【導(dǎo)讀】膃膂蚆螞膂芅葿羀膁莇蚄袆膀葿蕆螂艿腿螞蚈袆芁蒅薄裊莃蟻羃襖膃薃衿袃芅蝿螅袂莈薂蟻袂蒀蒞羀袁膀薀袆羀節(jié)莃螂罿莄薈蚈羈肄莁蚃羇芆蚇羆荿葿袈羆蒁蚅螄羅膁蒈蝕羄芃蚃薆肅蒞蒆裊肂肅蟻螁肁膇蒄螇肀荿螀蚃肀蒂薃羈聿膁蒞袇肈芄薁螃肇莆莄蠆膆肆蕿薅膅膈莂襖膄芀薇袀膄蒃莀螆膃膂蚆螞膂芅葿羀膁莇蚄袆膀葿蕆螂艿腿螞蚈袆芁蒅薄裊莃蟻羃襖膃薃衿袃芅蝿螅袂莈薂蟻袂蒀蒞羀袁膀薀袆羀節(jié)莃螂罿莄薈蚈羈肄莁蚃羇芆蚇羆荿葿袈羆蒁蚅螄羅膁蒈蝕羄芃蚃薆肅蒞蒆裊肂肅蟻螁肁膇蒄螇肀荿螀蚃肀蒂薃羈聿膁蒞袇肈芄薁螃肇莆莄蠆膆肆蕿薅膅膈莂襖膄芀薇袀膄蒃莀螆膃膂蚆

　　

【正文】 制，在反饋控制系統(tǒng)中，自動(dòng)調(diào)節(jié)器和被控對(duì)象構(gòu)成一個(gè)閉合回路。在連接成閉合回 路時(shí)，可能出現(xiàn)兩種情況：正反饋和負(fù)反饋。正 反 饋?zhàn)饔眉觿”豢貙?duì)象流入量流出量的不平衡，從而導(dǎo)致控制系統(tǒng)不穩(wěn)定；負(fù)反饋?zhàn)饔脛t是緩解對(duì)象中的不平衡，這樣才能正確地達(dá)到自動(dòng)控制的目的。 PID 控制具有以下優(yōu)點(diǎn) 1． 原理簡(jiǎn)單，使用方便。 2． 適應(yīng)性強(qiáng)。 3． 魯棒性強(qiáng)，即其控制品質(zhì)對(duì)被控對(duì)象特性的變化不大敏感 比例調(diào)節(jié)（ P 調(diào)節(jié)） 在 P 調(diào)節(jié)中，調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào) u 與偏差信號(hào) e 成比例，即： eKu C? （ ） 式中 CK 稱(chēng)為比例增益。 比例調(diào)節(jié)的顯著特點(diǎn)就是有差調(diào)節(jié)。 采 用比例調(diào)節(jié)，則在符合擾動(dòng)下的調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束后，被調(diào)節(jié)量不可能與設(shè)定值準(zhǔn)確相等，他們之間一定有殘差。比例調(diào)節(jié)的殘差隨著比例帶的加大而加大。 積分調(diào)節(jié)（ I 調(diào)節(jié)） 在 I 調(diào)節(jié)中，調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)的變化速度 dtdu/ 偏差信號(hào) e 成正比，即 eSdtdu0? （ ） 或 ?? tedtSu00 （ ） 式中 0S 稱(chēng)為積分速度，可視情況取正值或負(fù)值。 調(diào)節(jié)器的輸出與偏差信號(hào)的積分成正比。積分調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)是無(wú)差調(diào)節(jié)與 P 調(diào)節(jié)的遼寧 科技大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 有差調(diào)節(jié)形成鮮明對(duì)比，只有當(dāng)被調(diào)節(jié)量偏差 e 為零時(shí) I 調(diào) 節(jié)器的輸出才會(huì)保持不變。然而與此同時(shí)調(diào)節(jié)器的輸出卻可以停留在任何數(shù)值上。這意味著被控對(duì)象在負(fù)荷擾動(dòng)下的調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束后，被調(diào)量沒(méi)有殘差，而調(diào)節(jié)閥則可以停止在新的負(fù)荷所要求的開(kāi)度上。I 調(diào)節(jié)的另一特點(diǎn)是它的穩(wěn)定作用比 P 調(diào)節(jié)差。 采用 I 調(diào)節(jié)時(shí)口制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益與積分速度 0S 成正比。增大積分速度將會(huì)降低控制系統(tǒng)的穩(wěn)定程度，直到最后出現(xiàn)發(fā)散的振蕩過(guò)程 。 