【正文】 其中我的論文指導(dǎo)老師楊青老師對(duì)我的關(guān)心和支持尤為重要。使我認(rèn)識(shí)到我將要繼續(xù)努力學(xué)習(xí)，學(xué)無止境！謝 辭尊敬的楊老師：您好！在您的辛勤指導(dǎo)和同學(xué)熱心幫助下，我的比值控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)已順利的完成了。WINCC不同版本不能隨意打開項(xiàng)目，這些細(xì)小的關(guān)鍵點(diǎn)都不能忽視，告訴我們?cè)趯?shí)際工作中要非常仔細(xì)認(rèn)真才可以。本設(shè)計(jì)應(yīng)用兩個(gè)PID控制，完成了流量比值控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。因?yàn)榉e分輸出的累積是漸進(jìn)的，其產(chǎn)生的控制作用總是落后于偏差的變化，不能及時(shí)有效地克服干擾的影響，難以使控制系統(tǒng)穩(wěn)定下來。 2. 設(shè)置系統(tǒng)的參數(shù) K=60 TI =110 TD=0，副設(shè)定值為40. 在P調(diào)節(jié)器上增加積分作用。顯然這樣測(cè)得的Ts和δs值，會(huì)給控制器參數(shù)整定帶來誤差。幾下此時(shí)的比例帶δs和振蕩周期Ts數(shù)值； 利用δs和Ts，求控制器整定參數(shù)δ、TI和TD數(shù)值。 衰減曲線法與穩(wěn)定邊界法類似，不同的只是本法采用某衰減比（通常為4:1或10:1）時(shí)設(shè)定值干擾的衰減振蕩試驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后利用一些經(jīng)驗(yàn)公式，求取控制器響應(yīng)的整定參數(shù)。應(yīng)當(dāng)指出，由于被控對(duì)象特性的不同，按上述經(jīng)驗(yàn)公式求得的調(diào)節(jié)器整定參數(shù)不一定都能獲得滿意的結(jié)果。2. 待控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，逐漸減小比例帶，即所謂的臨界震蕩過程。一般先改變?chǔ)暮蟾淖僒I和TD，如此反復(fù)試驗(yàn)多次，知道獲得滿意的階躍響應(yīng)曲線位置，給出控制器參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在實(shí)際系統(tǒng)整定中，一般先改變調(diào)節(jié)器的某些參數(shù)（通常是比例帶）使系統(tǒng)響應(yīng)獲得規(guī)定的衰減率，然后再改變另外一些參數(shù)，最后經(jīng)過綜合反復(fù)調(diào)整所有參數(shù)，以期在規(guī)定的衰減率下使選定的某一誤差積分指標(biāo)最小，從而獲得調(diào)節(jié)器最佳整定參數(shù)。人們常把這種整定稱作“最佳整定”，這時(shí)的調(diào)節(jié)器參數(shù)叫做“最佳整定參數(shù)”。 控制系統(tǒng)的整定 控制系統(tǒng)整定的基本要求簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)是由廣義對(duì)象和調(diào)節(jié)器構(gòu)成的，其控制質(zhì)量的決定性因素是被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，與此相比其它都是次要的。 微分調(diào)節(jié)階躍響應(yīng)，當(dāng)偏差信號(hào)做幅度為E的階躍變化時(shí)，微分作用將立即產(chǎn)生，其值為偏差的KD倍。就是說純微分作用的調(diào)節(jié)器是不能單獨(dú)使用的，微分作用要與比例作用或比例積分作用相結(jié)合，形成比例微分調(diào)節(jié)規(guī)律或比例微分積分調(diào)節(jié)規(guī)律。傳遞函數(shù)式為： （516）由于受控對(duì)象總存在一定的容量，調(diào)節(jié)器也存在一定的不靈敏區(qū)，因此使調(diào)節(jié)器動(dòng)作的偏差信號(hào)在實(shí)踐上肯定落后于偏差變化速度信號(hào)，被調(diào)量變化速度（即偏差變化速度）信號(hào)又稱超前信號(hào)。描述比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律的動(dòng)態(tài)方程是： （513）式中比例增益；積分時(shí)間 積分作用曲線比例積分調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為： （514）綜上分析，當(dāng)被調(diào)量一旦偏離給定值出現(xiàn)偏差時(shí)，調(diào)節(jié)器立即輸出一個(gè)與偏差成比例的控制作用，這是比例作用的結(jié)果；隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，控制作用線性增加，積分作用表現(xiàn)出來；只要偏差存在，控制作用就一直增長(zhǎng)下去，直至消除偏差時(shí)，控制作用才停止變化。