【正文】 其它組合控制效果要好，基本上能獲得無偏差、精度高和穩(wěn)定的控制過程。這種控制方式用于從產生偏差到出現(xiàn)響應需要一定時間的負載系統(tǒng)（即實時性要求不高，工業(yè)上的過程控制系統(tǒng)一般都是此類系統(tǒng)，本系統(tǒng)也比較適合PID調節(jié)）效果比較好。 PID 參數(shù)整定PID 控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設計的核心內容。它是根據(jù)被控過程的特性確定 PID 控制器的比例系數(shù)、積分時間和微分時間的大小。PID 控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學模型，經過理論計算確定控制器參數(shù)。這種方法所得到的計算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調整和修改。二是工程整定方法，它主要依賴工程經驗，直接在控制系統(tǒng)的試驗中進行，且方法簡單、易于掌握，在工程實際中被廣泛采用。PID 控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應曲線法和衰減法。三種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然后按照工程經驗公式對控制器參數(shù)進行整定 。但無論[12]采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需要在實際運行中進行最后調整與完善?，F(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。利用該方法進行 PID 控制器參數(shù)的整定步驟如下：①首先預選擇一個足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作；②僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對輸入的階躍響應出現(xiàn)臨界振蕩，記下這時的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期；③在一定的控制度下通過公式計算得到 PID 控制器的參數(shù)。PID 控制器參數(shù)的工程整定,各種調節(jié)系統(tǒng)中 P、I、 D 參數(shù)經驗數(shù)據(jù)以下可參照： 溫度 T：P=20~60%， T=180~600s，D=3180s； 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 4 PID 回路的計算21壓力 P： P=30~70%，T=24~180s； 液位 L： P=20~80%， T=60~300s； 流量 L： P=40~100%，T=6~60s 。攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 程序設計及仿真225 程序設計及仿真 系統(tǒng)主程序設計及仿真系統(tǒng)運行主程序首先要進行一系列的初始化工作，并使擴展模塊(通訊模塊、A/D模塊等)、變頻器等設備與PLC的數(shù)據(jù)傳輸正常。在系統(tǒng)運行過程中要及時進行故障檢測，防止設備損壞和意外發(fā)生；當出現(xiàn)故障時，及時報警，方便維修人員維修。系統(tǒng)自動啟動后，進行恒壓控制。其流程框圖如圖:手動 自動圖 PLC 程序流程圖系統(tǒng)起動之后，檢測是自動運行模式還是手動運行模式。如果是手動運行模式則進行手動操作，人們根據(jù)自己的需要操作相應的按鈕，系統(tǒng)根據(jù)按鈕執(zhí)行相應操作。如果是自動運行模式，則系統(tǒng)根據(jù)程序及相關的輸入信號執(zhí)行相應的操作。手動模式主要是解決系統(tǒng)出錯或器件出問題。在自動運行模式中，如果 PLC 接到頻率上限信號，則執(zhí)行增泵程序，增加水泵的工作數(shù)量。如果 PLC 接到頻率下限信號，則執(zhí)行減泵程序，減少水泵的工作數(shù)量。沒接到信號就保持現(xiàn)有的運行狀態(tài)。 開始系統(tǒng)初始化調用壓力設定子程序 調用 PID 子程序調用泵切換子程序自動 /手動 檢測執(zhí)行手動命令攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 程序設計及仿真23利用定時器中斷功能實現(xiàn) PID 控制的定時采樣及輸出控制。白天供水時系統(tǒng)設定值為滿量程的 90%，夜晚供水時系統(tǒng)設定值為滿量程的 70%。在本系統(tǒng)中，只是用比例（P）和積分（I）控制，其回路增益和時間常數(shù)可通過工程計算初步確定。根據(jù)系統(tǒng)的要求，采用增益 K=，采樣時間T=，積分時間 T=30min，完成一個水壓數(shù)據(jù)采集的任務，每 200ms 采集一個數(shù)據(jù)。PID 功能：系統(tǒng)采用的是單極性模擬量，遠程壓力表對水管的水壓進行采樣。利用定時器中斷功能實現(xiàn) PID 控制的定時采樣及輸出控制。程序中使用的 PLC 元器件及其功能如下表 所示：表 程序中使用的元器件及功能器件地址 功能 器件地址 功能VD100 過程變量標準化值 T38 工頻泵減泵濾波時間控制VD104 壓力給定值 T39 工頻/變頻轉換邏輯控制VD108 PI 計算值 故障結束脈沖信號VD112 比例系數(shù) 泵變頻啟動脈沖VD116 積分時間 復位當前變頻運行泵脈沖VD120 積分時間 復位當前變頻運動泵脈沖VD124 微分時間 當前泵工頻運動啟動脈沖VD204 變頻起運動頻率下限值 新泵變頻啟動脈沖VD208 白天變頻器運動頻率上限值 泵工頻/變頻轉換邏輯控制VD212 夜晚供水變頻器運動頻率上限值 泵工頻/變頻轉換邏輯控制VD250 PI 調節(jié)結果存儲單元 泵工頻/變頻轉換邏輯控制VD300 變頻工作泵的泵號 故障信號總匯VD301 工頻運行的泵的總臺數(shù) 水池水位上下限故障邏輯VD310 倒泵時間存儲器 水池水位上下限故障消鈴邏輯T33 工頻/變頻轉換邏輯控制 變頻器故障消鈴邏輯T34 工頻/變頻轉換邏輯控制 消鈴邏輯T37 