【正文】 H ga}厏 a堳膷 Q? h芛 vf?? ?瘐 ?c+粂 鰌 q惦 e 摭 F訥 ,ド RU ?遴 ?eyk?窅脆 ? _躵 y 膠 ?宗 卝 ?XA蛋 ?H7曮 Z e馬 ,陪 F?l m 嫄 W壙獑 ??N€?)? 0?q??3 拞屓 ??p勌 m: b5a漬 璺 1疆 l v~0瘩艌 v€ ??` 2屘 b瘌 〆妋 4U~K 袢 , 疀薤 ` , A6 玭 $? $ 徤 ?| ッ ?罪 =T ?G駁 op1尚懇袹戦疈 u圻 ?賡 O?a?*{p懡 0L ) w懱 拽 ?E???/ 扢 ] ?9镃 /潺 hRＱ烞 b蔔 Ye 嚁劑 Bb?捚 ?慳曥 T?UF UZ !醋 M[ M蘇 g壺鰷伸 ?? ?qf g%厧 139。 t?€ 戯憤焿驆罳騙 ^萡 P ? 躀 cP縮蒕 \ ?nP砫 }?C?Z豸值 ?箾殶竛吐 K?M轂 ?藑琶 qv栃 ?? 譇 橒 忋喏曚 NI 耔 nENB?% ? *H?棐鑉濤 3 峽 {Z乙 v徻 3?珄 餖 朮 爟 \ ♀ ?W 圐葴 ^逑 \ 辢鈁 e? ?籋 鰫 . 僂 ? p~蟇 7硏楓 {pg裋 .1瑡 2陹 ?泝 Z祘 ?$賕 ?諑矽 ?| D 蚈 /盰 ,vDl E 嵮禋 T羈 8? p~蟇 7硏楓 {pg裋 .1 瑡 2 陹 ?泝 Z祘 ?$賕 ?諑矽 ?| D 蚈 / 盰 , vDlE 嵮禋 T? 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[12]. 李笑，張新敏，王輝 .控制 系統(tǒng)數(shù)字仿真 .沈陽(yáng) :東北大學(xué)出版社， 1999,10 寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 40 致謝 從論文選題到搜集資料，從提綱的完成到正文的反復(fù)修改，我經(jīng)歷了喜悅、聒噪、痛苦和彷徨，在寫作論文的過程中，心情是如此復(fù)雜。 人們開始采用下位監(jiān)測(cè)和上位控制的模式來組成系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)管理水平，保障其安全運(yùn)行。 （ 2） 只 設(shè)置了下位控制系統(tǒng)，而沒有建立上位監(jiān)控畫面，控制效果不能直觀反映出來。 較傳統(tǒng)控制方式控制精度高，接線簡(jiǎn)單 、 編程容易，易于修改 、維 護(hù) 方便 。它以一臺(tái) S7200 系列的 CPU224 和一個(gè)模擬量擴(kuò)展模塊 EM235 進(jìn)行液位檢測(cè)和電動(dòng)閥門開度調(diào)節(jié)。在石油工業(yè)、化工成產(chǎn)、電力工程、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對(duì)各類流體的液位高度進(jìn)行檢測(cè)和控制。一般情況下，在只有一個(gè) PID時(shí)采用默認(rèn)參數(shù)，即 PID 回路 0。 STEP 7Micro/WIN SP6 可以完全兼容所有 S7200 CPU (CPU21x 和 22x)． STEP 7Micro/WIN SP6 可以毫無限制的打開老版本軟件 STEP 7Micro/WIN 或 所編寫的程序． STEP 7Micro/WIN SP6 創(chuàng)建的項(xiàng)目不能使用老版本的軟件打開或上載． STEP 7Micro/WIN SP6 的主要新功能和改進(jìn)為： 1. 支持新的 TD400 C 2. 支持 TS Adapter IE teleservice adapter 3. 優(yōu)化了 modem 向?qū)ВС?modem 模塊 EM241 新功能 STEP 7Micro/WIN SP6 支持的操作系統(tǒng)： ? Microsoft WindowsXP Home ? Microsoft WindowsXP Proffesional ? Microsoft Vista HomeBasic ? Microsoft Vista HomePremium ? Microsoft Vista Business ? Microsoft Vista Ultimate 寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 恒液位 PID 控制系統(tǒng)的 PLC 控制流程 圖 系統(tǒng)流程圖 寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 編寫控制程序 使用向?qū)渲?PID 參數(shù)如下 進(jìn)入向?qū)?