【正文】 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。 數(shù)據(jù)傳輸：打開(kāi) FX2N4DA口。 打開(kāi) FX2N 特殊功能模塊 模塊是否打開(kāi) 數(shù)據(jù)輸入 PID 控制 數(shù)據(jù)輸出 結(jié)束 開(kāi) 始 控制閥動(dòng)作 徐衛(wèi)東 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 數(shù)據(jù)傳輸：對(duì)兩個(gè)輸入端口進(jìn)行設(shè)置，分別將兩個(gè)壓力罐的當(dāng)前壓力值傳入 PLC的數(shù)據(jù)寄存器中，并且對(duì) PID控制的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置。當(dāng)自整定開(kāi)始時(shí)的測(cè)定值到目標(biāo)值的變化量變化 1/3時(shí)，自整定過(guò)程結(jié)束，系統(tǒng)進(jìn)入 PID控制。其中 S1表示設(shè)定值所在的數(shù)據(jù)寄存器； S2表示測(cè)量值所在的數(shù)據(jù)寄存器； S4表示輸出值所在的數(shù)據(jù)寄存器； S3～ S3+6表示 PID指令中控制參數(shù)設(shè)置所需的數(shù)據(jù)寄存器，其分配如下 : S3 采樣時(shí)間 (ms) S3+1動(dòng)作方向 (ACT) S3+2 輸人濾波常數(shù) (a) S3+3 比例增益 (Kp) S3+4 積分時(shí)間 (TI) ( x 100ms) S3+5 微分增益 (KO) S3+6 微分時(shí)間 (TD )( x 10ms) 為了得到最優(yōu) PID控制 ，系統(tǒng)運(yùn)行開(kāi)始時(shí)設(shè)定 S3+1(ACT)的第 4位為 ON，啟動(dòng) PID參數(shù)的自整定過(guò)程。軟件方法就是根據(jù) PID算法編制控制程序或直接調(diào)用 PID指令，后者較方便，但不是所有 PLC都支持。比如，指令 TO K2 K5 D10 K4就是指，當(dāng)徐衛(wèi)東 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 該指令執(zhí)行時(shí)，就將 D10～ D13中的數(shù)據(jù)寫(xiě)入編號(hào)為 2的特殊功能模塊中地址編號(hào)為5～ 8的數(shù)據(jù)緩沖寄存器中。比如，指令 FROM K0 K5 D0 K4就是指，當(dāng)該指令執(zhí)行時(shí)，就將編號(hào)為 0的特殊功能模塊中地址號(hào)為 5～ 8的 4個(gè)數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)依次存入 PLC的 4個(gè)數(shù)據(jù)寄存器 D0～ D3中。 S1和 S2均為 16位或 32位二進(jìn)制數(shù)，最高位為符號(hào)位。 FX2N 編程軟件的應(yīng)用 PLC 編程指令 程序中使用到的指令 指令 MOV [S1.] [S2.] MOV指令是指將 [S1.]中的內(nèi)容存入 [S2.]中 指令 CMP [S1.] [S2.] [D.] CMP是兩數(shù)比較指令。 WUB 16位 無(wú)符號(hào)二進(jìn)制 WB 16位 有符號(hào)二進(jìn)制 WD 16位 4位 BCD DUB 32位 無(wú)符號(hào)二進(jìn)制 DB 32位 有符號(hào)二進(jìn)制 DD 32位 8位 BCD DF 32位 浮點(diǎn)數(shù) 數(shù)據(jù)：這是一個(gè)數(shù)值型變量，它是用來(lái)存儲(chǔ)設(shè)備命令數(shù)據(jù)的 MCGS變量，當(dāng)然，如果是寫(xiě)設(shè)備命令，它也可以是一個(gè)常量。 數(shù)據(jù)類(lèi)型：這是一個(gè)字符型變量，他表示當(dāng)前要操作的寄存器數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型，如果是位寄存器則該項(xiàng)不起作用可以設(shè)為“”，如果是數(shù)據(jù)類(lèi)型它的取值可以是WB,WUB,WD,DB,DUB,DD,DF(這里第一個(gè)字母表示數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度 , W表示是字?jǐn)?shù)據(jù)， D表示是雙字?jǐn)?shù)據(jù)。 徐衛(wèi)東 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 設(shè)備調(diào)試時(shí)各個(gè)對(duì)象的屬性 7．寄存器類(lèi)型 寄存器名稱(chēng)：這是一 個(gè)字符型變量，他表示當(dāng)前要操作的寄存器，在這個(gè)驅(qū)動(dòng)中，它的取值可以是： X,Y,M,D。 對(duì)開(kāi)關(guān)量輸入輸出通道，在對(duì)應(yīng)值一列顯示的是開(kāi)關(guān)量狀態(tài)，為 0表示關(guān)，為 1表示開(kāi)。 設(shè)備調(diào)試在構(gòu)件屬性窗口的“設(shè)備調(diào)試”屬性頁(yè)中進(jìn)行，以檢查和測(cè)試本構(gòu)件和 PLC的通訊連接工作是否工作，在進(jìn)行調(diào)試前，要先對(duì)通訊單元的各種跳線進(jìn)行設(shè)置，計(jì)算機(jī)和通訊單元之間的通訊線也要正確連接。選擇通道地址中的哪一位 (007)或一次操作 1個(gè)字 16位或 2個(gè)字 32位，或浮點(diǎn)。