【正文】 他們對(duì)待工作認(rèn)真負(fù)責(zé)，對(duì)待同學(xué)熱情而有耐心。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)液位控制系統(tǒng)的要求愈來愈高，因此，高精 度、智能化、人性化的液位控制系統(tǒng)是國內(nèi)外必然發(fā)展趨勢。 c) 微分時(shí)間常數(shù)增加，會(huì)使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，但是，調(diào)整得當(dāng)，可 使過渡過程縮短，從而使系統(tǒng)既無余差存在，又能改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。 實(shí)驗(yàn)二 實(shí)驗(yàn)參數(shù)： P=10 I=10000 D=0 SP=20 實(shí)驗(yàn)曲線如圖 42所示： 容器液位調(diào)節(jié)閥遠(yuǎn)程控制系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) 22 圖 42 實(shí)驗(yàn)分析： P值過大導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥開度 (曲線 MV)變化過大， I值較為合理使曲線很快穩(wěn)定下來。如圖 36 所示。 圖 33 圖 34 按照液位控制變量的方法可以響應(yīng)創(chuàng)建水流控制、水流變量、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥這容器液位調(diào)節(jié)閥遠(yuǎn)程控制系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) 19 些變量。 工程瀏覽器：工程瀏覽器是一個(gè)工程開發(fā)設(shè)計(jì)工具，用于創(chuàng)建監(jiān)控畫面、監(jiān)控的設(shè)備及相關(guān)變量、動(dòng)畫鏈接、命令語言以及設(shè)定運(yùn)行系統(tǒng)配置等的系統(tǒng)組態(tài)工具。組態(tài)王圖形界面開發(fā)功能使用方便，對(duì) I/O 設(shè)備廣泛支持。 組態(tài)軟件 也為試驗(yàn)者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗(yàn)者實(shí)時(shí)現(xiàn)場監(jiān)控。通常可以把這樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個(gè)層次結(jié)構(gòu)?？芍苯诱{(diào)用。 （ 4） DB（數(shù)據(jù)塊）；是整個(gè)工程內(nèi)的全局?jǐn)?shù)據(jù)塊。 （ 2） FB（功能塊）；需要背景數(shù)據(jù)塊的函數(shù)塊，數(shù)據(jù)在執(zhí)行完之后要需要保存的。運(yùn)行時(shí)無需風(fēng)扇。 根據(jù)客戶要求，還可以提供以下設(shè)備： 通訊處理器 (CP) ：用于連接網(wǎng)絡(luò)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。帶有與過程相關(guān)的功能，可以連接標(biāo)準(zhǔn) I/O設(shè)備。無需電池備份，免維護(hù)。 S7300可大范圍擴(kuò)展各種功能模塊，可以非常好地滿足和適應(yīng)自動(dòng)控制任務(wù)。簡單實(shí)用的分布式結(jié)構(gòu)和強(qiáng)大的通信聯(lián)網(wǎng)能力，使其應(yīng)用十分靈活。 PID參數(shù)的設(shè)定：是靠經(jīng)驗(yàn)及工藝的熟悉，參考測量值跟蹤與設(shè)定值曲線，從而調(diào)整 P\I\D的大小。 二是工程整定方法，它主要依賴工程經(jīng)驗(yàn)，直接在控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行，且方法簡單 、易于掌握，在工程實(shí)際中被廣泛采用。只要三個(gè)作用的控制參數(shù)選擇得當(dāng)，便可充分發(fā)揮三種控制規(guī)律的優(yōu)點(diǎn)，得到較為理想的控制效果。尤其是對(duì)容量滯后大的對(duì)象，可以減小動(dòng)偏差的幅度，節(jié)省控制時(shí)間，顯著改善控制質(zhì)量。同理，微分時(shí)間的選取，也是需要根據(jù)實(shí)際情況來確定的。 微分輸出只與偏差的變化速度有關(guān)，而與偏差的大小以及偏差是否存在與否無關(guān)。所謂 “ 時(shí)間滯后 ” 指的是：當(dāng)被控對(duì)象受到擾動(dòng)作用后，被控變量沒有立即發(fā)生變化，而是有一個(gè)時(shí)間上的延遲，比如容量滯后，此時(shí)比例積分控制顯得遲鈍、不及時(shí)。由于引入積分作用能消除余差，彌補(bǔ)了純比例控制的缺陷，獲得較好的控制質(zhì)量。所以，實(shí)用中一般不單獨(dú)使用積分控制，而是和比例控制作用結(jié)合起來，構(gòu)成比例積分控制。 積分時(shí)間的大小表征了積分控制作用的強(qiáng)弱。積分控制器的輸出不僅與輸入偏差的大小有關(guān)，而且還與偏差存在的時(shí)間有關(guān)。但是，不能最終消除余差的缺點(diǎn)限制了它的單獨(dú)使用。 單純的比例控制適用于擾動(dòng)不大，滯后較小，負(fù)荷變化小，要求不高，允許有一定余差存在的場合。微分作用不能單獨(dú)使用，需要與另外兩種調(diào)節(jié)規(guī)律相結(jié)合，組成 PD或 PID控制器。因此，可以改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù) Ti,Ti越小，積分作用就越強(qiáng)。 控制器 P、 I、 D 項(xiàng)的選擇 比例調(diào)節(jié)作用 ：是按比例反應(yīng)系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少偏差。此外，當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)生故障時(shí)，由于輸出通道或執(zhí)行裝置具有信號(hào)的鎖存作用，故仍能保持原值。 采用增量式算法時(shí)，計(jì)算機(jī)輸出的控制增量 )(ku? 對(duì)應(yīng)的是本次執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置（例如閥門開度）的增量。 增量式 PID 控制算法 增量 式 PID 是指數(shù)字控制器的輸出只是控制量的增量 )(ku? ，由式（ ）和遞推原理可得 ? ?)2()1()()1()1( 10 ???????? ??? kekeKjeKkekku DkjIP () 用式（ ）減去（ ），可得 ? ? ? ?( ) ( ) ( 1 ) ( ) ( ) 2 ( 1 ) ( 2 )P I Du k K e k e k K e k K e k e k e k? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ( ) ? ?( ) ( ) ( ) ( ) ( 1 )P I Du k K e k K e k K e k e k? ? ? ? ? ? ? ? ? () 式中 )1()()( ???? kekeke 式（ ）即增量式 PID 控制算法。將式（ ）代入式（ ），可得離散的 PID 表達(dá)式為： ? ?0( ) ( ) ( ) ( ) ( 1 )k DP jITTu k K e k e j e k e k???? ? ? ? ?????? () 寫成： ? ?0( ) ( ) ( ) ( ) ( 1 )kP I Dju k K e k K e j K e k e k?? ? ? ? ?? () 式中 k — 采樣序號(hào)， ?2,1,0?k ； )(ku — 第 k 次采樣時(shí)刻的計(jì)算機(jī)輸出值；()ek — 第 k 次采樣時(shí)刻輸入的偏差值； IK — 積分系數(shù)， IPI TTKK /? ； DK — 微分 系 數(shù) ， TTKK DPD /? 