【正文】 p1數(shù)值型e1數(shù)值型pf數(shù)值型e2數(shù)值型pv開關型Com1數(shù)值型pv1數(shù)值型alarm開關型pv2數(shù)值型alarm1開關型Pv3數(shù)值型alarmsv數(shù)值型Pv4數(shù)值型df數(shù)值型組組對象difference數(shù)值型sv數(shù)值型t1數(shù)值型sv1數(shù)值型td數(shù)值型sv2數(shù)值型thisop數(shù)值型sv3數(shù)值型ti數(shù)值型ti1數(shù)值型ts數(shù)值型wz數(shù)值型Zlpid數(shù)值型存盤數(shù)據(jù)字符型方式顯示字符型通信字符型在雙容水箱液位控制系統(tǒng)中，被控對象的液位變化是連續(xù)的，在遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中計算機利用的是離散的信號，所以要對模擬PID控制器進行離散化處理。在模擬控制系統(tǒng)中PID控制規(guī)律的表達式為： 式（） 將積分與微分項分別改寫為差分方程 式（） 式（）T:采樣周期 k:采樣序號 e(k1)，e(k)：第k1和第k次采樣所得偏差信號.得到數(shù)字PID控制器算式： 式（）u(k):第k時刻的控制輸出，則遞推可的，從而得出增量式PID 式（）將模擬PID控制器的結構圖改造為數(shù)字PID結構圖得:輸出值Cf1(t)e i2e i1給定值RPIDPPD/AP調節(jié)閥P上水箱P下水箱P測量與 變 送 器1A/DA/D測量與 變送器2f2(t) 數(shù)字PID控制結構圖由于雙容水箱液位控制系統(tǒng)中執(zhí)行機構采用電動式調節(jié)閥,控制量對應閥門的開度,表征了執(zhí)行機構的位置,在遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采用上述形式的數(shù)字PID位置式控制算法.組態(tài)中腳本程序的流程圖如下：(手動控制僅以上水箱為例)開始通訊是否正常正常指示正常指示通信失敗手動控制？自動方式手動方式循環(huán)程序設定值等于測量值op = thisop副PID輸出等于閥門開度報警液位偏差設定值？NYNYYN 控制流程圖在MCGS組態(tài)環(huán)境的用戶窗口中添加控制程序,實現(xiàn)PID算法.!setdevice(7024, 1, )/啟動7024數(shù)據(jù)采集模塊!setdevice(7017,1, )/啟動7017數(shù)據(jù)采集模塊sv1=0sv2=0set=0/初始運行狀態(tài)下水箱pv2=0上水箱pv1=0下水箱sv=0OP=0!setdevice(7024,2, )/關閉7024數(shù)據(jù)采集模塊!setdevice(7017,2, )/關閉7017數(shù)據(jù)采集模塊sv1=0sv2=0set=0下水箱pv2=0上水箱pv1=0下水箱sv=0op=03．添加循環(huán)腳本程序if method=0 then 方式顯示=手動方式 sv1=pv1 sv3=op/pv=pv1 a= b= c= !setstgy(ZOP) pv1=pvelse 方式顯示=自動方式 sv3=sv pv=pv2 !setstgy(主PID) sv1=thisop sv3=sv1 pv=pv1 p=p1 !setstgy(副PID) op=thisop/ e=op sv3=e a= b= c= !setstgy(ZOP) pv1=pv/ sv3=pv1 a= b=1 c= !setstgy(ZOP) pv2=pv/endifif !GetDevicestate(設備1)=1 and 1=0 and !GetDevicestate(設備2)=1 then 通信=設備工作正常 else 通信=設備停止狀態(tài)endifdifference=!abs(pv2sv)if difference=alarmsv then alarm1=1else alarm1=0endif!setdevice(設備1,6,write(10,采樣周期))!setdevice(設備2,6,write(10,采樣周期))op2=opsv2=svpv3=pv2op3=op1pv4=pv1 組態(tài)軟件調試根據(jù)采集系統(tǒng)電路原理圖完成硬件電路接線工作，完成MCGS軟件的調試運行工作。通過三相380V/10A交流電源向三相磁力泵和220/5A交流電源向電動調節(jié)閥供電。壓力變送器輸出的4～20mA標準電流信號（上下水箱液位檢測信號）串聯(lián)250Ω電阻，轉變?yōu)?～5V的標準電壓信號，分別送入智能采集模塊ICP7017的第一輸入通道A/I0和第二輸入通道A/I1，經(jīng)A/D轉化將液位參數(shù)送到計算機。智能采集模塊ICP7024接受計算機離散控制信號，經(jīng)D/A轉換為模擬信號，其第二輸出通道的A/O1與24V開關電源，電動調節(jié)閥信號輸入端口相串聯(lián)，從而輸出4～20mA標準電流信號（上下水箱液位控制信號）給電動調節(jié)閥，控制其開度。仍采用兩步整定法整定調節(jié)儀表PID參數(shù)：（1）在工況穩(wěn)定﹑主回路閉合，主副調節(jié)器都在純比例作用的條件下，主調節(jié)器的比例度置于100%，用單回路控制系統(tǒng)的阻尼振蕩法整定，求取副調節(jié)器比例度和操作周期。（2）將副調節(jié)器的比例度置于（1）中所求得的數(shù)值上，把副回路作為主回路的一個環(huán)節(jié)，用同樣的方法整定主回路，求取主回路的比例度和操作周期。