵聽的方法，分析PLC內(nèi)部固有的PPI通訊協(xié)議，然后上位機采用VB編程，遵循PPI通訊協(xié)議，讀寫PLC數(shù)據(jù)，實現(xiàn)人機操作任務。這種通訊方法，與一般的自由通訊協(xié)議相比，省略了PLC的通訊程序編寫。在現(xiàn)場應用中，當需要PLC與上位機通訊時，較多的使用自定義協(xié)議與上位機通訊。在這種通訊方式中，需要編程者首先定義自己的自由通訊格式，在PLC中編寫代碼，利用中斷方式控制通訊端口的數(shù)據(jù)收發(fā)。采用這種方式，PLC編程調(diào)試較為煩瑣，占用PLC的軟件中斷和代碼資源，而且當PLC的通訊口定義為自由通訊口時，PLC的編程軟件無法對PLC進行監(jiān)控，給PLC程序調(diào)試帶來不便。S7200 PLC的編程通訊接口，內(nèi)部固化的通訊協(xié)議為PPI協(xié)議，如果上位機遵循PPI協(xié)議來讀寫PLC，就可以省略編寫PLC的通訊代碼。在PLC和上位計算機實現(xiàn)現(xiàn)通信的基礎(chǔ)之上，通過M CGS組態(tài)可以對PL C的工作狀態(tài)進行全方位的監(jiān)控。 通信介質(zhì)通信介質(zhì)是信息傳輸?shù)奈镔|(zhì)基礎(chǔ)和重要渠道，是PLC與通用計算機及外部設(shè)備之間相互聯(lián)系的橋梁。PLC對通信介質(zhì)的基本要求是通信介質(zhì)必須具有傳輸速率高、能量損耗小、抗干擾能力強、性價比高等特性。本系統(tǒng)PLC與上位計算機之間的連接采用西門子標準的PC\PPI通訊電纜或通用的 RS232/485 轉(zhuǎn)換器，方便、快速的實現(xiàn)通訊。 MCGS與PLC之間的通信實現(xiàn)設(shè)備窗口是MCGS系統(tǒng)與作為測控對象的外部設(shè)備建立聯(lián)系的后臺作業(yè)環(huán)境，負責驅(qū)動外部設(shè)備，控制外部設(shè)備的工作狀態(tài)。系統(tǒng)通過設(shè)備與數(shù)據(jù)之間的通信，把外部設(shè)備的運行數(shù)據(jù)采集進來，送入實時數(shù)據(jù)庫，供系統(tǒng)其它部分調(diào)用。進入設(shè)備窗口，從設(shè)備構(gòu)件工具箱里選擇相應的構(gòu)件，配置到窗口內(nèi)，建立接口與通信的連接關(guān)系，設(shè)置相關(guān)的屬性，即完成了設(shè)備窗口組態(tài)。運行時，應用系統(tǒng)自動裝載設(shè)備窗口及其含有的設(shè)備構(gòu)件，并在后臺獨立運行，對于用戶是不可見的。MCGS通過上位機中的串行口設(shè)備和PLC上的通訊單元(編程口)建立通訊連接，從而達到操作PLC設(shè)備的目的。在MCGS設(shè)備窗口中添加串行口通訊父設(shè)備和子設(shè)備西門子S7200CPU224XP系列編程口，其父設(shè)備與子設(shè)備的設(shè)置屬性的串口端口的通訊波特率、數(shù)據(jù)位位數(shù)和停止位位數(shù)、數(shù)據(jù)較驗方式參數(shù)均一致，并且PLC上位機通信時屬性設(shè)置參數(shù)一致，即采用RS485標準。內(nèi)部屬性用于設(shè)置PLC的讀寫通道，以便后面進行設(shè)備通道連接，從而把設(shè)備中的數(shù)據(jù)送入實時數(shù)據(jù)庫中的指定數(shù)據(jù)對象或把數(shù)據(jù)對象的值送入設(shè)備指定的通道輸出。西門子S7200PLC設(shè)備構(gòu)件把PLC的通道分為只讀，只寫，讀寫三種情況，只讀用于把PLC中的數(shù)據(jù)讀入到MCGS的實時數(shù)據(jù)庫中，只寫通道用于把MCGS實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)寫入到PLC中，讀寫則可以從PLC中讀數(shù)據(jù)，也可以往PLC中寫數(shù)據(jù)。當?shù)谝淮螁釉O(shè)備工作時，把PLC中的數(shù)據(jù)讀回來，之后本設(shè)備會將變化的值往下寫，這種操作的目的是，用戶PLC程序中有些通道的數(shù)據(jù)在計算機第一次啟動，或計算機中途死機時不能復位。當MCGS與PLC控制系統(tǒng)間出現(xiàn)通信問題時，或MCGS工控組態(tài)不能正常工作時，并不影響對現(xiàn)場生產(chǎn)過程的監(jiān)測和管理。因為MCGS組態(tài)軟件只是一種監(jiān)測手段，方便操作人員對現(xiàn)場的監(jiān)控。主要的控制管理應由PLC控制系統(tǒng)完成。上位機監(jiān)控系統(tǒng)主要完成對工藝參數(shù)的檢測、各臺泵的協(xié)調(diào)控制以及數(shù)據(jù)的處理、分析等任務，下位機PLC主要完成數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場設(shè)備的控制及連鎖等功能。