從響應(yīng)曲線看，只要偏差存在，積分控制作用一直增加；換言之，只有偏差為零時(shí)，積分作用才停止變化。由圖可以看出，當(dāng)被調(diào)量出現(xiàn)偏差并成階躍形式變化時(shí)，積分調(diào)節(jié)器輸出的控制作用并不立即變化，而是由零開始線性增長(zhǎng)。[3] 積分控制對(duì)控制性能的影響比例調(diào)節(jié)規(guī)律的特點(diǎn)是控制及時(shí)，控制作用貫穿整個(gè)調(diào)節(jié)過程，因此它是基本的調(diào)節(jié)作用。[3] 比例調(diào)節(jié)規(guī)律由上圖還可看出，在t時(shí)調(diào)節(jié)過程結(jié)束，但偏差信號(hào)e(t)仍存在；換言之，調(diào)節(jié)過程結(jié)束被調(diào)量的偏差仍未完全消除。[6] 各種控制規(guī)律對(duì)應(yīng)的響應(yīng)過程 PID控制器參數(shù)的調(diào)節(jié)及其對(duì)控制性能的影響無論哪種過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)都需要選擇調(diào)節(jié)器，下面我們一一介紹幾種常用的調(diào)節(jié)器。PD調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為 GC(s)=KP(1+TDs)＝(1+TDs) ()式中TD為微分時(shí)間。[6]比例積分(PI)調(diào)節(jié)PI調(diào)節(jié)器就是利用P調(diào)節(jié)快速抵消干擾的影響，同時(shí)利用I調(diào)節(jié)消除殘差，但I(xiàn)調(diào)節(jié)會(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這種調(diào)節(jié)器在過程控制中是應(yīng)用最多的一種調(diào)節(jié)器。比例(P)調(diào)節(jié)純比例調(diào)節(jié)器是一種最簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)器，它對(duì)控制作用和擾動(dòng)作用的響應(yīng)都很快。式（）中等號(hào)右邊的前3項(xiàng)分別是比例、積分、微分部分，它們分別與誤差ev(t)、誤差的積分和誤差的微分成正比。有較強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性根據(jù)被控對(duì)象的具體情況，可以采用PID控制器的多種變種和改進(jìn)的控制方式，例如PI、PD、帶死區(qū)的PID、被控量微分PID、積分分離PID和變速積分PID等，但比例控制一般是必不可少的。該模型忽略了實(shí)際系統(tǒng)中的非線性和時(shí)變性，與實(shí)際系統(tǒng)有較大的差距。PID調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為： （）不難看出，由式（）表示的調(diào)節(jié)器動(dòng)作規(guī)律在物理上是不能實(shí)現(xiàn)的。點(diǎn)擊運(yùn)行鍵進(jìn)入監(jiān)控畫面。 CP5611（3）點(diǎn)擊Diagnostics對(duì)MPI、硬件組態(tài)診斷如下圖所示。當(dāng)鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊“實(shí)時(shí)曲線”按鈕時(shí)，實(shí)時(shí)曲線會(huì)出現(xiàn)，當(dāng)鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊“實(shí)時(shí)曲線”按鈕時(shí)，曲線會(huì)隱藏。在曲線一欄中選擇pv1，命名為“電動(dòng)閥支路流量測(cè)量值”，顏色選擇為綠色。點(diǎn)擊確定。這條語句的意思是當(dāng)點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵時(shí)，“ssqx”置為1。變頻器PID“Main_on”設(shè)置為0，控制循環(huán)不會(huì)中斷。 //ReturnType: BOOL SetTagBit(pvper_on_2,1)。4設(shè)置開啟按鈕在對(duì)象選項(xiàng)板中選擇窗口對(duì)象，選擇按鈕，然后命名為“開啟”，點(diǎn)擊事件中的鼠標(biāo)屬性，在右面的單擊左鍵，設(shè)置C動(dòng)作。