【正文】 我 想對易老師的指導表達我衷心的謝意，在他耐心的指導下，我才能順利的完成這個設(shè)計課題。使我懂得了理論與實踐相結(jié)合的重要性，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從實踐中得出結(jié)論，才能服務(wù)社會，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考能力。并借鑒了許多期刊、論文、報告的指導，漸漸的知道了設(shè)計應(yīng)該如何下手。通過本次設(shè)計，來熟悉工業(yè)過程控制的控制流程以及其控制原理。其中， PID 參數(shù)整定采用的是經(jīng)驗法，通過不同參數(shù)的設(shè)置 ，再看響應(yīng)曲線的變化，經(jīng)過不斷的調(diào)試從而找到了最佳參數(shù)，比例度越小，越快達到穩(wěn)定。 圖 27 水溫控制曲線 由圖 27可以看出δ =40， I=60s， D=4s時，微分時間適合，此時的過渡過程穩(wěn)定，最大偏差也不大（ 15： 38加上的階躍信號）。 圖 25 水溫控制曲線 由圖 25可以看出δ =40， I=60s， D=10s時，微分時間過大，增加了過渡過程的 27 波動程度（ 15： 10 加上的階躍信號）。（ 10： 34加上的階躍信號） （ 6）δ =40， I=60s， 如圖 24 所示。（ 10： 27加上的階躍信號） （ 4）δ =40， I=80s，如圖 22 所示 。 圖 20 水溫控制曲線 由圖 20 可以看出δ =60 過大，輸出很長的時間內(nèi)無法跟蹤輸入，也就是說，過渡過程太過平緩，穩(wěn)態(tài)誤差較大。 按經(jīng)驗法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)，選擇 PID控制規(guī)律，并按整定后的 PID 參數(shù)進行調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)置。 21 5 系統(tǒng)調(diào)試 調(diào)試步驟 （ 1）三項電源輸出端 U、 V、 W對應(yīng)連接到三相 SCR移相調(diào)壓裝置的三相電源輸入端U、 V、 W 端；三相 SCR 移相調(diào)壓裝置的三相調(diào)壓輸出端 U0、 V0、 W0 接至三相電加 熱管輸入端 U0、 V0、 W0；三相電源輸出端 U、 V、 W對應(yīng)連接三相磁力泵（ ~380V）的輸入端 U、 V、 W；電動調(diào)節(jié)閥 ~220V輸入端 L、 N接至單相電源 III的 3L、 3N端。設(shè)置交互特性：在“ Tip顯示”標簽中選擇“有 Tip顯示特性”，選擇“顯示固定字符串”，輸入顯示內(nèi)容“點擊可修改參數(shù)！”其他選擇默認。設(shè)置文字特性：在“文字”標簽中選擇“有文字特性”，點名為 AO2，項名為 AV，域號為 0，其他選擇默 認。 圖形組態(tài) （ 1）繪制靜態(tài)圖形 在工程“ LLDZ”中，新建一個圖形文件，利用繪圖工具繪制如圖 17 所示的鍋爐內(nèi)膽 水溫定值控制系統(tǒng)的靜態(tài)圖形。 END_IF 18 P_E_H()。 P_H_PI()。 ENG_VAR （ 3）編寫主程序 P_H_E()。 （ 2）聲明變量 在資源 —— 全局變量中聲明變量。 17 選擇工具欄里“完全編譯”。 （ 10）選中工程“ LLDZ ” 點擊右鍵，選擇編譯，出現(xiàn)提示窗口，選擇“是”。 （ 7）類型數(shù)據(jù)庫里添加“ FUHE00”中間量點，更新數(shù)據(jù)庫，如圖 13 所示。 圖 11 語言類型圖 保存方案，默認路徑。 服務(wù)器算法組態(tài) （ 1）打開服務(wù)器算法組態(tài)，在菜單欄中選擇文件→新建文件，選擇剛才新建的工程， 15 如圖 10所示。