微分調(diào)節(jié) （ D 調(diào)節(jié)） 調(diào)節(jié)器能夠根據(jù)被調(diào)節(jié)量的變化速度來(lái)移動(dòng)調(diào)節(jié)閥，而不要等到被調(diào)節(jié)量已經(jīng)出現(xiàn)較大偏差后才開(kāi)始動(dòng)作， 那么調(diào)節(jié)效果將會(huì)更好，等于賦予調(diào)節(jié)器以某種程度的預(yù)見(jiàn)性這種調(diào)節(jié)稱(chēng)為微分調(diào)節(jié)。此時(shí)調(diào)節(jié)器的輸出與被調(diào)量或其偏差對(duì)于時(shí)間的導(dǎo)數(shù)成正比。 即 dtdeSu2? （ ） 單純按上述規(guī)律運(yùn)作的調(diào)節(jié)器是不能工作的。這是因?yàn)閷?shí)際的調(diào)節(jié)器都有一定的失靈區(qū)，如果被控對(duì)象流入流出量只相差很少以至被調(diào)量只以調(diào)節(jié)器不能察覺(jué)的速度緩慢變化時(shí)，調(diào)節(jié)器并不會(huì)運(yùn)作。但是經(jīng)過(guò)相當(dāng) 長(zhǎng)的時(shí)間以后，被調(diào) 節(jié)量偏差去可以積累到相當(dāng)大的數(shù)字而得不到校正 ， 這種情況是不能容許的。 PLC 中 的 PID 控制 實(shí)現(xiàn)方法 典型的基于數(shù)字 PID 的閉環(huán)控制系統(tǒng)。 PLC 的 PID 控制器的設(shè)計(jì)是以連續(xù)系統(tǒng)的PID 控制規(guī)律為基礎(chǔ)，將其數(shù)字化寫(xiě)成離散形式的 PID 控制方程，再跟據(jù)離散方程進(jìn)行控制程序設(shè)計(jì)。在連續(xù)系統(tǒng)中，典型的 PID 控制器的輸入輸出關(guān)系如下 ： 00 )(1)(1)()( MdttdeTdtteTteKtMTDIc??????? ??? ? （ ） 式中 : )(tM 為控制器的輸出量， 0M 為輸出的初始值， )(te 為給定值與被控變量的誤差信號(hào)， cK 為 比例系數(shù) ； IT 為 積分時(shí)間常數(shù) ； DT 為 微分時(shí)間常數(shù)。 將上式離散化，第 n 次采樣時(shí)控制器的輸出為 ： )()()(1 nnSDCnnISCnnCn pvpvTTKpvspTTKpvspKM ?????? ? （ ） 遼寧 科技大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 標(biāo)準(zhǔn) PID 控制允許將閉環(huán)控制器、脈沖控制器以及步驟控制器集成到用戶(hù)程序中。帶集成控制器設(shè)置的參數(shù)分配工具允許設(shè)置控制器，可在極短時(shí)間內(nèi)優(yōu)化使用。如果簡(jiǎn)單 PID 控制器不足以解決自動(dòng)化任務(wù)，可 使用模塊化 PID 控制?？梢曰ミB所包含的標(biāo)準(zhǔn)功能塊，創(chuàng)建幾乎任何一種控制器結(jié)構(gòu) [8]。 FB41 稱(chēng)為連續(xù)控制的 PID 用于控制連續(xù)變化的模擬量，與 FB42 的差別在于后者是離散型的，用于控制開(kāi)關(guān)量，其他二者的使用方法和許多參數(shù)都相同或相似。 PID 的初始化可以通過(guò)在 OB100 中調(diào)用一次， 將參數(shù) COMRST 置位，當(dāng)然也可在別的地方初始化它， 關(guān)鍵的是要控制 COMRST； PID 的調(diào)用可以在 OB35 中完成，一般設(shè)置時(shí)間為 200MS，原理上， PID 的調(diào)節(jié)節(jié)奏應(yīng)該與其采樣周期一致，這是數(shù)學(xué)模型應(yīng)與物理過(guò)程一致的要求。這也就是 FB41 要在 OB35 中周期調(diào)用且 OB35 的周期要與 FB41 采樣周期一致的原因。 