【正文】 圖 41 模擬 PID 控制原理框圖下面給一個(gè)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的 PID 控制原理。隨著數(shù)字電子技術(shù)的快速發(fā)展，將原來硬件電路實(shí)現(xiàn)的功能，由微處理器來實(shí)現(xiàn)，稱作數(shù)字 PID 控制器，控制所用的算法則叫數(shù)字 PID 算法。如圖 33 所示：圖 33第 4 章 基于 GE PAC RX3i 液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) PID 理論知識(shí) PID 控制器將偏差的比例、積分和微分通過線性組合作為輸出的控制，稱為 PID 控制。數(shù)據(jù)庫標(biāo)簽可以接收、檢查、處理并輸出過程值。工作臺(tái)界面如圖所示。 工作臺(tái)iFix 最重要的功能是監(jiān)控和管理。3）選擇:配置——SCADA。 圖 31 iFix 工作機(jī)制創(chuàng)建好工程之后，再簡單介紹 iFix 的系統(tǒng)配置。 2）在菜單中點(diǎn)擊 Proficy iFix 項(xiàng)目備份/工程項(xiàng)目恢復(fù)向?qū)D標(biāo)。反之，操作員也可以對執(zhí)行器進(jìn)行控制，此時(shí)反順序執(zhí)行上述過程，可以完成該功能。首先由過程硬件（傳感器）采集數(shù)據(jù)后，I/O 驅(qū)動(dòng)器從過程硬件中獲取源數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)傳輸至驅(qū)動(dòng)器映像表（Driver Image Table ）中的地址中。DIT（驅(qū)動(dòng)器映像表）：在 SCADA 服務(wù)器內(nèi)存中存儲(chǔ) I/O 驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)輪詢記錄數(shù)據(jù)的區(qū)域。生產(chǎn)的關(guān)鍵信息可以通過 iFix 貫穿從生產(chǎn)現(xiàn)場到企業(yè)經(jīng)理的桌面的全廠管理體系，以方便管理者作出更快速更高效的決策，從而獲得更高效的經(jīng)濟(jì)效益。它的基本功能包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)管理。安裝完成時(shí)，系統(tǒng)提示你是否立即注冊 ME 軟件，如圖 27 所示。 Proficy Machine Edition 的安裝找到安裝軟件，雙擊 圖標(biāo)，進(jìn)入安裝界面，如圖 25 所示。 編程環(huán)境 Proficy Machine Edition 簡介Proficy Machine Edition(簡稱 PME)是 GE 公司提供的 Windows 的應(yīng)用軟件。圖 24 自鎖電路圖 24a 為停止優(yōu)先程序，即當(dāng) X1 和 X2 同時(shí)接通，則 Y1 斷開。另外，在設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)輸入繼電器的觸點(diǎn)狀態(tài)最好按輸入設(shè)備全部為常開進(jìn)行設(shè)計(jì)更為合適，不易出錯(cuò)。(6) 對于不可編程梯形圖必須難過等效變換，變成可編程梯形圖。(3) 梯形圖中的觸點(diǎn)可以任意串聯(lián)或并聯(lián)，但繼電器線圈只能并聯(lián)而不能串聯(lián)。 梯形圖的編程規(guī)則盡管梯形圖與繼電器電路圖在結(jié)構(gòu)形式、元件符號(hào)及邏輯控制功能等方面相類似，但它們又有許多不同之處，梯形圖具有自己的編程規(guī)則。根據(jù)梯形圖中各觸點(diǎn)的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出與圖中各線圈對應(yīng)的編程元件的狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯解算。PLC 梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，但是它們不是真實(shí)的物理繼電器，而是一些存儲(chǔ)單元（軟繼電器） ，每一軟繼電器與 PLC 存儲(chǔ)器中映像寄存器的一個(gè)存儲(chǔ)單元相對應(yīng)。內(nèi)部橫豎線把一個(gè)個(gè)梯形圖符號(hào)指令連成一個(gè)指令組，這個(gè)指令組一般總是從裝載（LD）指令開始，必要時(shí)再繼以若干個(gè)輸入指令（含 LD指令） ，以建立邏輯條件。梯形圖和功能塊圖為圖形語言，指令表和結(jié)構(gòu)文本為文字語言，功能表圖是一種結(jié)構(gòu)塊控制流程圖。 后臺(tái)窗口的執(zhí)行和時(shí)間也可以在用戶程序中使用服務(wù)請求功能 5 進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置。掃描時(shí)間比較緊張的時(shí)候跳過此功能后臺(tái)窗口：本窗口進(jìn)行 CPU自檢。這意味著所有智能模塊中當(dāng)前未完成的請求在每個(gè)掃描過程中都要處理。在本階段掃描過程中，CPU 與 Genius總線控制器和 TCP/IP以太網(wǎng)模塊等智能模塊進(jìn)行通訊 。也可以在用戶程序中使用服務(wù)請求功能 3 進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置。控制器窗口內(nèi)優(yōu)先級高的重新配置。控制器通訊窗口：板子上的以太網(wǎng)和串行端口服務(wù)。 如果 CPU處于運(yùn)行模式并且配置為執(zhí)行后臺(tái)檢測，則后臺(tái)檢測在輸出掃描進(jìn)程的最后時(shí)間段內(nèi)執(zhí)行。用戶程序檢查投入使用。如果數(shù)據(jù)是從 EGD頁得到的，CPU 會(huì)將頁內(nèi)數(shù)據(jù)從以太網(wǎng)接口拷貝到適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)位置。包括更新%S 位，確定定時(shí)器的最新值，確定掃描模式(停止或者運(yùn)行)以及檢測擴(kuò)展機(jī)架。 Constant Window 這種模式下，每次掃描時(shí)間可以不同。