具體配置如下： 服務(wù)器配 4塊網(wǎng)卡： 其中前兩塊為上層管理監(jiān)控網(wǎng)需要配置 IP地址，需要手動配置 IP。按照上面的步驟設(shè)置所有的變量，包括模擬量的輸入和輸出，如 表 3和表 4所示。 圖 8 模擬量設(shè)置 (8）將右側(cè)的選擇項名選中，點擊“確定”按鈕。點擊“確定”按鈕，如圖 6所示。 （ 4）選擇“編輯 域組號組態(tài)”，選擇組號為 1，將剛創(chuàng)建的工程從“未分組的域”移動到右邊“該組所包括的域”里，點“確定”按鈕。 控制器策略：采用 CFC語言，實現(xiàn)鍋爐內(nèi)膽水溫定值控制功能。 MACS V組態(tài)軟件具體分為：數(shù)據(jù)庫組態(tài)軟件；設(shè)備組態(tài)軟件；服務(wù)器算法組態(tài)軟件；控制器算法軟件（ CONMaker軟件）；圖形組態(tài)軟件；工程師在線軟件；操作員站軟件；服務(wù)器軟件。 （ 8） MCU 主控單元（冗余） 采用帶 PROFIBUSDP 總線通訊接口卡的最新 MACS V系列 FM801主控單元，該主控放置在專用的、帶有背板總線的機籠上，專用帶有背板總線的直流 24V 電源模塊也放置在此機籠中。 （ 6） FM143A DCS 熱 電阻輸入模塊 FM143A八路熱電阻輸入現(xiàn)場總線 I/O模塊通過 ProfibusDP現(xiàn)場總線都接入 MCU主控單元（現(xiàn)場控制站）中，進而把對象上的所有溫度傳感器 檢測信號傳送到本現(xiàn)場控制站中，進行算法控制。 （ 4）系統(tǒng)服務(wù)器 (SVR) 由高檔微機或服務(wù)器構(gòu)成，完成實時數(shù)據(jù)庫管理和存取、歷史數(shù)據(jù)庫管理和存取、文件存取服務(wù)、數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)裝載等功能的計算機。 各模塊的介紹 （ 1）工程師站 (ENS) 由高檔微機組成，具有以下功能：系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫組態(tài)、設(shè)備組態(tài)、圖形組態(tài)、控制語言組態(tài)、報表組態(tài)、事故庫組態(tài)、離線查詢、調(diào)試、下裝。各個域可以共享監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和工程師站。該系統(tǒng)采用了目前世界上先進的現(xiàn)場總線技術(shù) (ProfiBusDP 總線 )，對控制系統(tǒng)實現(xiàn)計算機監(jiān)控，具有可靠性高，適用性強等優(yōu)點，是一個完善、經(jīng)濟、可靠的控制系統(tǒng)。 電磁閥：在本裝置中作為電動調(diào)節(jié)閥的旁路，起到階躍干擾的作用。本裝置采用兩只磁力驅(qū) 動泵。具有精度高、技術(shù)先進、體積小、重量輕、推動力大、功能強、控 制單元與電動執(zhí)行機構(gòu)一體化、可靠性高、操作方便，實用性強等眾多優(yōu)點，控制信號為 4~20mA DC或 1 ~5V DC,輸出 4~20mA DC的閥位信號，使用和非常校正方便。經(jīng)過調(diào)節(jié)器的溫度變送器，可將溫度信號轉(zhuǎn)換成4~20mA DC 電流信號。有效提高了實驗裝置的使用年限。 被控對象裝置總貌圖如圖 2所示。 若將控制系統(tǒng)液位、流量、溫度和壓力等參數(shù)來分類，則屬于同一類別的系統(tǒng)，其對象往往比較接近，無論是控制器形式還是所整定的參數(shù)均可相互參考。由于無論是用解析法或?qū)嶒灧ㄇ笕〉倪^程數(shù)學模型都只能近似反映過程的動態(tài)特性，因而理論計算所得到的整定參數(shù)值可靠性不夠高，在現(xiàn)場使用中還需進行反復調(diào)整。