【正文】 、微分（D）計算出控制量來進行控制。當被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學模型時，控制理論的其他技術(shù)難以采用時，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應用PID控制技術(shù)最為方便。其數(shù)學表達式為： 公式（351）式中 e（t）偏差值（1）比例（P）控制 比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差成比例關(guān)系。比例系數(shù)Ｋc加大，使系統(tǒng)的動作靈敏，速度加快。Ｋc偏大，振蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時間加長。Ｋc太大時，系統(tǒng)會趨于不穩(wěn)定。Ｋc太小，又會使系統(tǒng)的動作緩慢。當僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差。（2）積分（I）控制 在積分控制中，控制器的輸出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)，引入積分控制能夠消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。積分項對誤差的運算取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會變大。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，他推動控制器的輸出增大，是穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小，直到等于零。但積分作用使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，Ｔi?。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（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的慣性組件或有滯后組件，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，比例項的作用僅僅是放大了誤差的幅值，增加微分項，它能夠預測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例加微分的控制器就能夠提前抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負值，從而避免了被控對象的嚴重超調(diào)。微分作用可以改善動態(tài)特性，Ｔd偏大時，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時間較短。Ｔd偏小時，超調(diào)量也較大，調(diào)節(jié)時間也較長。只有Ｔd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 采用串級控制，所以有主副調(diào)節(jié)器之分。主調(diào)節(jié)器起定值控制作用，副調(diào)節(jié)器起隨動控制作用，這是選擇規(guī)律的基本出發(fā)點。主參數(shù)是工藝操作的重要指標，允許波動的范圍較小，一般要求無余差，因此，主調(diào)節(jié)器一般選PI或PID控制，副參數(shù)的設(shè)置是為了保證主參數(shù)的控制質(zhì)量，可允許在一定范圍內(nèi)變化，允許有余差，因此副調(diào)節(jié)器只要選P控制規(guī)律就可以。在本控制系統(tǒng)中，我們將污泥出口溫度作為主參數(shù)，加熱設(shè)備中段溫度為副參數(shù)。主控制采用PI控制，副控制器采用P控制。 程序的設(shè)計—Micro/WIN簡介 STEP7Micro/WIN 編程軟件是基于Windows的應用軟件，由西門子公司專為S7200系列可編程控制器設(shè)計開發(fā)，它功能強大，主要為用戶開發(fā)控制程序使用，同時也可以實時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。以 STEP7Micro/WIN創(chuàng)建程序，為接通STEP7Micro/WIN，可雙擊STEP7 Micro/WIN的圖標，STEP7Micro/WIN項目窗口將提供用于創(chuàng)建程序的工作空間。