為了使PLC 與上位機的MCGS組態(tài)之間能夠通訊，采用RS485 端口構(gòu)成計算機監(jiān)控系統(tǒng)。 恒壓供水系統(tǒng)的MCGS工控組態(tài)界面設(shè)計在該設(shè)計中主要控制系統(tǒng)是恒壓供水控制系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中為了實現(xiàn)對供水壓力的控制，該組態(tài)畫面的設(shè)計以反映實際生產(chǎn)工藝的控制過程為原則，如水泵的打開順序，在該圖中模擬實際的工藝控制過程，當測得壓力過低時，變頻泵1不能滿足要求，則自動啟動工頻泵；而測得壓力過高，自動停止工頻泵。這一切換過程實際是由PLC及變頻器控制的。 本章小結(jié)隨著科學技術(shù)的不斷進步，現(xiàn)代工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)、工業(yè)過程日趨復雜，生產(chǎn)設(shè)備和裝置的規(guī)模也不斷壯大，企業(yè)生產(chǎn)自動化的要求也越來越高，組態(tài)軟件得到了廣泛的應用。在恒壓供水系統(tǒng)中，對實時監(jiān)控、通信的要求很高，如要求界面友好、易于操作，圖形形象豐富、實時性好，便于修改、擴充等。本章詳細闡述了達到恒壓供水的條件及如何來實現(xiàn)。還對上位機如何與PLC通信進行了介紹。第五章 總結(jié)與展望此次設(shè)計供水系統(tǒng)中采用變頻調(diào)速運行方式，系統(tǒng)可根據(jù)實際設(shè)定水壓自動調(diào)節(jié)水泵電機的轉(zhuǎn)速和加減泵，使供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力保持在給定值，以求最大限度的節(jié)能、節(jié)水，并使系統(tǒng)處于可靠運行的狀態(tài)，實現(xiàn)恒壓供水。變頻恒壓供水是現(xiàn)階段水處理行業(yè)較為先進的供水方法。本系統(tǒng)與傳統(tǒng)的供水相比，具有簡單經(jīng)濟、控制方便、節(jié)能降耗的優(yōu)點。在本設(shè)計中選用的是MCGS工控組態(tài)軟件，即“監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)”組態(tài)軟件，英文全稱為Monitor and Control Generated System。MCGS是為工業(yè)過程控制和實時監(jiān)測領(lǐng)域服務的通用計算機系統(tǒng)軟件，具有功能完善、操作簡便、可視性好、可維護性強等突出特點。本設(shè)計通過MCGS與PLC通信，接收PLC的數(shù)據(jù)用MCGS顯示畫面，MCGS主畫面可以直觀地顯示變頻泵與工頻泵隨著測得壓力的變化而變化，在畫面切換按鈕中可以切換至壓力實時曲線、壓力歷史曲線等畫面。操作人員不用去現(xiàn)場就能清楚對現(xiàn)場進行監(jiān)視與控制。本設(shè)計可廣泛應用于生活供水、高樓供水、工業(yè)用水等場合,實現(xiàn)節(jié)能、操作維護方便、安全可靠的目的,并為類似系統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計提供了一種可行的設(shè)計方法。MCGS的監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)方便、快捷、只需極少的時間便可開發(fā)出性能卓越的組態(tài)軟件。該軟件以生動形象的界面顯示了PLC的測量控制結(jié)果，且通信質(zhì)量高、系統(tǒng)性能穩(wěn)定，加以改進，便可以在低成本自動化領(lǐng)域中應用。這種水處理技術(shù)未來發(fā)展前景很大，它的供水方式和控制方式都符合供水發(fā)展方向，是現(xiàn)代人們生活所要求的并且前景光明。參考文獻[1] 張宏建，蒙建波，：～184[2] 張燕賓，SPWM變頻調(diào)速應用技術(shù)(第二版).北京：機械工業(yè)出版社:～87[3] 。～49[4] 馮垛生，廣州:華南理工大學出版社：～6[5] :化學工業(yè)出版社：[6] 王建民，變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)在住宅區(qū)供水中的應用[J]。工業(yè)用水與廢水,[7] 蔣瑞敏，上海供水行業(yè)水泵調(diào)速的經(jīng)驗與教訓，上海節(jié)能，1998[8] 陳伯時電力拖動自動控制系統(tǒng)（運動控制系統(tǒng)），機械工業(yè)出版社：～156[9] 郁漢琪，盛黨紅，[M].南京：東南大學出版社。[10] 北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司MCGS組態(tài)軟件用戶指南.[11] 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