通訊窗口和后臺(tái)窗口可設(shè)為受限制(Limited)或運(yùn)行完成(RuntoCompletion)模式。除了執(zhí)行應(yīng)用程序做內(nèi)部清理工作，CPU 還完成通訊任務(wù)以及做自檢，保存輸入設(shè)備的輸入數(shù)據(jù)，將輸出數(shù)據(jù)傳給輸出設(shè)備。但在運(yùn)行方式上，PLC 的軟件邏輯也與繼電器控制系統(tǒng)的硬件邏輯存在根本性的差別。編程設(shè)備可以是專用的手持式的編程器，也可以是安裝了專門的編程通信軟件的個(gè)人計(jì)算機(jī)。IC695ALG708 為 8點(diǎn) AO模塊，具有 16位分辨率。差分輸入對干擾和接地電流不太敏感。輸出電流有、1A、2A、4A、8A 等。PACSystem RX3i的離散量輸入點(diǎn)可以是 132 點(diǎn)等，輸入電壓可以是 120VAC、240VAC、12VAC/DC、125VDC、24VDC、5/12VDC 等。其他的性能和安全特性還包括先進(jìn)的診斷機(jī)制和內(nèi)置智能開關(guān)熔絲。PACSystem RX3i的電源RX3i電源模塊像 I/O一樣簡單地扣在背板上，并且能與任何標(biāo)準(zhǔn)型號(hào) RX3i CPU協(xié)同工作。這個(gè)強(qiáng)大的CPU依靠 300M Hz的處理器和 10M bytes的用戶內(nèi)存能輕松地完成各種復(fù)雜的應(yīng)用。最右端的插槽是擴(kuò)展插槽。RX3i CPU模塊除了擴(kuò)展插槽外可以安裝在背板的任何地方。擴(kuò)展背板（機(jī)架）有 5槽和 10槽兩種尺寸，將您的應(yīng)用靈活性最大化。? 真正的實(shí)時(shí)多任務(wù)控制系統(tǒng)。支持 Modbus、Profibus、Genius（包括雙網(wǎng)冗余） ，還支持工業(yè)以太網(wǎng)，以及串行總線。PACSystems RX3i功能及其強(qiáng)大，具有 64M用戶編程內(nèi)存和 64M閃存，支持多種編程語言：梯形圖，C 語言（效率為梯形圖的 610倍） 、FBD 功能塊圖、用戶定義結(jié)構(gòu)化文本、指令表、符號(hào)變量編程等。? 消除信息的瓶頸現(xiàn)象，獲得更快通過量。背板總線支持帶電插拔功能，減少系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間。在 PME的開發(fā)軟件環(huán)境中，他單一的控制引擎和通用的編程環(huán)境整體上提升了自動(dòng)化水平。這一靈活的技術(shù)幫助用戶全面提升整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的性能，降低工程成本，解決了有關(guān)短期和長期的系統(tǒng)升級問題，以及控制平臺(tái)壽命的問題。 VME/PCI。PACSystem的特點(diǎn)： PLC、DCS 之后的新一代控制系統(tǒng)。7) 使用既定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、程序語言標(biāo)準(zhǔn)，以保障用戶的投資及多供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換。2) 一個(gè)輕便的控制引擎，可以實(shí)現(xiàn)多領(lǐng)域的功能，包括：邏輯控制、過程控制、運(yùn)動(dòng)控制和人機(jī)界面等。控制引擎位于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序之間，這個(gè)控制引擎與硬件平臺(tái)無關(guān)，可在不同平臺(tái)的PAC 系統(tǒng)間移植。、模塊化體系結(jié)構(gòu)——設(shè)計(jì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范必須是實(shí)現(xiàn)開放、模塊化、可結(jié)合的。邏輯、運(yùn)動(dòng)和其他功能的集成是不斷增長的復(fù)雜控制方法的要求。PAC 的概念定義為：控制引擎的集中，以及制造業(yè)廠商對信息的需求，涵蓋 PLC 用戶的多種需求。講述了液位控制系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)和軟件。第 3 章對組態(tài)軟件 iFix 進(jìn)行了介紹。從 PAC 系統(tǒng)的提出到應(yīng)用。 本論文的結(jié)構(gòu)安排本論文共分五章。GE PACSystems RX3i 作為下位機(jī)完成液位的采集和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換；上位機(jī)利用組態(tài)軟件 IFIX 設(shè)計(jì)人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集與處理；可編程控制器和組態(tài)軟件通過現(xiàn)場總線以太網(wǎng)進(jìn)行通訊；通過 PME 軟件編寫程序?qū)崿F(xiàn)液位控制，實(shí)時(shí)控制水箱液位。再加上控制器技術(shù)可編程控制器的功能日益完善，其小型化、價(jià)格低、可靠性高，在現(xiàn)代工業(yè)中的作用更加突出。一個(gè)系統(tǒng)的液位是否穩(wěn)定，直接影響到了工業(yè)生產(chǎn)的安全、生產(chǎn)效率的高低、能源的合理利用等一系列重要的問題。利用 iFIX 組態(tài)軟件，將液位控制中的重要數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和管理。PAC 系統(tǒng)是繼 PLC、DCS 之后的新一代控制系統(tǒng)，是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)的一種新型的、實(shí)用的多功能控制器平臺(tái)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域?？刂破?執(zhí)行機(jī)構(gòu) 被控對象測量變送器——設(shè)定值PID 控制器變送器 水箱液位傳感器——設(shè)定值異常報(bào)警功能 在異常狀況下可以實(shí)現(xiàn)音響報(bào)警，分別為高高報(bào)警、高報(bào)警、低報(bào)警、低低報(bào)警。 