【正文】 。假設(shè)所選變頻器的輸出頻率范圍為0~100HZ，則上下限給定值分別為16000和6400。在初始化PID控制的各參數(shù)（Kc、Ts、Ti、Td），各參數(shù)的取值將在下一節(jié)中詳細(xì)介紹。最后再設(shè)置定時中斷和中斷連接。 初始化子程序SBR_0梯形圖(2) PID控制中斷子程序首先將由AIW0輸入的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換，經(jīng)過PID運(yùn)算后，再將標(biāo)準(zhǔn)值轉(zhuǎn)化成輸出值，由AQW0輸出模擬信號。 PID控制中斷子程序INT_0梯形圖 PID控制器參數(shù)整定 PID控制及其控制算法在供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，選用了含PID調(diào)節(jié)的PLC來實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制保證供水系統(tǒng)中的壓力恒定。在連續(xù)控制系統(tǒng)中，常采用Proportional(比例)、Integral(積分)、Derivative(微分)控制方式，稱之為PID控制。PID控制是連續(xù)控制系統(tǒng)中技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的控制方式。具有理論成熟，算法簡單，控制效果好，易于為人們熟悉和掌握等優(yōu)點(diǎn)。PID控制器是一種線性控制器，它是對給定值r(t)和實(shí)際輸出值y(t)之間的偏差e(t)[15]： （）經(jīng)比例(P)、積分(I)和微分(D)運(yùn)算后通過線性組合構(gòu)成控制量u(t)，對被控對象進(jìn)行控制，故稱PID控制器。系統(tǒng)由模擬PID控制器和被控對象組成，圖中u(t)為PID調(diào)節(jié)器輸出的調(diào)節(jié)量。 PID控制原理框圖PID控制規(guī)律為： （）式中：Kp為比例系數(shù)；Ti為積分時間常數(shù)；Td為微分時間常數(shù)。相應(yīng)的傳遞函數(shù)形式： （）PID控制器各環(huán)節(jié)的作用及調(diào)節(jié)規(guī)律如下：(1) 比例環(huán)節(jié)：成比例地反映控制系統(tǒng)偏差信號的作用，偏差e(t)一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，以減少偏差，但不能徹底消除系統(tǒng)偏差，系統(tǒng)偏差隨比例系數(shù)Kp的增大而減少，比例系數(shù)過大將導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。(2) 積分環(huán)節(jié)：表明控制器的輸出與偏差持續(xù)的時間有關(guān)。只要偏差存在，控制就要發(fā)生改變，直到系統(tǒng)偏差為零。積分環(huán)節(jié)主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時間常數(shù)Ti，Ti越大，積分作用越弱，易引起系統(tǒng)超調(diào)量加大，反之則越強(qiáng)，易引起系統(tǒng)振蕩。(3) 微分環(huán)節(jié)：對偏差信號的變化趨勢做出反應(yīng)，并能在偏差信號變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個有效的早期修正信號，從而加快系統(tǒng)的動作速度，減少調(diào)節(jié)時間。微分環(huán)節(jié)主要用來控制被調(diào)量的振蕩，減小超調(diào)量，加快系統(tǒng)響應(yīng)時間，改善系統(tǒng)的動態(tài)特性。自從計(jì)算機(jī)進(jìn)入控制領(lǐng)域以來，用數(shù)字計(jì)算機(jī)代替模擬調(diào)節(jié)器來實(shí)現(xiàn)PID控制算法具有更大的靈活性和可靠性。數(shù)字PID控制算法是通過對式()離散化來實(shí)現(xiàn)的。以一階后向差分近似代替連續(xù)系統(tǒng)的微分，得到PID位置控制算法表達(dá)式： （）式中：T為采樣周期；n為采樣序號；e(n)為第n時刻的偏差信號；e(nl)為第n1時刻的偏差信號。實(shí)際控制中多采用增量式PID控制算法，其表達(dá)式為： （）式中：為調(diào)節(jié)器輸出的控制增量；；。 變頻恒壓供水系統(tǒng)的近似數(shù)學(xué)模型由于變頻恒壓供水系統(tǒng)的控制對象是一個時變的、非線性的、滯后的、模型不穩(wěn)定的對象，我們難以得出它的精確數(shù)學(xué)模型，只能進(jìn)行近似等效。水泵由初始狀態(tài)向管網(wǎng)進(jìn)行恒壓供水，供水管網(wǎng)從初始壓力開始啟動水泵運(yùn)行，至管網(wǎng)壓力達(dá)到穩(wěn)定要求時經(jīng)歷兩個過程：首先是水泵將水送到管網(wǎng)中，這個階段管網(wǎng)壓力基本保持初始壓力，這是一個純滯后的過程；其次是水泵將水充滿整個管網(wǎng)，壓力隨之逐漸增加直到穩(wěn)定，這是一個大時間常數(shù)的慣性過程；然而系統(tǒng)中其他控制和檢測環(huán)節(jié)，例如變頻環(huán)節(jié)、繼電控制轉(zhuǎn)換、壓力檢測等的時間常數(shù)和滯后時間與供水系統(tǒng)的時間常數(shù)和滯后時間相比可忽略不計(jì)，均可等效為比例環(huán)節(jié)。