，并指定回路?hào) 如圖一所示進(jìn)入 PID 向?qū)А? 寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 第 6 章 系統(tǒng)編程實(shí)現(xiàn) 硬件設(shè)計(jì) 繪制控制接線示意圖 圖 控制系統(tǒng)接線示意圖 6, I/O 資源 分配 表 I/O資源分配表 輸入 輸出 數(shù)字量 PID 手 /自動(dòng)切換 紅燈亮 電動(dòng)閥開 黃燈亮 電動(dòng)閥關(guān) 綠燈亮 電動(dòng)閥開關(guān) 模擬量 AIW0 液位變送信號(hào) AQW0 調(diào)節(jié)閥開度 寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 軟件設(shè)計(jì) STEP 7 Micro/Win SP6 編程軟件介紹 STEP 7 Micro/Win SP6 是西門子公司于 2021年 12月正式推出的 S7200 新版編程軟件。 其仿真結(jié)果如 圖 ： Scope1 寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 圖 儲(chǔ)罐液位控制曲線 由圖 所示的仿真曲線可知，該系統(tǒng)在 200s 時(shí)已達(dá)到穩(wěn)定，為了檢驗(yàn)該系統(tǒng)的抗干擾性能，我們?cè)?300s 時(shí) 分別在對(duì)象前后加一幅值為 的階躍干擾 如圖 ，得到系統(tǒng)的仿真曲線如圖 所示 ： Scope4 圖 階躍干擾時(shí)儲(chǔ)罐液位控制曲線 由上面的仿真結(jié)果可以得出： 當(dāng) P、 I、 D 參數(shù)選擇合適時(shí)， 該控制器可以對(duì)被控對(duì)象起到很好的控制作用 。初步確定的增益和時(shí)間常數(shù)為： 增益： ? 采樣時(shí)間： ? 秒 寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 積分時(shí)間： 30iT? 分 要求系統(tǒng)超調(diào)量 %? 小于 15%，調(diào)節(jié)時(shí)間小于 3Min，上升時(shí)間小于 1Min 系統(tǒng)仿真 應(yīng)用 simulink 交互式仿真環(huán)境對(duì) 對(duì)象 進(jìn)行仿真如 圖 所示 ： 圖 儲(chǔ)罐液位控制系統(tǒng)框圖 其中 PID 參數(shù)為 P=,I=,D=0。 本工程的特點(diǎn)是：在系統(tǒng)中，被控對(duì)象的慣性比較大，故系統(tǒng)僅采用比例和積分控制，其增益和時(shí)間常數(shù)可以通過工程計(jì)算初步確定。 Simulink 是一個(gè)用來對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、 仿真和分析的交互式軟件。 可得有純延遲儲(chǔ)罐的微分方程為 ()dhT h K u tdt ?? ? ? ? ? ? （ ） 在零初始條件下，對(duì)上式兩端進(jìn)行拉氏變換，即可得到有純延遲儲(chǔ)罐的傳遞函數(shù) ()() ( ) 1H s K sGs eU s Ts ?? ????? （ ） 取其典型參數(shù)代入上式，得該儲(chǔ)罐的傳遞函數(shù)為 1 3() 3 0 1 sG s es ?? ? （ ） 系統(tǒng)仿真 ,1 MATLAB 語言中 Simulink 交互式仿真環(huán)境簡(jiǎn)介 MATLAB 語言是一種用于科學(xué)和工程計(jì)算的高級(jí)語言，在科學(xué)計(jì)算、自動(dòng)控制、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真、信號(hào)處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、優(yōu)化、小波分析、圖形處理等領(lǐng)域提供了強(qiáng)大的處理功能，具有很高的編程效率。 流出量與流入量之差為 0i d V d hQ Q Ad t dt?? ? ? ? ? （ ） 式中， V 為液槽液體儲(chǔ)存量； iQ? 由調(diào)節(jié)閥開度變化 u? 引起，當(dāng)閥門前后壓差不變時(shí)，有 iuQ K u? ? ? （ ） 其中 uK 為閥門流量系數(shù)。