瀏覽條給出了多組按鈕，用于訪問STEP7Micro/WIN的不同編程特性。指令樹將顯示用于創(chuàng)建控制程序的所有項目對象指令。程序編輯器包括程序邏輯和局部變量表，可在其中分配臨時局部變量的符號名。子程序和中斷程序在程序編輯器窗口的的底部按標簽顯示。 STEP7—Micro/WIN項目窗口編程軟件為STEP7—Micro/WIN SP5，界面如上圖所示。 PLC運行時，將溫度設(shè)定值，PID參數(shù)值等存入數(shù)據(jù)寄存器，隨后系統(tǒng)開始溫度采樣，采樣周期是20秒，T1(出口處溫度傳感器)將采集到的出口污泥溫度信號轉(zhuǎn)換為電流信號，電流信號在通過AIW0進入PLC，作為主回路的反饋值，經(jīng)過主控制器（PID0）的PI運算產(chǎn)生輸出信號，作為副回路的給定值。T2(加熱中段溫度傳感器)將采集到的設(shè)備加熱中段溫度信號轉(zhuǎn)換為電流信號，電流信號在通過AIW2進入PLC，作為副回路的反饋值，經(jīng)過副控制器（PID1）的P運算產(chǎn)生輸出的信號,由AQW0輸出，輸出的420mA電流信號控制可控硅的導通角，從而控制勵磁線圈初級線圈電壓，完成對溫度的控制。 PID指令向?qū)?S7200PLC中的部分指令的編程工作量和難度都較大，為了減少編寫程序的難度，S7200PLC的編程軟件設(shè)置了各種指令向?qū)?。PID指令先導能大大簡化PID程序的編寫工作量，同時更容易保證程序的嚴謹和完整。1. 主回路PID指令向?qū)Ь幊虇螕簟肮ぞ摺?“plc向?qū)А?PID向?qū)нx擇選擇PID，單擊下一步， 主回路PID回路的選擇設(shè)置主回路的PID回路為0號回路。單擊下一步。出現(xiàn)PID參數(shù)設(shè)置框，： 設(shè)置PID 參數(shù)微波加熱設(shè)備要實現(xiàn)的溫度控制為0—90℃,—，比例增益Kc暫時取3，積分時間Td設(shè)為10分鐘。由于主回路PID控制只用到PI控制，所以微分時間設(shè)為0分鐘。單擊下一步。 出現(xiàn)回路輸入量的極性與范圍設(shè)置，：回路輸入與輸出的參數(shù)設(shè)置如上如所示。單擊下一步。 跳過回路報警選項對話框，單擊下一步，將出現(xiàn)“為配置分配儲存區(qū)”對話框。：“為配置分配存儲區(qū)”對話框PID指令使用了一個120個字節(jié)的V存儲區(qū)參數(shù)表來進行控制回路的運算工作。 單擊上圖的“下一步”，則進入定義PID指令向?qū)傻腜ID初始化子程序和中斷程序名及手/自動模式對話框，： 定義PID初始化子程序和中斷程序名主回路，PID初始化子程序名和中斷程序名如上圖所示。此處不添加PID手動控制。 單擊上圖“下一步”，將完成PID指令先導設(shè)置，： 主回路PID向?qū)瓿蓡螕簟巴瓿伞?，并確定設(shè)置，完成主回路PID程序設(shè)計。2. 副回路PID指令向?qū)Ц被芈稰ID指令向?qū)У脑O(shè)置和主回路PID指令向?qū)У脑O(shè)置基本相同，下面就不同部分做一些介紹。 在PID配置時，選擇“新建”項，： 副回路PID配置新建單擊“下一步”，需要為副回路PID設(shè)置一個不同的PID回路，以免和主回路PID配置產(chǎn)生沖突。： 副回路PID回路設(shè)置，設(shè)置副回路PID參數(shù)，： 副回路PID參數(shù)設(shè)置由于副回路僅采用比例控制，所以積分時間設(shè)為INF（無窮大），微分時間設(shè)為0，即關(guān)閉積分和微分的作用。： 副回路PID存儲區(qū)位置設(shè)置由于不同PID配置地址不能夠重復，所以此處設(shè)置副回路PID存取區(qū)地址為從VB120開始的120個地址。 單擊上圖的“下一步”，則進入定義副回路PID指令向?qū)傻腜ID初始化子程序和中斷程序名及手/自動模式對話框，： 定義副回路PID初始化子程序和中斷程序名單擊上圖“下一步”即可完成副回路PID向?qū)гO(shè)置。： 副回路PID向?qū)瓿?。完成主回路與副回路的PID向?qū)гO(shè)置，即可以再主程序或子程序中調(diào)用它們。它們也相當于兩個子程序。 控制程序梯形圖及分析 由模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量模塊，將溫度變化的模擬信號轉(zhuǎn)化為PLC能識別的數(shù)字量，其范圍為6400—32000，所以要轉(zhuǎn)化為實際的溫度還要進行運算，運算公式為： 公式（352） 其中，T為實際溫度，D為AIW0和AIW2輸入的數(shù)字量。 