因此，恒壓供水系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型可以近似成一個帶純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)，即可以寫成[16]： （）式中：K為系統(tǒng)的總增益，T為系統(tǒng)的慣性時間常數(shù)，為系統(tǒng)滯后時間。 PID參數(shù)整定控制器參數(shù)整定的方法很多，歸納起來可分為兩大類：理論計(jì)算整定法與工程整定法，常用的工程整定法有：動態(tài)特性參數(shù)法、穩(wěn)定邊界法、阻尼振蕩法和現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)整定法，本設(shè)計(jì)選用的是動態(tài)特性參數(shù)法，就是根據(jù)系統(tǒng)開環(huán)廣義過程（包括調(diào)節(jié)閥WV(s)、被控對象WO(s)和測量變送Wm(s)）階躍響應(yīng)特性進(jìn)行近似計(jì)算的方法[17]。本系統(tǒng)是一個單閉環(huán)系統(tǒng)。 恒壓供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖由于本設(shè)計(jì)對壓力控制的要求較高，故選擇PI控制器，其傳遞函數(shù)為： （）本系統(tǒng)可近似為帶純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)，假設(shè)其過程傳遞函數(shù)為；變頻器可近似為一個比例環(huán)節(jié)，即；反饋回路傳遞函數(shù)為。由于本系統(tǒng)具有自衡能力，與公式()、()可求的PI控制器各參數(shù)。當(dāng)時， () ()計(jì)算的：，PI控制器的傳遞函數(shù)為：用matlab軟件仿真，編程如下：s1=tf(2,[300,1])。s2=tf([240,1],[720,0])。sk=s1*s2*50。s=feedback(sk,)。step(s)。 ， 恒壓供水系統(tǒng)階躍響應(yīng)仿真波形圖。 加入純滯后環(huán)節(jié)后的仿真波形圖從圖中不難看出，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間較快，且能輸出穩(wěn)定的壓力信號，完全符合設(shè)計(jì)的要求。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 組態(tài)軟件簡介 組態(tài)軟件一般有圖形界面系統(tǒng)、實(shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、第三方程序接口組件和控制功能組件組成。圖形界面系統(tǒng)用于生成現(xiàn)場過程圖形畫面；實(shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)用于實(shí)時存儲現(xiàn)場控制點(diǎn)的參數(shù)；第三方程序接口組件用于組態(tài)軟件與其他應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)；控制功能組件用于生成監(jiān)控所需的控制策略。本設(shè)計(jì)中選擇北京亞控公司的“組態(tài)王”軟件制作監(jiān)控系統(tǒng)。 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 組態(tài)王的通信參數(shù)設(shè)置本設(shè)計(jì)中用S7200的PPI編程電纜實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與CPU模塊的通信。由于使用串行通信接口1，故雙擊工程瀏覽器的設(shè)備文件夾中的“COM1”圖標(biāo)，在出現(xiàn)的對話框中設(shè)置波特率為19200bit/s。 串行通信接口參數(shù)設(shè)置選中“COM1”后，雙擊右側(cè)工作區(qū)出現(xiàn)的“新建…”圖標(biāo)，在出現(xiàn)的對話框的“PLC”文件夾中選擇西門子的S7200系列，通信協(xié)議為PPI（），設(shè)置好單擊“下一步”直至“完成”，這樣在右側(cè)會出現(xiàn)剛生成的“新IO設(shè)備”圖標(biāo)，通信設(shè)置結(jié)束。 通信協(xié)議的設(shè)置 新建工程與組態(tài)變量雙擊“”啟動工程管理器，新建一個工程，名為“恒壓供水系統(tǒng)”，雙擊新建工程打開工程瀏覽器，點(diǎn)擊工程瀏覽器中的“數(shù)據(jù)詞典”圖標(biāo)，右面工作區(qū)會出現(xiàn)系統(tǒng)定義好的內(nèi)存變量。