選擇要對(duì) PLC中的那個(gè)繼電器區(qū)或寄存器區(qū)進(jìn)行操作即選擇通道類(lèi)型 ,可以選擇 是只讀，只寫(xiě)，還是讀寫(xiě)，軟件默認(rèn)狀態(tài)是只讀。（如圖 ） 圖 設(shè)備的內(nèi)部屬性 增加通道： 單擊設(shè)備基本屬性中的“設(shè)置設(shè)備內(nèi)部屬性”在打開(kāi)的屬性頁(yè)中按“增加通道”按鈕，彈出增加通道窗口。 徐衛(wèi)東 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 當(dāng)?shù)谝淮螁?dòng)設(shè)備工作時(shí)，先把 PLC中的數(shù)據(jù)讀回來(lái)，之后本設(shè)備會(huì)將變化的值往下寫(xiě)，這種操作的目的是防止用戶(hù) PLC程序中有些通道的數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)第一次啟動(dòng)，或計(jì)算機(jī)中途死機(jī)時(shí)不能復(fù)位。 協(xié)議格式： 485通信有兩種協(xié)議格式，默認(rèn)為 0－協(xié)議 1，還有一種是 1－協(xié)議 4，根據(jù) D8120而作出相應(yīng)選擇。 設(shè)備地址： 485通信必須個(gè)每個(gè) PLC設(shè)置一個(gè)地址，若有多個(gè) PLC，可以同時(shí)在一個(gè)串口父設(shè)備下掛多個(gè)相同的設(shè)備，而以 PLC的地址來(lái)區(qū)別。 采集周期：為運(yùn)行時(shí)， MCGS對(duì)設(shè)備進(jìn) 行操作的時(shí)間周期，單位為毫秒，一般在靜態(tài)測(cè)量時(shí)設(shè)為 1000ms，在快速測(cè)量時(shí)設(shè)為 200ms。 徐衛(wèi)東畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 圖 串口設(shè)備設(shè)置 FX2N系列串口的屬性包括 內(nèi)部屬性：用來(lái)設(shè)置組態(tài)要具體操作的寄存器。必須要注意的是，通信參數(shù)必須設(shè)置成與 PLC的設(shè)置一樣，否則就無(wú)法進(jìn)行通信。 5．串口設(shè)置 三菱 FX系列串口設(shè)備必須掛接在 通用串口父設(shè)備下，通用串口父設(shè)備在通用設(shè)備構(gòu)件中。若用本構(gòu)件來(lái)設(shè)置時(shí)，請(qǐng)?zhí)砑?D8121寄存器，然后往寄存器中寫(xiě)數(shù)就可以了。 4．地址設(shè)置 若 485總線上掛有多個(gè) PLC，則必須設(shè)置 D8121，系統(tǒng)默認(rèn)的地址為 0。 2．系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置 D8120=H0086表示 9600， 7，偶校驗(yàn)， 1位停止位，無(wú)命令頭和命令尾，整個(gè)命令不加校驗(yàn)和，無(wú)協(xié)議的通信方式， FX系列 PLC在掉電后 D8120恢復(fù)成 H0086，所以此時(shí)不能用 RS485通信，必須用編程軟件或 RS232設(shè)備驅(qū)動(dòng)更改 D8120，使其設(shè)置成 RS485通信方式。 485BD的 SDA與 RDA短接， SDB與 RDB短接， FX系列 PLC支持無(wú)協(xié)議的 RS232和 RS485通信協(xié)議兩種通信方式。 雙絞線連接 在 RS485/422 UNIT 中 SDA 與 SDB 和 RDA與 RDB間接電阻（ 300歐姆），雙絞線在485BD側(cè)的屏蔽線要接地（ 100歐姆或更低）。 1．硬件連接類(lèi)型： RS485通信用擴(kuò)展模塊 FX0N485ADP FX0N用，若連上 FX2NCNVBD則可以和 FX2N使用?？刂魄€的顯示使得我們對(duì)控制方式和有 更深入的了解，從而可以通過(guò)所學(xué)習(xí)的知識(shí)更好地改善系統(tǒng)。兩個(gè)壓力表則能更加清楚地顯示壓力的變化。 圖 壓力過(guò)程控制系統(tǒng) 徐衛(wèi)東 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 “壓力過(guò)程控制系統(tǒng)界面”的出現(xiàn)使得原本復(fù)雜系統(tǒng)變得一目了然，它直觀地展現(xiàn)了串級(jí)系統(tǒng)的工作方法和連接方法?？梢詫?duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理。在界面上設(shè)置各個(gè)控件的屬性，使設(shè)置的控件按照真實(shí)的情況動(dòng)作，檢驗(yàn)和測(cè)試電梯 PLC 控制系統(tǒng)對(duì)電梯的運(yùn)行狀態(tài)的控制效果。將 PLC中的串口驅(qū)動(dòng)程序與組態(tài)軟件的需求響應(yīng)相結(jié)合，使電腦對(duì) PLC發(fā)出 的信號(hào)有響應(yīng)。在設(shè)備組態(tài)窗口中選擇適當(dāng)?shù)拇谕ㄓ嵲O(shè)備．添加 三菱 FX2N， 正確設(shè)置其屬性。比以往使用專(zhuān)用機(jī)開(kāi)發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具通用性 ， 在自動(dòng)化領(lǐng)域有著更廣泛的應(yīng)用。向用戶(hù)提供解決實(shí)際工程問(wèn)題的方案。