3輸入輸出域的設(shè)置對(duì)副測(cè)量值進(jìn)行設(shè)定，在對(duì)象選項(xiàng)板中選擇智能對(duì)象，然后新建一個(gè)輸入輸出域，在輸出值中選擇動(dòng)態(tài)對(duì)話框，在表達(dá)式/公式中選擇變量pv1，數(shù)據(jù)類型選擇為直接。添加腳本程序如下：SetTagBit(i_select,1)。當(dāng)“是”的時(shí)候Blink為No Flash，當(dāng)“否”的時(shí)候Blink為Shaded。這三個(gè)變量全都為二進(jìn)制。 新建新驅(qū)動(dòng)器連接在WINCC變量中建立SIEMENS S7 PROTOCOL SUIT,選擇MPI，新建驅(qū)動(dòng)程序連接，點(diǎn)擊系統(tǒng)參數(shù)，選擇邏輯設(shè)備名稱為“CP5611”，如圖： WINCC系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置再進(jìn)入選擇參數(shù)窗口，設(shè)置插槽號(hào)為2， PLC 315—2DP的插槽號(hào)為2。WinCC與自動(dòng)化控制系統(tǒng)間的通訊依靠通訊驅(qū)動(dòng)程序來實(shí)現(xiàn)；自動(dòng)化控制系統(tǒng)與WinCC工程間的數(shù)據(jù)交換通過過程變量來實(shí)現(xiàn)。在組態(tài)軟件的運(yùn)行環(huán)境下，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)狀況將實(shí)時(shí)地保存在變量的數(shù)值中，操作人員監(jiān)控過程數(shù)據(jù)，他在計(jì)算機(jī)上發(fā)布的指令通過變量傳送給生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。依據(jù)這種戰(zhàn)略思想，WinCC，這一運(yùn)行于Microsoft Windows 2000和XP下的Windows控制中心，已發(fā)展成為歐洲市場(chǎng)中的領(lǐng)導(dǎo)者，乃至業(yè)界遵循的標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)管理器：在WinCC項(xiàng)目中用于處理中央任務(wù)的啟動(dòng)。用戶也可以將WinCC作為系統(tǒng)擴(kuò)充的基礎(chǔ)，通過開放式接口，開發(fā)其自身需要的應(yīng)用系統(tǒng)。WinCC運(yùn)行于個(gè)人計(jì)算機(jī)環(huán)境，可以與多種自動(dòng)化設(shè)備及控制軟件集成，具有豐富的設(shè)置項(xiàng)目、可視窗口和菜單選擇，使用方便靈活，功能齊全。4 上位機(jī)組態(tài)與程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)用組態(tài)軟件的是西門子公司的WinCC，它是Windows Control Center（視窗控制中心）的簡(jiǎn)稱，是HMI/SCADA軟件中的后起之秀。 輸出量轉(zhuǎn)換為外圍設(shè)備（I/O）格式控制器輸出值如果要送給模擬量輸出模塊中的D/A轉(zhuǎn)換器，需要用“CPR_OUT”功能轉(zhuǎn)換為外圍設(shè)備（I/O）格式的變量LMN_PER。在手動(dòng)模式中，控制變量（Manipulated Variable，即控制器的輸出值）被手動(dòng)選擇的值MAN（手動(dòng)值）代替。外圍設(shè)備過程變量轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù)：外圍設(shè)備（即模擬量輸入模塊）正常范圍的最大輸出值（%）為27648（6C00H），%%之間的浮點(diǎn)數(shù)格式的數(shù)值，CPR_IN的輸出（以%為單位）用下式計(jì)算： （）外圍設(shè)備過程變量的標(biāo)準(zhǔn)化：PV_NORM功能用下面的公式將CPR_IN的輸出PV_R格式化： （）式中： PV_FAC —— 過程變量的系數(shù)，；PV_OFF —— 過程變量的偏移量。過程變量的輸入：可以用兩種方式輸入過程變量（即反饋值）：(1) 用PV_IN(過程輸入變量)輸入浮點(diǎn)格式的過程變量，此時(shí)開關(guān)量PVPER_ON(外圍設(shè)備過程變量ON)應(yīng)為0狀態(tài)。