【正文】 確定的PID控制參數(shù)的通用性很多強，可以作為本系統(tǒng)的PID控制參數(shù)。 系統(tǒng)干擾的處理系統(tǒng)在實際運行中肯定會受到各種干擾，例如周圍的環(huán)境溫度對混合液的影響。綜合考慮到上述的PID參數(shù)的適用性很強，而本系統(tǒng)的PID控制又是自動控制的，系統(tǒng)會自動處理各種系統(tǒng)，基本系統(tǒng)的響應都是符合要求的。 PLC控制系統(tǒng)中的各PID參數(shù)的確定PID控制指令為PIDD5D154D100D150Y001圖414 PID控制指令其中D5中放的是溫度設(shè)定值，D154中放的是當前溫度測量值，D100~D124是PID參數(shù)表，其中D100~D106這七個存儲空間是必須要設(shè)定的，D150中放的是運算結(jié)果。在PLC的PID控制指令中，需要設(shè)定的參數(shù)有采樣周期Ts,輸入濾波常數(shù)，比例增益Kp，積分時間TI，微分增益Kd，微分時間TD。由于PID控制的傳遞函數(shù)為 G(s)==Kp（1++*S）（425） = Kp+Ki*+Kd*S （426）則 ==（427） ==①確定采樣周期。根據(jù)香農(nóng)采樣定理以及經(jīng)驗值，設(shè)定采樣周期為500ms。②確定D101的賦值。由于本系統(tǒng)中測量值小于設(shè)定值時動作，是逆動作，則D101的bit0位為1。而且由于PID的輸出是經(jīng)過D/A模塊轉(zhuǎn)換后作為電動控制閥的輸入信號來控制其開度大小，而電動控制閥的開度的范圍為0~100%，根據(jù)上述433中電動控制閥的開度與PLC內(nèi)部可識別數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系可知對應的數(shù)字量為0~1000，為了避免PID輸出時輸出過大，超過0~1000的范圍使得閥的開度大于100%，因此應該設(shè)定輸出上下限值，即D101的bit5位為1。則D101的賦值為H21。③確定輸入濾波常數(shù)。根據(jù)查找大量的資料，將其設(shè)定為一個經(jīng)驗值為70%。④確定比例增益Kp。由上面的計算可得Kp=。而在PID控制指令中Kp的單位為%，則Kp=50%。⑤確定積分時間。由上面的計算可得=2s。而在PID控制指令中TI的單位為100ms，則=20*100ms。⑥確定微分增益Kd。由上面的計算可得Kd=。而在PID控制指令中Kd的單位為%，則Kd=15%。⑦確定微分時間。由上面的計算可得=。而在PID控制指令中TD的單位為10ms，則=30*10ms。⑧由于D101中bit5位為1有輸出上下限設(shè)定，則D122中設(shè)定輸出上限值為1000，D123中設(shè)定輸出下限值為0。 系統(tǒng)軟件程序本系統(tǒng)程序分為自動程序和手動程序兩部分。由于程序中需要輸出控制啟停的只有原液電磁閥和熱水電磁閥，手動控制和自動控制都比較簡短，因此沒有運用跳轉(zhuǎn)指令來明顯區(qū)分手動程序和自動程序。具體程序見附錄二的梯形圖和附錄三的指令表。5 系統(tǒng)調(diào)試運行及問題分析整個系統(tǒng)設(shè)計完成后，要進行運行調(diào)試，排除軟件和硬件的故障，同時驗證系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性，使系統(tǒng)符合設(shè)計要求。本系統(tǒng)的調(diào)試主要分兩個步驟:PLC程序驗證和觸摸屏顯示驗證。本系統(tǒng)采用觸摸屏來實現(xiàn)系統(tǒng)的輸入輸出。故需要對觸摸屏的畫面進行設(shè)計。GT Designer ，用于圖形終端顯示屏幕制作的Windows系統(tǒng)平臺軟件，支持所有的三菱圖形終端。該軟件功能完善，圖像、對象工具豐富，窗口界面直觀形象，操作簡單易用，可以方便的改變所接PLC的類型，實時讀取、寫入顯示屏幕，還可以設(shè)置保護密碼。設(shè)計畫面時，根據(jù)系統(tǒng)特點，由于控制分手動和自動部分，故準備設(shè)計三個畫面。即主控畫面，手動畫面，和自動畫面。