雙擊最下面的“新建…”圖標(biāo)，彈出“定義變量”對話框（），開始定義輸入輸出變量。用同樣的方法組態(tài)所有變量（）。 定義變量對話框 組態(tài)畫面(1) 建立新畫面單擊工程瀏覽器左側(cè)的“畫面”圖標(biāo)，雙擊工作區(qū)“新建…”圖標(biāo)，彈出“新畫面”對話框，輸入名稱點(diǎn)擊確定進(jìn)入組態(tài)王的開發(fā)系統(tǒng)。(2) 制作動態(tài)監(jiān)控畫面利用工具箱中各畫圖工具繪制監(jiān)控系統(tǒng)界面，然后進(jìn)行動畫連接。(3) 編寫控制流程程序雙擊工程瀏覽器左邊窗口“\文件\命令語言\應(yīng)用程序命令語言”進(jìn)行編程。(4) 按鈕、指示燈組態(tài)設(shè)定按鈕或文字鏈接的對象，按鈕既可以用來執(zhí)行某些命令，還可以 數(shù)據(jù)詞典中的變量列表輸入數(shù)據(jù)給某些變量，當(dāng)和外部的一些智能儀表、PLC等進(jìn)行連接時，會大大增加其數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮啙嵭?；指示燈組態(tài)后用于顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)。 監(jiān)控系統(tǒng)界面在本系統(tǒng)中，根據(jù)需要共開發(fā)了5個界面，包括啟動界面(包含系統(tǒng)所有菜單)、系統(tǒng)運(yùn)行主界面、歷史和實(shí)時趨勢曲線、數(shù)據(jù)報(bào)表、報(bào)警界面。為了加強(qiáng)系統(tǒng)的安全性，系統(tǒng)還為不同的用戶設(shè)置了相應(yīng)的權(quán)限。通過主菜單界面可以調(diào)用不同的界面，也可根據(jù)需要在系統(tǒng)運(yùn)行主界面中改變壓力給定值。，主界面實(shí)時顯示了當(dāng)前時間，設(shè)定的水壓值和當(dāng)前水壓值，系統(tǒng)的自動/手動運(yùn)行情況，三臺水泵變頻/工頻運(yùn)行狀態(tài)、轉(zhuǎn)速、運(yùn)行頻率，各設(shè)備的故障報(bào)警顯示等。 城市小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)監(jiān)控界面山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 結(jié)束語6 結(jié)束語本文針對城市小區(qū)供水的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)開發(fā)了一套基于PLC的變頻恒壓供水自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用單臺變頻器實(shí)現(xiàn)多臺水泵電機(jī)的軟起動和調(diào)速，摒棄了原有的自耦降壓起動裝置，同時把水泵電機(jī)控制納入自動控制系統(tǒng)。壓力變送器采樣管網(wǎng)壓力信號經(jīng)PID處理傳送給變頻器，變頻器根據(jù)壓力大小調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，通過改變水泵性能曲線來實(shí)現(xiàn)水泵的流量調(diào)節(jié)，保證管網(wǎng)壓力恒定。該系統(tǒng)不僅有效地保證了供水系統(tǒng)管網(wǎng)壓力恒定，而且具有工作可靠、施工簡單、節(jié)能效果顯著、全自動控制、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。本文主要的工作如下：(1) 由PLC、變頻器實(shí)現(xiàn)生活用水的恒壓控制。系統(tǒng)采用PLC實(shí)現(xiàn)對多泵切換的控制。通過變頻器實(shí)現(xiàn)對三相水泵電機(jī)的軟啟動，由電動機(jī)的變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)對水壓的調(diào)節(jié)。(2) 通過對控制過程和原理的分析，利用西門子STEP7 MicroWIN編程軟件設(shè)計(jì)了一個用于恒壓供水系統(tǒng)的程序，本程序包括順序控制主程序，初始化子程序和中斷子程序三部分。(3) 對上位機(jī)組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。根據(jù)泵站監(jiān)控要求，利用組態(tài)王軟件完成了泵站組態(tài)監(jiān)控畫面的各個功能的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)界面清楚明了，易于操作，能動態(tài)地顯示當(dāng)前運(yùn)行情況、當(dāng)前水壓以及故障情況。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅使我鞏固了對原有知識的掌握，還拓寬了我的知識面。在提高自己的同時，我也更加清楚的認(rèn)識到自己的一些不足之處。