【正文】 將是PID控制器輸出的微分部分接近于0，所以不應使采樣時間太小。，確定采樣周期時，應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F2F2F113全開，將鍋爐出水閥門F212關閉，其余閥門也關閉。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），然后關閉閥F113，打開閥F112，為給鍋爐夾套供冷水做好準備。具體實驗內(nèi)容與步驟如下。：將“TT1 鍋爐溫度”（PT100電阻信號）對應接至模擬量輸入通道ESC1；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，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”，進入“實驗六”的監(jiān)控界面。4．將Wincc設置為“手動”，并將輸出值設置為一個合適的值（50%～70%）。5．打開三相電加熱管開關，三相電加熱管通電加熱，適當增加/減少輸出量，使鍋爐內(nèi)膽的水溫平衡于設定值。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)進行調(diào)節(jié)器參數(shù)設置。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）設定值的大小，使其有一個正（或負）階躍增量的變化（即階躍干擾，此增量不宜過大，一般為設定值的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)定至新的設定值，記錄此時的設定值、輸出值和參數(shù)。8．適量改變PID參數(shù)，重復步驟6，用計算機記錄不同參數(shù)時系統(tǒng)的響應曲線。9．打開變頻器電源開關，給變頻器上電，將變頻器設置在適當?shù)念l率（25Hz左右對應Wincc開度為50%），變頻器支路開始往鍋爐夾套打冷水，重復步驟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)律重復實驗，觀察在不同的PID參數(shù)值下，系統(tǒng)的階躍響應曲線。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外部接線作仔細檢查，外部接線一定要準確無誤。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。將編寫完成的程序逐條仔細檢查，并改正寫入時出現(xiàn)的錯誤。當我寫完程序過后，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，能否達到預期的效果。WinCC的調(diào)試也是主要檢查各個變量是否準確無誤的連接上了，是否能正常的通訊。(1) 在“參數(shù)設置”窗口上，分別設置六個參數(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，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)報表所記錄的設定值、輸出值，內(nèi)膽水溫的響應過程曲線將如圖318所示。圖318 內(nèi)膽水溫的響應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，將控制器設為‘自動’模式，且‘比例作用開關’設置為‘1’、‘積分作用開關’設置為‘0’、‘微分作用開關’設置為‘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KP太大時，系統(tǒng)會趨于不穩(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，將控制器設為‘自動’模式，且‘比例作用開關’設為‘1’、‘積分作用開關’設為‘1’、‘微分作用開關’設為‘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，將控制器設為‘自動’模式，且‘比例作用開關’設置為‘1’、‘積分作用開關’設置為‘1’、‘微分作用開關’設置為‘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。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。Ｋc可以選負數(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Ｋc的符號選擇不當對象狀態(tài)(pv值)就會離控制目標的狀態(tài)(sv值)越來越遠，如果出現(xiàn)這樣的情況Ｋc的符號就一定要取反。（2） 積分控制Ｔi對系統(tǒng)性能的影響：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） 微分控制Ｔd對系統(tǒng)性能的影響：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，、副回路控制規(guī)律的選擇7參考文獻[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2008[2] [M].北京：機械工業(yè)出版社，2009[3] [M].重慶：重慶大學出版社，2003[4] [M].北京：機械工業(yè)出版社，2010[5] S7200PLC可編程控制器系統(tǒng)手冊[M]. 西門子公司,2004[6].：機械工業(yè)出版社，2011[7]康波，：電子工業(yè)出版社，2011[8]：清華大學出版社，2011