主控畫面的作用是用于切換手動與自動程序。如下所圖511示。其中自動和手動兩個觸摸鍵用的是畫面切換開關(guān)，這兩個開關(guān)在OFF狀態(tài)時是綠色，當按下按鈕后是紅色。并迅速切換到相應的畫面。畫面還設(shè)置有報警燈，屬于指示燈顯示，代表軟元件Y002。報警功能主要是在啟動1分鐘后混合液溫度仍達不到設(shè)定值則報警，報警燈滅時是綠色，亮時是紅色。圖51觸摸屏的主控畫面 自動畫面如下圖52所示，在自動畫面中，自動和停止兩個觸摸鍵，屬于位開關(guān)，動作是點動，分別代表軟元件X000和X006；返回按鍵屬于畫面切換開關(guān)，用于切換到主控畫面中。它們OFF狀態(tài)時的顏色是綠色，ON時是紅色。根據(jù)程序可以看出，自動按鍵接通后，直接跳過手動程序執(zhí)行自動程序部分。，在此不再贅述?？蓸坊旌弦簩崪y溫度，流量，電動控制閥的開度顯示表可以讓工作人員更了解可樂原液稀釋控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)。流量顯示的代表軟元件D160，它會隨著混合液實測流量的變化而變化。閥開度顯示的代表軟元件D152，它會隨著電動控制閥的開度變化而變化。圖52 觸摸屏的自動畫面 手動畫面如下圖53所示為手動操作畫面。報警，返回，溫度，流量，閥開度顯示的詳細功能如前所述。手動鍵為位開關(guān)，動作是點動，代表的軟元件是X001，OFF狀態(tài)時是綠色，ON時是紅色。右兩排觸摸鍵為手動按鍵，每個按鍵控制一個動作。X002,X003分別控制原液閥和熱水閥的開啟，X004,X005分別控制原液閥和熱水閥的關(guān)閉。它們都屬于位開關(guān)，動作形式是點動。OFF狀態(tài)時為綠色，ON狀態(tài)時為紅色。圖53觸摸屏的手動畫面本程序運用的編程軟件是GX Developer 8c,此軟件需要與GX 。在仿真的過程中出現(xiàn)的一些問題及其解決方法。①仿真時在程序里，主要是實現(xiàn)對PID指令的賦值指令以及各數(shù)據(jù)量的轉(zhuǎn)換輸出。因此在程序中主要用到的是數(shù)據(jù)傳送指令MOV和數(shù)據(jù)運算指令。由于程序中涉及到實數(shù)運算，如果采用MOV指令傳給某一指定的存儲器，結(jié)果在檢查程序時出現(xiàn)亂碼。后來經(jīng)過仔細檢查及其查閱資料后發(fā)現(xiàn)問題在于MOV指令是將源操作數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制再送到目標操作數(shù)中，其只能處理整數(shù)，不能處理小數(shù)。同樣要處理小數(shù)，數(shù)據(jù)運算指令的前面要加DE，這樣源操作數(shù)和目標操作數(shù)都是要占兩個存儲空間的，但是MOV指令的前面是加不了DE，也就不能處理小數(shù)了。在PID控制指令中，參數(shù)表的前七個連續(xù)的存儲空間是需要賦值的，而有的賦值可能是小數(shù)，但是由于七個存儲空間是連續(xù)的，如果通過數(shù)據(jù)運算指令間接給存儲空間賦值，這樣就會需要兩個存儲空間，但是PID指令去對于一個需賦值的變量只提供一個存儲空間，這樣就會導致存儲空間的重疊使用，從而導致亂碼。因此為了系統(tǒng)的正常運行，可以盡量使PID指令的各個賦值變量盡量的為整數(shù)。②由于PID指令屬于外部設(shè)備指令，在沒有接入PLC、只用軟件仿真的情況下是該指令是不被支持的。因此要觀察PID指令效果就應該接入到PLC進行仿真。系統(tǒng)仿真的方法是：將FX2N64MR、A/D模塊、D/A模塊與PC機連接起來，（A/D模塊的輸入部分用兩個電位器代替）。打開程序，將程序稍入PLC中，按鍵F3打開監(jiān)視狀態(tài)。再打開GT simulator 2（觸摸屏仿真軟件），在此軟件中打開之前設(shè)計的觸摸屏畫面設(shè)計（可樂原液稀釋控制系統(tǒng)）。點擊各個觸摸鍵，看其是否能實現(xiàn)相應的功能，并在PLC中實現(xiàn)相應動作。由于之前只是用此軟件在PC機上仿真，只需要同時打開GX simulator 2便可實現(xiàn)，此時的連接方式是GX simulator。