（3）根據(jù)以上求得的數(shù)據(jù)，按單回路系統(tǒng)阻尼振蕩法整定公式計算主副調節(jié)器的比例度﹑積分時間和微分時間的數(shù)值。（4）按先副后主﹑先比例后積分﹑適當加入微分的整定程序，設置主﹑副調節(jié)器的參數(shù)，再觀察過渡過程曲線，必要時進行適當調整，直到系統(tǒng)質量達到最佳為止。 主副調節(jié)器參數(shù)整定結果如下：主調節(jié)器比例系數(shù)P=50，積分時間I=40，微分時間D=8；副調節(jié)器比例系數(shù)P=38。在遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，設定下水箱液位設定值為50mm，等待系統(tǒng)穩(wěn)定后，突加階躍擾動（將設定值增加60%）將給定值加到80mm得到下水箱液位輸出響應曲線。 結果分析：計算機系統(tǒng)中的控制器工作方式為正作用，輸入增大時，輸出趨向越大。位置式PID算法，通過測量位置信號的采樣反饋，與給定值相比較，調節(jié)偏差。根據(jù)PID控制的特性再調節(jié)參數(shù)，使系統(tǒng)達到較滿意的狀態(tài)。加階躍信號后觀察系統(tǒng)的動態(tài)性能，由曲線和響應數(shù)據(jù)得延遲時間Td=90s,峰值時間Tp=170s,調節(jié)時間Ts=700s,超調量為19%()，,衰減比3：1。通過增加比例系數(shù)克服擾動，但比例系數(shù)的加大會使上升速度加快，曲線變陡，造成調節(jié)閥動作幅度的加大，引起被調量的來回波動。因為在調節(jié)參數(shù)中加大了積分的作用，降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定程度，使得超調量加大，但對消除余差有較好效果。加入適當?shù)奈⒎肿饔?，可以使系統(tǒng)超調減小，但加入過大微分作用，會造成整個系統(tǒng)的不穩(wěn)定，陷入振蕩中。在計算機中改變PID參數(shù)后，調節(jié)閥不能很快動作，特別是在上升到接近階躍輸入設定值時，調節(jié)閥輸出值減少過慢，使液位超過設定值后仍在上升會造成超調增大。且調節(jié)閥本身存在死區(qū)，使得調節(jié)時間加長，系統(tǒng)不易穩(wěn)定。河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 致謝河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 參考文獻河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 結論6 結論通過本次畢業(yè)設計，我將書本上學過的知識（自動控制原理、過程控制原理、微機控制技術等）應用于實際控制系統(tǒng)的組建之中，完成了儀表過程控制系統(tǒng)和計算機過程控制系統(tǒng)的組建,實現(xiàn)了對雙容水箱液位的串級控制。在實際的工程實踐中，我受益非淺，學習到了許多新的知識，掌握了實際操作的技能，特別是能夠將書中的知識與實際設計聯(lián)系起來，使對自動控制的理解上升到一個新的臺階。在設計中使用了MATLAB軟件，利用這個軟件可以對控制系統(tǒng)進行分析和建模。特別是利用SIMULINK工具箱可以便捷地對不同的控制系統(tǒng)進行仿真，通過對PID控制的仿真，可以清楚的比較不同控制方案的優(yōu)劣，對在設計控制系統(tǒng)可能出現(xiàn)的問題在計算機中進行模擬，使對系統(tǒng)的設計方案更加明確。在組建計算機控制系統(tǒng)中使用了MCGS組態(tài)軟件，利用這個軟件可以輕松的建立起計算機控制界面，完成控制系統(tǒng)的計算機控制、數(shù)據(jù)交換、曲線輸出、實時監(jiān)測、報警設置、動畫顯示等功能，同時提供廣泛的擴展工具，便利實現(xiàn)系統(tǒng)設計和組建。在實際控制系統(tǒng)的組建中，控制方案的設計是系統(tǒng)設計的核心，一個好的設計方案能夠使系統(tǒng)的設計事半功倍，應當根據(jù)被控過程的特性和工程要求綜合設計系統(tǒng)。對于設計的兩種控制系統(tǒng)，可以做進一步的改進。在設計方案方面，由于是通過控制電動調節(jié)閥的開度以改變水箱液位，可以增加輸入的水流量作為控制對象，使得對調節(jié)閥的控制更加直接。同時上下水箱間的輸水閥和下水箱與總出水箱輸水閥的開度大小也會對液位的控制造成影響，應當考慮如何對他們進行控制。在硬件設備方面，可以使用采集速度更快的儀表，加強控制器的調節(jié)能力，改善電動調節(jié)閥的工作性能。在條件允許的情況下，采用更高精度的采集模塊。在控制器方面，可以對控制方法進行改善，雖然電動調節(jié)閥的控制信號是位置信號，但調節(jié)閥動作仍是通過控制電機改變閥位，可考慮能否采用增量算法直接控制電機，克服位置算法中因需要累加偏差而造成執(zhí)行機構動作過大的缺點。在實際的工作崗位上，將要設計不同的控制系統(tǒng)，工業(yè)現(xiàn)場的過程控制系統(tǒng)不同于實驗中的控制系統(tǒng)的設計，更不同于書本中的理論和公式，要根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的實際情況進行設計，將面臨遠比實驗室復雜的多的現(xiàn)場環(huán)境，設計系統(tǒng)未必是最先進的、最現(xiàn)代化，但必須是有效、可行、可靠。河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 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