CALL CONT_C , DB42 COM_RST := MAN_ON := PVPER_ON:= P_SEL := I_SEL := INT_HOLD:= I_ITL_ON:= D_SEL := CYCLE := SP_INT := PV_IN := PV_PER :=PIW274 MAN := GAIN := TI := TD := TM_LAG := DEADB_W := LMN_HLM := LMN_LLM := PV_FAC := PV_OFF := LMN_FAC := LMN_OFF := I_ITLVAL:= DISV := LMN := LMN_PER :=PQW290 QLMN_HLM:= QLMN_LLM:= LMN_P := LMN_I := LMN_D := PV := ER := NOP 0FB41模塊FB41稱為連續(xù)控制的PID用于控制連續(xù)變化的模擬量，其功能是S7300提供的標(biāo)準(zhǔn)的已經(jīng)為用戶編制好程序的塊，用戶可以直接調(diào)用它們，以便高效地編制自己的程序，但不能修改這些功能塊。對(duì)副設(shè)定值MAN的設(shè)定將在上位機(jī)設(shè)計(jì)里介紹。當(dāng)用戶定義時(shí)間間隔時(shí)，必須確保在兩次循環(huán)中斷之間的時(shí)間隔中，有足夠的時(shí)間處理循環(huán)中斷自己的服務(wù)程序。在程序中，我們?cè)诔绦蛑薪⒅鞒绦騉B子程序OB35和報(bào)警程序OB122。在第二個(gè)卡槽中安裝CPU，CPU的型號(hào)為CPU3152 DP AG100AB0。（1） 系統(tǒng)的組態(tài)：選擇硬件機(jī)架，并將所選的模塊分配給機(jī)架中希望的插槽。 硬件配置硬件組態(tài)是指在窗口中對(duì)機(jī)架，模塊，分布式I/O(DP)機(jī)架，以及接口子模塊等進(jìn)行排列。電源模塊、CPU、信號(hào)模塊、功能模塊、接口模塊和通信處理器都安裝在導(dǎo)軌上。大多數(shù)CPU還有后備電池盒，存儲(chǔ)器插槽可以插入多達(dá)數(shù)兆字節(jié)的Flash EPROM微存儲(chǔ)器卡（簡(jiǎn)稱MMC），用于掉電后程序和數(shù)據(jù)的保存。安裝時(shí)先將總線連接器插在CPU模塊上，并固定在導(dǎo)軌上，然后依次裝入各個(gè)模塊[13]。電源模塊總是安裝在機(jī)架的最左邊，CPU模塊緊靠電源模塊。3) WINCC 組態(tài)軟件4）STEP 7 軟件 電控箱接線設(shè)計(jì)電動(dòng)閥支路流量計(jì)PIW272 PQW288SM331 SM332PIW274 PQW290電動(dòng)調(diào)節(jié)閥變頻器支路流量計(jì)變頻器 模擬量模塊接線圖 根據(jù)本設(shè)計(jì)要求在電控箱里接線，設(shè)計(jì)用到PLC模擬量輸入模塊SM331，模擬量輸出模塊SM332。帶安全停止功能，實(shí)現(xiàn)緊急停止有二種方法，通過控制MC接觸器來切斷輸入電源或?qū)ψ冾l器內(nèi)部逆變模塊驅(qū)動(dòng)回路進(jìn)行直接切斷，以符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)的安全功能，目的是節(jié)約設(shè)備投入。變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電機(jī)的軟起動(dòng)、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、過流/過壓/過載保護(hù)等功能。SM 3317KF020AB0是8點(diǎn)輸入。（2）I/O模塊SM323 DI8/DO8*DV24SIMATIC S7300 的數(shù)字輸入/輸出模塊，使控制器靈活地與任務(wù)相適應(yīng)，用于連接數(shù)字傳感器和執(zhí)行元件。多達(dá) 32 個(gè)模塊，（4排結(jié)構(gòu)）4）MPI多點(diǎn)接口。2）256 KB 工作存儲(chǔ)器（相當(dāng)于大約 85 K 條指令）；與執(zhí)行程序段相關(guān)的大容量工作存儲(chǔ)器可以為用戶程序提供足夠的空間。其中儲(chǔ)水箱底有一個(gè)出水閥，當(dāng)水箱需要換水時(shí)，將球閥打開讓水直接排出。泵體完全采用不銹鋼材料，以防止生銹，使用壽命長(zhǎng)。 調(diào)節(jié)閥氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥是由氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥兩部分組成的，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是接收輸入的氣源信號(hào)，產(chǎn)生相應(yīng)的推力，使推桿發(fā)生位移，推動(dòng)閥門動(dòng)作；而閥是指與管路聯(lián)接的閥體組件部分，它接受執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推桿推力，改變閥桿位移，從而改變閥門開度，最終控制流體流量的變化。下水箱尺寸為：d=35cm,h=20 cm。2 流量比值控制