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理。功能強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)同步、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)同步構(gòu)建，保證多個(gè)系統(tǒng)完美結(jié)合 提供漸進(jìn)色、旋轉(zhuǎn)動(dòng)畫(huà)、透明位圖、流動(dòng)塊等多種動(dòng)畫(huà)方式，可以達(dá)到良好的動(dòng)畫(huà)效果 支持 ODBC 接口，可與 SQL Server、 Oracle、 Access 等關(guān) 系型數(shù)據(jù)庫(kù)互聯(lián) 支持?jǐn)?shù)據(jù)采集板卡、智能模塊、智能儀表、 PLC、變頻器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等 700 多種國(guó)內(nèi)外眾多常用設(shè)備 真正的 32 位程序，支持多任務(wù)、多線程，運(yùn)行于 Win95/98/NT/2021 平臺(tái) 全中文可視化組態(tài)軟件，簡(jiǎn)潔、大方，使用方便靈活 (Monitor and Control Generated System): 通用版是北京昆侖通態(tài)數(shù)十位軟件開(kāi)發(fā)精英，歷時(shí)整整一年時(shí)間，辛勤耕耘的結(jié)晶， 通用版無(wú)論在界面的友好性、內(nèi)部功能的強(qiáng)大性、系統(tǒng)的可擴(kuò)充性、用戶(hù)的使用性以及設(shè)計(jì)理念上都有一個(gè)質(zhì)的飛躍，是國(guó)內(nèi)組態(tài)軟件行業(yè)劃時(shí)代的產(chǎn)品，必將帶 領(lǐng)國(guó)內(nèi)的組態(tài)軟件上一個(gè)新的臺(tái)階。 三維力控的軟件構(gòu)架是國(guó)際上最先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫(kù)，界面，數(shù)據(jù)采集三者分離的結(jié)構(gòu)，真正實(shí)現(xiàn)多進(jìn)程處理。隨著它的快速發(fā)展，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)控制、SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開(kāi)放數(shù)據(jù)接口、對(duì) I/O設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，工控領(lǐng)域的用戶(hù)通過(guò)手工或委托第三方編寫(xiě) HMI應(yīng)用，開(kāi)發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，效率低，可靠性差；或者購(gòu)買(mǎi)專(zhuān)用的工控系統(tǒng)，通常是封閉的系統(tǒng)，選擇余地小，往往不 能滿足需求，很難與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，升級(jí)和增加功能都受到嚴(yán)重的限制。 組態(tài)軟件應(yīng)該能支持各種工控設(shè)備和常見(jiàn)的通信協(xié)議，并且通常應(yīng)提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱(chēng)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng) (RTU System,Remote Terminal Unit)。 在實(shí)際調(diào)試中， 可以 先大致設(shè)定一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，然后根據(jù)調(diào)節(jié)效果修改。 利用該方法進(jìn)行 PID控制器參數(shù)的整定步驟如下：(1)首先預(yù)選擇一個(gè)足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作； (2)僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對(duì)輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn) 4： 1的衰減曲線。 現(xiàn)在一般采用的是 衰減曲線法。三種方法各有其特點(diǎn)，其共同點(diǎn)都是通過(guò)試驗(yàn)，然后按照工程經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行整定。二是工程整定方法，它主要依賴(lài)工程經(jīng)驗(yàn)，直接在控制系統(tǒng)的試驗(yàn)中進(jìn)行，且方法簡(jiǎn)單、易于掌握，在工程實(shí)際中被廣泛采用。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算確定控制器參數(shù)。它是根據(jù)被控過(guò)程的特性確定 PID控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。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(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化 “超前 ”，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。