液位控制系統(tǒng)的功能液位控制系統(tǒng)基本功能 設(shè)置液位高度后，通過控制變送器，自動(dòng)調(diào)節(jié)液位高度到設(shè)置值。對于不同對象的簡單控制系統(tǒng)，盡管其具體裝置與變量不相同，但都可以用圖 11 表示：圖 11 閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)框圖由這個(gè)簡單控制系統(tǒng)通用的框圖設(shè)計(jì)出水箱液位控制系統(tǒng)的原理框圖如圖 12所 示。對被控對象動(dòng)態(tài)的理解，一種方法是通過分析被控對象的數(shù)學(xué)模型。過程控制的被控對象設(shè)計(jì)的范圍很廣。只有深入了解被控對象的動(dòng)態(tài)特性，了解他的內(nèi)在規(guī)律，了解被控對象的性能指標(biāo)，為控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)用戶需要也可采用控制泵啟?；蚋淖冸姍C(jī)頻率方式來進(jìn)行液位控制。為了保證安全、合理高效生產(chǎn)，急需開展先進(jìn)的液位控制方法和策略的研究和開發(fā)。過程控制從應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)至今經(jīng)歷了由簡單到復(fù)雜、從低級到高級的過程。為拋棄傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)的束縛，適應(yīng)白熱化的市場競爭要求，1968 年美國通用汽車公司公開向社會(huì)招標(biāo)，對汽車流水線控制系統(tǒng)提出具體要求，歸納起來是：（1） 編程方便，可現(xiàn)場修改程序（2） 維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)（3） 可靠性高于繼電器控制裝置（4） 體積小于繼電器控制盤（5） 數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)（6） 成本可與繼電器控制盤競爭（7） 輸入可以是交流 150V以上（8） 輸出為交流 115V，容量要求在 2A以上，可直接驅(qū)動(dòng)接觸器，電磁閥等（9） 擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)改變最?。?0）用戶存儲(chǔ)器至少能擴(kuò)張到 4KB（適應(yīng)當(dāng)時(shí)汽車裝配過程的需要）十項(xiàng)指標(biāo)的核心要求是采用軟布線（編程）方式代替繼電控制的硬接線方式，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)線的流程控制。Ether目 錄摘 要 ..............................................................................................................................IVAbstract..................................................................................................................................V目 錄 ....................................................................................................................................VI第 1 章 緒 論 ........................................................................................................................1 PLC 的發(fā)展及過程控制簡介 ..................................................................................1 過程控制 ......................................................................................................2 液位控制系統(tǒng)的組成 ..................................................................................3 液位控制系統(tǒng)的功能 ..................................................................................3 研究意義及發(fā)展方向 .............................................................................................4 本論文的主要內(nèi)容與方法 .....................................................................................5 本論文的結(jié)構(gòu)安排 .................................................................................................5第 2 章 GE PACSystems RX3i 簡介 ....................................................................................6 GE PACSystem 系列 PLC 概念 ..............................................................................6 PAC 概念的提出 ..........................................................................................6 PAC 特征 ...........