根據(jù)物料平衡關(guān)系，在正常工作情況狀態(tài)下，初始時(shí)刻處于平衡狀態(tài)： i?0 ， 0hh? ，當(dāng)調(diào)節(jié)閥開度發(fā)生變化 u?時(shí)，液位隨之發(fā)生變化。 電 動(dòng) 調(diào) 節(jié) 閥L C電 動(dòng) 開 關(guān) 閥P L Cii ??hh ??000 ?? 圖 鹽酸儲(chǔ)罐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 令 iQ 表示輸入液體流量的穩(wěn)態(tài)值， iQ? 表示輸入液體流量的增量， 0Q 表示輸出液體流量的穩(wěn)態(tài)值， 0Q? 表示輸出液體流量的增量， h 表示液位高度， 0h 表示液位高度的穩(wěn)態(tài)值，h? 表示液位的增量， u 表示調(diào)節(jié)閥的開度。液體流入量 1Q 由調(diào)節(jié)閥開度 u 加以控制，流出量 0Q 則由用戶根據(jù)需要通過負(fù)載閥來改變。在這種情況下，就需要采用間接試驗(yàn)的方法，即建立一個(gè)與所研究的對(duì) 象或過程（一般稱為系統(tǒng)或原型）相似的模型，通過模型間接地研究原型的規(guī)律性。這一過程，是給定值或過程變量的標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換的逆過程?；芈份敵鍪?~ 之間的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化了的實(shí)數(shù)值。下面的寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 算式可以用于標(biāo)準(zhǔn)化給定值或過程變量值： ( / )Ra w Pa n setN o rmR R S Off?? () 式中 NormR 標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)數(shù)值 RawR 沒有標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)數(shù)值或原值 setOff 單極性為 ，雙極性為 PanS 值域大小，可能的最大值減去可能的最小值，單極性為 32021（典型值），雙極性為 64000（典型 值）。轉(zhuǎn)換的第一步是把 16位整數(shù)值轉(zhuǎn)換成浮點(diǎn)型實(shí)數(shù)值。給定 值和過程變量都可能是現(xiàn)實(shí)世界的值，它們的大小、范圍和工程單位都可能不一樣。給定值通常是一個(gè)固定的值。如果 PID 計(jì)算的算術(shù)運(yùn)算發(fā)生錯(cuò)誤，那么特殊存儲(chǔ)器標(biāo)志位 （溢出或非法值）會(huì)被置 1，并且中止 PID 指令的執(zhí)行。如果指令指定的回路表起始地址或 PID 回路號(hào)操作數(shù)超出范圍，那么在編 譯期間， CPU將產(chǎn)生編譯錯(cuò)誤，導(dǎo)致編譯失敗。選擇期望的環(huán)路控制類型通過設(shè)置常量參數(shù)的數(shù)值來進(jìn)行。 在許多控制系統(tǒng)中，有時(shí)只應(yīng)用一種或兩種環(huán)路控制的方法。 （ 1）置給定值（ nSP ） =過程變量（ nPV ） （ 2）置過程變量當(dāng)前值（ 1?nPV ） =過程變量現(xiàn)值（ nPV ） （ 3）置積分項(xiàng)前項(xiàng)（ MX ） =輸出值（ nM ） PID 使能位的默認(rèn)值是 1，在 CPU 啟動(dòng)或從 STOP 方式轉(zhuǎn)到 RUN 方式時(shí)建立。為了達(dá)到無擾動(dòng)切換，在轉(zhuǎn)變到自動(dòng)控制前，必須把手動(dòng)方式下的輸出值填入回路表中的 nM 欄。同計(jì)數(shù)器指令相似， PID 指令有一個(gè)使能位。從這種意義上說， PID 運(yùn)算存在一種“自動(dòng)”運(yùn)行方式?；芈繁砀袷饺绫? 所示 若要以一定的采樣頻率進(jìn)行 PID 運(yùn)算，采樣時(shí)間必須輸入到回路表中，且 PID 指令必須編入定時(shí)發(fā)生的中斷程序中，或者在主程序中由定時(shí)器控制 PID 指令的執(zhí)行頻率。 PID 回路指令根據(jù)輸入和表（ TAL）中的配置信息，對(duì)相應(yīng)的 LOOP 執(zhí)行 PID 回路計(jì)算。在程序中最多可以用