因此，比例 +積分 (PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差。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，積分徐衛(wèi)東畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 項(xiàng)會(huì)增大。對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱(chēng)這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡(jiǎn)稱(chēng)有差系統(tǒng)（ System with Steadystate Error）。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）。 比例（ P）控制 比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。 PID控制，實(shí)際中也有 PI和 PD控制。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以 采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)應(yīng)用 PID控制技術(shù)最為方便。 PID 控制的原理和特點(diǎn) 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(jiǎn)稱(chēng) PID控制，又稱(chēng) PID調(diào)節(jié)。也就是， PID參數(shù) Kp， Ki和 Kd可以根據(jù)過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性及時(shí)整定。雖然很多工業(yè)過(guò)程是非線性或時(shí)變的，但通過(guò)對(duì)其簡(jiǎn)化可以變成基本線性和動(dòng)態(tài)特性不隨時(shí) 間變化的系統(tǒng)，這樣 PID就可控制了。在很多情況下，并不一定需要全部三個(gè)單元，可以取其中的一到兩個(gè)單元，但比例控制單元是必不可少的。 PID控制器由比例單元（ P）、積分單元（ I）和微分單元（ D）組成。 控制算法 控制算法的選擇 PID（比例 積分 微分）控制器作為最早實(shí)用化的控制器已有 50多年歷史，現(xiàn)在仍然是應(yīng)用最廣泛的工業(yè)控制器。 ④具 有一定的自適應(yīng)能力 串級(jí)控制系統(tǒng)的主回路時(shí)一個(gè)定值控制系統(tǒng)，副回路則是一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)。 ③提高了系統(tǒng)的魯棒性 “魯棒性 ”又稱(chēng) “強(qiáng)壯性 ”，系統(tǒng)地控制品質(zhì)對(duì)對(duì)象特性變化不靈敏，則系統(tǒng)的 “魯棒性 ”越好?；谶@個(gè)特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)串級(jí)控制系統(tǒng)時(shí)盡可能把可能產(chǎn)生的擾動(dòng)都納入到副回路中，以確保主參數(shù)的控制質(zhì)量。 以一階回路為外環(huán)，二階回路為內(nèi)環(huán)設(shè)計(jì)串級(jí)控制系統(tǒng) 3．串級(jí)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) ①改善被控對(duì)象的特性 由負(fù)反饋原理可知，副回路不僅能改變副對(duì)象的結(jié)構(gòu)，而且還能使副對(duì)象的放大系數(shù)減小，頻帶變寬，從而使系統(tǒng)的響應(yīng)速度變快，動(dòng)態(tài)性能得到改善?！盎?PLC的壓力過(guò)程控制系統(tǒng)”采用串級(jí)控制系統(tǒng)。 控制方式的選擇 在控制系統(tǒng)中，串級(jí)控制系統(tǒng)對(duì)改善控制過(guò)程的品質(zhì)極為有效，它改善了單回路系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)大、容易受到干擾等缺 點(diǎn)，因此在生產(chǎn)過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)壓力罐內(nèi)正常工作時(shí)，可保持氣體不外泄?？紤]原因是，當(dāng)壓力信號(hào)中斷時(shí)應(yīng)保證設(shè)備和工作人員的安全。又如一個(gè)用冷卻水冷卻的換熱設(shè)備，熱物料在換熱器內(nèi)與冷卻水進(jìn)行熱交換被冷卻，徐衛(wèi)東 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 壓力變送器2 壓力變送器1 V 控制器 2 P1 P2 控制器 1 調(diào)節(jié)閥安裝在冷卻水管上，用換熱后的物料溫度來(lái)控制冷卻水量，在氣源中斷時(shí)，調(diào)節(jié)閥應(yīng)處于開(kāi)啟位置更安全些，宜選用氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥。這時(shí)，宜選用氣開(kāi)閥更安全些，因?yàn)橐坏庠赐Ｖ构┙o，閥門(mén)處于關(guān)閉比閥門(mén)處于全開(kāi)更合適。 即 當(dāng)氣源切斷時(shí)，調(diào)節(jié)閥是處于關(guān)閉位置安全還是開(kāi)啟位置安全 。氣動(dòng)調(diào)節(jié)