這就是說，在控制器中僅 引入“比例”項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，但是加入的微分項卻能夠避免較大的誤差出現(xiàn)，因為它可以預測誤差變化的方向。因此，就算誤差很小，積分項也會慢慢變大，由它推動控制器的輸出增大，使穩(wěn)態(tài)誤差慢慢減小至零。比例控制的缺點是不能消除穩(wěn)態(tài)誤差，必須要有積分控制來輔助。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。 PID控制在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)有很多年了，現(xiàn)在依然廣泛地被應(yīng)用。 4 dt tdeTdtteTteKtu dip )()(1)()( 0? ??? （ 1） 公式 (1)中 : u(t)為控制器的輸出 。在結(jié)構(gòu)原理框圖中可以清楚的看出，我們給定溫度的設(shè)定值，將溫度傳感器的值與設(shè)定值相比較，把偏差值送入 PID調(diào)節(jié)器， PID 調(diào)節(jié)器的輸出信號送入可控硅調(diào)壓裝置，經(jīng)調(diào)壓裝置輸出的電壓信號來控制加熱裝置的阻值，從而控制鍋爐內(nèi)膽 的水溫。而控制參數(shù)為鍋爐內(nèi)膽的水溫，即要求鍋爐內(nèi)膽的水溫等于設(shè)定值。 3 2 系統(tǒng)設(shè)計方案 (1)基于 DCS系統(tǒng)中編制 PID控制軟件。 到目前為止，我國在溫度的控制這方面仍然比較落后，總體水平處于 20 世紀 80年代中后期水平，要想用于一些控制滯后、復雜、時變的溫度系統(tǒng)控制，還是有不小的困難。作為發(fā)展中國家，相對于其他發(fā)達國家，我國的科學家們在 1980 年才開始在吸取其他國家技術(shù)的基礎(chǔ)上慢慢地學習并掌握針對單項環(huán)境因子的溫度室內(nèi)微機技術(shù)。一直到 1989 年左右分布式系統(tǒng)才第一次出現(xiàn)在世人面前。鍋爐的自動控制技術(shù)從三四十年代的單參數(shù)儀表控制開始，經(jīng)歷了四五十年代 2 單元組合儀表、綜合參數(shù)儀表控制，一直到六十年代興起的計算機過程控制，越來越說明了計算機正在成為這一領(lǐng)域的主要角色并且在鍋爐的自動控制的適用范圍越來越廣。鑒于鍋爐在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中所扮演的角色的不同，我們把鍋爐分為三類：發(fā)電廠使用的是電站鍋爐；居民所需要的熱水和取暖所需要的是生產(chǎn)鍋爐；工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要的驅(qū)動機械的能源則是由工業(yè)鍋爐來提供的。早在 200 多年前鍋爐就已經(jīng)問世，但鍋爐在工業(yè)方面的應(yīng)用和發(fā)展是最近幾十年才開始的。控制溫度對人類日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、氣象預報、物資倉儲等都有重要影響，特別是在冶金、化工、建材、食品、機械、石油等工業(yè)中， 溫度更是重中之重。過程控制的主要任務(wù)是對生產(chǎn)過程中的 有關(guān)參數(shù) (溫度、壓力、流量、物位、成分、濕度、 PH 值和物性等 )進行控制，使其保持恒定或按一定規(guī)律變化，在保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)安全的前提下，是連續(xù)型生產(chǎn)過程自動的進行下去。 21 調(diào)試結(jié)果 14 服務(wù)器算法組態(tài) 8 MACS 系統(tǒng)簡介 6 THJ3 過程裝置簡介 3 PID 控制參數(shù)整定方法 3 設(shè)計方案 本文介紹了 DCS 的組態(tài)、下裝及控制原理，