工頻泵增泵濾波時間控制攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 程序設計及仿真24系統(tǒng)的主程序如下圖 所示攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 程序設計及仿真25攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 程序設計及仿真26攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 程序設計及仿真27攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 程序設計及仿真28攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 程序設計及仿真29攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 程序設計及仿真30攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 程序設計及仿真31圖 系統(tǒng)主程序梯形圖當輸入端口 為 1 時，即白天模式下，白天指示燈 正常工作，1泵進行變頻運行。仿真結果如圖 所示：圖 白天模式下仿真結果當輸入端口 為 1 時，即水池的水超過上限或低于下限，這時應該報警，仿真結果如圖 所示。仿真結果與設計一致，水泵停止運行，報警信號燈發(fā)出警告。攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 程序設計及仿真32圖 水位達到上下限仿真結果本系統(tǒng)要求當一臺水泵運行時間超過 3 個小時，會自動切換到另一臺水泵工作運行。為了快速的得出仿真結果，我們把程序時間設置成為一分鐘，這樣不會影響仿真結果。開始運行時，1水泵變頻運行，如圖 所示。當時間到后會自動切換到 2水泵，如圖 所示。再等時間到后，系統(tǒng)會自動切換到 3水泵，如圖 所示。圖 1水泵變頻運行攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 程序設計及仿真33圖 2水泵變頻運行圖 3水泵變頻運行 系統(tǒng)初始化程序及仿真在系統(tǒng)開始工作的時候，先要對整個系統(tǒng)進行初始化，即在開始啟動的時候，先對系統(tǒng)的各個部分的當前工作狀態(tài)進行檢測，如出錯則報警，接著對變頻器變頻運行的上下限頻率、PID 控制的各參數(shù)進行初始化處理，賦予一定的初值，在初始化子程序的最后進行中斷連接。系統(tǒng)進行初始化是在主程序中通過調用子程序來是實現(xiàn)的。在初始化后緊接著要設定白天/夜間兩種供水模式下的水壓給定值以及變頻泵號和工頻泵投入臺數(shù)。程序梯形圖如圖 所示：攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 程序設計及仿真34攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 程序設計及仿真35圖 程序初始化梯形圖系統(tǒng)調用初始化子程序后，對一些內部寄存器設置了不同的初值，仿真結果如圖 所示。圖 初始化子程序仿真內存地址的值 PID 子程序設計及仿真在系統(tǒng)中，只需選擇一個，它同樣通過定時中斷來調用，通過對水泵轉速的調節(jié)，實現(xiàn)系統(tǒng)輸出壓力的恒定。在子程序中直接讀取 A/D 模塊的輸出，得到當前的實際水壓，將此壓力值與壓力設定值相減，得到當前誤差量e(t)，其流程框圖如圖 所示開始讀 A/D 輸出及壓力攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 程序設計及仿真36圖 PID 流程圖PID 子程序的梯形圖如 所示：將 A/D 結果賦 y(t)將設定值賦給 r(t)求 e(t)=r(t)y(t)計算控制量△u(t)△u(t)控制變頻器頻率e(t2)=e(t1)e(t1）=e(t)返回攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 程序設計及仿真37攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 程序設計及仿真38圖 PID 子程序梯形圖調節(jié)模擬量輸入 AIW0 的值,完成 PID 指令，內部變量寄存器值也變化。PID 子程序仿真如圖 所示：圖 PID 子程序仿真結果攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 結 論39結 論本次畢業(yè)論文是基于PLC的恒壓供水控制系統(tǒng)。恒壓供水系統(tǒng)以PLC為核心進行設計，借助于PLC靈活的控制功能和內置PID實現(xiàn)了恒壓供水的控制。該系統(tǒng)采用PCL控制變頻器進行PID調節(jié)，可以按實際需要隨意設定壓力值，根據(jù)壓力值大小調整水泵的工作情況，實現(xiàn)恒壓供水，使給水泵始終在高效率下運行，在啟動時壓力波動小，可控制在給定值的5%范圍內。穩(wěn)定的供水系統(tǒng)在日常生活中是非常重要的，基于PLC和變頻器技術設計的生活恒壓供水控制系統(tǒng)高可靠性、高效率、節(jié)能效果顯著、動態(tài)響應速度快等優(yōu)勢。因實現(xiàn)了恒壓自動控制，不需要操作人員頻繁操作，節(jié)省了大量的人力無力，提高了供水的質量，減輕了人員的勞動強度，可實現(xiàn)無人值班，節(jié)約管理費用。對整個供水過程來說，系統(tǒng)的可擴展性好，管理人員可根據(jù)每個季節(jié)的用水情況，選擇不同的壓力設定范圍，不但節(jié)約了用水，而且節(jié)約了電能，達到了更優(yōu)的節(jié)能方式，實現(xiàn)供水的最優(yōu)化控制和穩(wěn)定性控制。攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 參考文獻40參考文獻[1] 史志強．水廠自動化控制系統(tǒng)中可編程控制器的應用[J]．福州大學學報（自然 科學版） ，1998，26(6) :4447[2] 龍章春. 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