比如：在硬件設(shè)備之間的連接，I/O端口的分配，地址的分配這幾方面自己起初不是很了解，但經(jīng)過這半年的自學(xué)，以及向老師、同學(xué)們請教，我對這些知識有了更深入的理解。通過這半年的實(shí)踐和學(xué)習(xí)，我學(xué)到了很多課本中無法涉及到的知識，體會到了工程設(shè)計(jì)的復(fù)雜與困難，也感受到了親自做出成績的成功與喜悅，這些都為即將開始的研究生生活打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在以后的學(xué)習(xí)和生活中，我會不斷的提高、充實(shí)自己，爭取獲得更大的成績。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[J],蘭州鐵道學(xué)院學(xué)報(bào),2000,1:8488[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002,135137,[J],電子技術(shù)應(yīng)用,2000,2:3839[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002,244251 Logic Controller[J],the free wikipedia encyclopedia,2002,3:18[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008,1416[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998,316317,譚光儀,[J],四川工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2003,3:57,李雄松,[J],電機(jī)電器技術(shù),1999,3:4548[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,1996, 173174[J],南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2004,4:3845,[M].北京:中國水利水電出版社,2001,4560 K values of design variables versus specific speed for centrifugal pumps[J], Proceeding of the Institution of Mechanieal Engineers, 1999, 3: 219227,張偉,[J],山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2007,3:123138 energysaving technolgy of waterinjection systems in domestic and abroad oil filed[J],Energy Convervation of Oilfiled 1998,9:1125 P the variable speed pump[J],NFPA Journal, 2004,5: 2633,[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007,166169山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 致謝致謝首先衷心的感謝我的論文指導(dǎo)老師高宏巖老師。在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中得到了高老師的悉心指導(dǎo)。從設(shè)計(jì)的開始到論文的定稿，整個過程處處凝結(jié)著老師的心血。高老師淵博的學(xué)識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)都深深地影響著我，并將成為我以后學(xué)習(xí)和工作的榜樣。在此謹(jǐn)向高老師表示最衷心的感謝。在這半年的畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我還得到了本組同學(xué)、本班同學(xué)的大力幫助，我們一起學(xué)習(xí)，一起探討問題、解決問題。當(dāng)我遇到困難時，他們給了我許多好的建議和無私的幫助。在此，對所有給予我?guī)椭耐瑢W(xué)表示衷心的感謝。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 附錄附錄附錄A 英文文獻(xiàn)Programmable logic controllerCynthia CooperFrom Wikipedia, the free encyclopediaA programmable logic controller or simply programmable controller is a digital puter used for automation of industrial processes, such as control of machinery on factory assembly lines. Unlike generalpurpose puters, the PLC is designed fo