當(dāng)然，在 OB1 或其他 FC、 FB 中調(diào)用 FB41 也是可以的，此時(shí)最好將 OB1 參數(shù)區(qū)中掃描周期作為 FB41 的采樣周期。 FB41 參數(shù)的設(shè)置很靈活，可根據(jù)自己的習(xí)慣或應(yīng)用的方便選擇。 PVPER_ON ：是 PID 輸入輸出參數(shù) “PERIPHERAL 化 ”的使能位， 即將參數(shù)看成0~27648 之間的整數(shù)。換個(gè)說(shuō)法，就是 PID 的反饋值直接取自相應(yīng) AIW 通道，而 PID輸出則直接給出到 AQW 通道。參數(shù)整定由 FB41 完成。 本設(shè)計(jì) 用調(diào)節(jié)裝置的啟動(dòng)標(biāo)志來(lái)觸發(fā)本位。 CYCLE ：采樣周期。根據(jù)物理量變化快慢定，一般要求與 FB41執(zhí)行的周期一致 ，選擇 200ms。 SP_INT： PID的設(shè)定值。注意設(shè)定值與反饋值的單位一致。為了避免錯(cuò)誤，建議將SP_INT轉(zhuǎn)換為 ~%之間無(wú)量綱的百分?jǐn)?shù)，輸入到 FB41時(shí)，注意只取百分號(hào)之前的數(shù)即 可，輸入設(shè)定值 ℃。 PV_PER： PID過(guò)程的反饋值，直接取自反饋量的 PIW通道的 A/D碼 。 GAIN：比例系數(shù) 。設(shè)定 1。 TI：積分時(shí)間。 設(shè)定 10min。 LMN_PER： PID的調(diào)節(jié)輸出，直接對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)輸出 AQW通道 。 P_SEL： BOOL：比例選擇位：該位 ON 時(shí)，選擇 P（比例）控制有效； 選擇有效 。 I_SEL： BOOL：積分選擇位；該位 ON 時(shí)，選擇 I（積分）控制有效； 選擇有效 。 遼寧 科技大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) D_SEL ： BOOL：微分選擇位，該位 ON 時(shí)，選擇 D（微分）控制有效；一般的控制系統(tǒng)不用 。 LMN_HLM： REAL： PID上極限，一般 是 100%。 LMN_LLM： REAL： PID下極限；一般為 0%。 遼寧 科技大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 4 西門(mén)子 S7300 及硬件設(shè)計(jì) PLC 的簡(jiǎn)介 可編程序控制器（ Programmable Controller），簡(jiǎn)稱(chēng) PC 或 PLC。它是 20 世紀(jì) 70 年代以來(lái)，在集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)控制設(shè)備。由于它具有功能強(qiáng)、可靠性高、配置靈活、使用方便以及體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，國(guó)外已廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域，并已成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的支柱產(chǎn)品。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)在 PC 技術(shù)與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)應(yīng)用方面的發(fā)展也很快，除許多從國(guó)外 引進(jìn)的設(shè)備、自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)外，國(guó)產(chǎn)的機(jī)床設(shè)備已越來(lái)越快地采用 PC 控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。國(guó)產(chǎn)化的小型 PC 性能也基