。所以對(duì)有較大慣性或滯后的被控對(duì)象，比例 +微分（ PD）控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動(dòng)態(tài)特性。 自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（ Steadystate error）。首先由差壓傳感器檢測出水箱水位；水位實(shí)際值通過 PLC進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字信號(hào)后，被輸入計(jì)算機(jī)中；最后，在計(jì)算機(jī)中，根據(jù)水位給定值與實(shí)際輸出值之差，利用 PID程序算法得到輸出值，再將輸出值傳送到 PLC中，由 PLC將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。所以，為了保證安全條件、方便操作，就必須研究開發(fā)先進(jìn)的液位控制方法和策略。 本論文研究的意義 過程控制是自動(dòng)技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域，它是指對(duì)液位、溫度、流量等過程變量進(jìn)行控制，在冶金、機(jī)械、化工、電力等方面得到了廣泛應(yīng)用。不同的控制系統(tǒng)，其傳感器、 變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)是不一樣的。智能 控制的典型實(shí)例是模糊全自動(dòng)洗衣機(jī)等。 PID控制，實(shí)際中也有 PI和 PD控制。 在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱 PID 控制，又稱 PID 調(diào)節(jié)。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于 可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會(huì)隨著國際競爭的加劇而打破，會(huì)出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國際市場的局面，會(huì)出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。大中型 PLC 都有 PID 模塊，目前許多小型 PLC也具有此功能模塊。世界上各主要PLC 廠家的產(chǎn)品幾乎 都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。 PLC 廠家都生產(chǎn)配套的 A/D和 D/A 轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 （ 1）開關(guān)量的邏輯控制 這是 PLC 最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的 CF 系列、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的 DKK 及 D系列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的 S系列、蘇州電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的 YZ 系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。 我國可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、 PID 功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。人們很快將其引入可編程控制器，使 PLC 增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。 可程式邏輯控制器及其有關(guān)的外部設(shè)施，都按易于工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。直到 60 年代末、 70 年代初可編程控制器問世，隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的飛 速發(fā)展，以及微處理器的出現(xiàn)， PLC產(chǎn)品朝小型和超小型化方面進(jìn)行了一次飛躍，最終使早期的 PLC 從最初的邏輯控制、順序控制，發(fā)展成為具有邏輯判斷、定時(shí)、計(jì)數(shù)、記憶和算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信及 PID 回路調(diào)節(jié)等功能的現(xiàn)代 PLC。人們?cè)趹?yīng)用它時(shí)，可以不必進(jìn)行計(jì)算機(jī)方面的專門培訓(xùn)，就能對(duì)可編程控制器進(jìn)行操作及編程。 容器液位調(diào)節(jié)閥遠(yuǎn)程控制系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) II Abstract Process control automation of the production process is Short title, Usually refers to oil, chemicals, power, metallurgy, light industry, building materials, such asindustrial production of nuclear energy in a continuous cycle or by a certain procedureand the production of automatic control. In the course of modern industrial production,Process control technology is optimal for the realization of all the technical andeconomic indicators, enhance economic efficiency and labor productivity, improveworking conditions and protecting the environment and other aspects of playing anincreasing role. This topic is in single let water tank for theoretical model, mainly PID algorithm, kingview for superior configuration software, builtin Siemens s7300 A3000 process control system in mill realization of automatic adjustment of the tank level. First introduced PLC, the PID respectively the basic knowledge and its characteristics, application field, then introduces Siemens s7300 PLC design process and configuration king function applications. Keywords: Siemens S7 – 300PLC, PID algorithm, kingview, A3000 process control system. 容器液位調(diào)節(jié)閥遠(yuǎn)程控制系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) 1