當把程序稍入PLC中時，必須將選項中的連接方式改為CPU，否則觸摸屏中的按鍵都是無效的，無法控制PLC的相應動作。經(jīng)過改變此設(shè)置，便能順利仿真程序。6 結(jié)論本課題主要針對可樂原液稀釋控制系統(tǒng)進行了研究。系統(tǒng)是以基于PLC的PID調(diào)節(jié)為控制核心，并用觸摸屏顯示混合液的實測溫度和流量以及電動控制閥的開度。本系統(tǒng)是一個帶負反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)，其中涉及到的元器件很少，只有兩個電磁閥，一個電動控制閥，還有一個溫度變送器和一個流量變送器。其主要核心還是PID控制。系統(tǒng)主要是將實際溫度與設(shè)定溫度之間的溫度差作為PID控制的輸入信號，然后通過PID的輸出去控制電動控制閥的開度，從而改變熱水的流量達到控制混合液溫度的效果。因此本課題最大的難題就是確定PID控制參數(shù)，由于不能通過具體的數(shù)學關(guān)系去求得控制對象的傳遞函數(shù)，也沒有具體的實物去獲得相關(guān)傳遞函數(shù)，因此只能通過大量的查找相關(guān)的資料，找到一個相近的系統(tǒng)，在MATLAB軟件的SIMULINK環(huán)境中通過臨界振蕩法去求得PID控制的各參數(shù)，然后不斷修整參數(shù)，直到確定一組比較理想的PID控制參數(shù)。然后在用不同的傳遞函數(shù)去檢驗這組控制參數(shù)的通用性。由于本人最開始在這個確定PID參數(shù)的過程中，不是很明白一些具體的實踐過程，因此迷茫了很久，請教了很多人，浪費了大量的時間和人力。但是最終還是在老師和同學的細心直到下，找到了正確的方向，基本按要求完成了本次課題。謝 辭經(jīng)過幾個月的查資料、整理材料、寫作論文，今天終于可以順利的完成論文的最后的謝辭了，想了很久，要寫下這一段謝詞，表示可以進行畢業(yè)答辯了，時光匆匆飛逝，四年多的努力與付出，隨著論文的完成，終于讓我在大學的生活得以劃下完美的句點。論文得以完成，要感謝的人實在太多了，首先要感李海標老師，因為本畢業(yè)設(shè)計是在李海標老師的悉心指導下完成的。李海標老師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。李海標老師指引我的畢業(yè)設(shè)計的著手方向和架構(gòu)，并對本論文初稿進行逐字批閱，指正出其中誤謬之處，使我有了思考的方向，他的循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪，他的嚴謹細致、一絲不茍的作風，將一直是我工作、學習中的榜樣。李海標老師要指導很多同學的畢業(yè)設(shè)計，加上本來就有的教學任務，工作量之大可想而知，但在一次次的答疑中，詳細得到老師的指導給了我深刻的印象，使我在論文之外明白了做學問所應有的態(tài)度。論文的順利完成，也離不開其它各位老師、同學和朋友的關(guān)心和幫助。在整個的畢業(yè)設(shè)計中，各位老師、同學和朋友積極的幫助我查資料和提供有利于畢業(yè)設(shè)計動手方向的建議和意見，在他們的幫助下，設(shè)計得以不斷的完善，最終幫助我完整的寫完了整個論文。 另外，要感謝在大學期間所有傳授我知識的老師，是你們的悉心教導使我有了良好的專業(yè)課知識，這也是論文得以完成的基礎(chǔ)。最后感謝母校桂林電子科技大學，機電工程學院多年來對我的教育與培養(yǎng)。感謝每一位給過我?guī)椭睦蠋熍c同學。正是他們使我的知識體系不斷的完善，使我的各方面得以進步和發(fā)展。同時感謝各位在百忙之中審閱和評議本論文的老師。再次感謝我的大學和所有幫助過我并給我鼓勵的老師、同學和朋友，謝謝你們！ 參考文獻[1] 劉麗華. 基于PLC與觸摸屏的玻璃清洗機控制系統(tǒng)設(shè)計 [J]. 制造業(yè)自動化，2008,30(6):5860.[2] 岳慶來. 變頻器、可編程序控制器及觸摸屏綜合應用技術(shù) [M]. 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