PLC的I/O地址分配，見表351：地址說明啟動按鈕關(guān)閉按鈕保護按鈕，按下開關(guān)，終止加熱運行燈輸出停止燈輸出溫度正常指示燈溫度過高指示燈AQW0可控硅控制輸出 表351 I/O地址分配 PLC的內(nèi)存地址分配，見表352：地址說明VD250污泥出口溫度存放地址VD260加熱中段溫度存放地址VD270主控制器PID輸出存放地址VD300目標設(shè)定溫度存放地址VD304主控制器Kc存放地址VD308主控制器Ti存放地址VD312主控制器Td存放地址VD320副調(diào)節(jié)器Kc存放地址表352 內(nèi)存地址分配 PID指令回路地址分配，見表353：地址名稱說明VD0主調(diào)節(jié)器過程變量（PVn）~VD4主調(diào)節(jié)器給定值（SPn）~VD8主調(diào)節(jié)器輸出值（Mn）~VD12主調(diào)節(jié)器增益（Kc）比例常數(shù)，可正可負VD16主調(diào)節(jié)器采樣時間（Ts）單位為s，必須是正數(shù)VD20主調(diào)節(jié)器積分時間（Ti）單位為min，必須是正數(shù)VD24主調(diào)節(jié)器微分時間（Td）單位為min，必須是正數(shù)VD120副調(diào)節(jié)器過程變量（PVn）~VD124副調(diào)節(jié)器給定值（SPn）~VD128副調(diào)節(jié)器輸出值（Mn）~VD132副調(diào)節(jié)器增益（Kc）比例常數(shù)，可正可負VD136副調(diào)節(jié)器采樣時間（Ts）單位為s，必須是正數(shù)VD140副調(diào)節(jié)器積分時間（Ti）單位為min，必須是正數(shù)VD144副調(diào)節(jié)器微分時間（Td）單位為min，必須是正數(shù)表353 PID指令回路表 控制程序梯形圖：1. 主程序 主程序1 主程序2 主程序3 主程序4 主程序能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的啟動與關(guān)閉及緊急關(guān)閉，并根據(jù)相應的指示燈能夠識別設(shè)備當前的工作狀況。2. 主調(diào)節(jié)器程序（子程序之一） 主調(diào)節(jié)器程序1 主調(diào)節(jié)器程序2 主調(diào)節(jié)器程序33. 副調(diào)節(jié)器程序（子程序之一） 副調(diào)節(jié)器程序1 副調(diào)節(jié)器程序2 副調(diào)節(jié)器程序3 副調(diào)節(jié)器程序4第四章 總結(jié) 設(shè)備的特點與不足 此污泥微波處理設(shè)備，采用隧道式箱型加熱器結(jié)構(gòu)，主要由物料輸送機構(gòu)、直流電源、微波管、連接波導、加熱器、冷卻系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等幾個部分組成，能實現(xiàn)物料的連續(xù)處理。微波發(fā)生器總功率高達320Kw，處理能力達10t/h，可滿足大型污水處理廠的污泥處理要求。加熱器進出口為微波容易泄漏處，如果不采取措施，將對操作人員產(chǎn)生很大的人身安全隱患。本設(shè)備在加熱器進出口處采用混合抗流器（電抗行抗流器和電阻性抗流器的組合）能有效的抑制進出口的微波泄漏，保證操作人員的人身安全。 采用了PLC溫度控制技術(shù)，實現(xiàn)微波加熱過程的溫度自動控制功能。以出口溫度值為參照參數(shù)，采用PID算法，控制磁控管功率的輸出大小，達到溫度控制的要求。 大功率微波磁控管的開啟和關(guān)閉有一定的順序操作要求。與目前的大部分微波設(shè)備一樣，本設(shè)備也采用人工方式操作。由于磁控管的數(shù)量較多，容易導致操作失誤，造成人員或設(shè)備的傷害。物料輸送機構(gòu)的開啟和關(guān)閉與磁控管的開閉也有順序要求。均需人工操作。 改進方法 針對此微波處理設(shè)備不足之處，建議采用單片機或PLC技術(shù)實現(xiàn)設(shè)備的開機、關(guān)機的程序化控制。并能根據(jù)加熱過程中的實時反饋信息，實現(xiàn)加熱過程中的各參數(shù)最優(yōu)化控制，最大限度的保證設(shè)備的使用壽命。利用單片機或PLC與計算機的通信技術(shù)，可使操作人員在機房就能實現(xiàn)設(shè)備的全程操作。降低了操作人員的勞動強度，也避免了操作人員與微波的直接接觸，保證了人身安全。