【正文】 示測量值所在的數(shù)據寄存器； S4表示輸出值所在的數(shù)據寄存器； S3～ S3+6表示 PID指令中控制參數(shù)設置所需的數(shù)據寄存器，其分配如下 : S3 采樣時間 (ms) S3+1動作方向 (ACT) S3+2 輸人濾波常數(shù) (a) S3+3 比例增益 (Kp) S3+4 積分時間 (TI) ( x 100ms) S3+5 微分增益 (KO) S3+6 微分時間 (TD )( x 10ms) 為了得到最優(yōu) PID控制，系統(tǒng)運行開始時設定 S3+1(ACT)的第 4位為 ON，啟動 PID參數(shù)的自整定過程。軟件方法就是根據 PID算法編制控制程序或直接調用 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，當徐衛(wèi)東 畢業(yè)設計（論文） 22 該指令執(zhí)行時，就將 D10～ D13中的數(shù)據寫入編號為 2的特殊功能模塊中地址編號為5～ 8的數(shù)據緩沖寄存器中。比如，指令 FROM K0 K5 D0 K4就是指，當該指令執(zhí)行時，就將編號為 0的特殊功能模塊中地址號為 5～ 8的 4個數(shù)據寄存器讀取數(shù)據 ，并將數(shù)據依次存入 PLC的 4個數(shù)據寄存器 D0～ D3中。 S1和 S2均為 16位或 32位二進制數(shù)， 最高位為符號位。 FX2N 編程軟件的應用 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.]中的內容存入 [S2.]中 指令 CMP [S1.] [S2.] [D.] CMP是兩數(shù)比較指令。 WUB 16位 無符號二進制 WB 16位 有符號二進制 WD 16位 4位 BCD DUB 32位 無符號二進制 DB 32位 有符號二進制 DD 32位 8位 BCD DF 32位 浮點數(shù) 數(shù)據：這是一個數(shù)值型變量，它是用來存儲設備命令數(shù)據的 MCGS變量，當然，如果是寫設備命令，它也可以是一個常量。 數(shù)據類型：這是一個字符型變量，他表示當前要操作的寄存器數(shù)據的數(shù)據類型，如果是位寄存器則該項不起作用可以設為“”，如果是數(shù)據類型它的取值可以是WB,WUB,WD,DB,DUB,DD,DF(這里第一個字母表示數(shù)據的長度 , W表示是字數(shù)據， D表示是雙字數(shù)據 。 徐衛(wèi)東 畢業(yè)設計（論文） 20 圖 設備調試時各個對象的屬性 7．寄存器類型 寄存器名稱：這是一個字符型變量，他表示當前要操作的寄存器，在這個驅動中，它的取值可以是： X,Y,M,D。 對開關量輸入輸出通道，在對應值一列顯示的是開關量狀態(tài)，為 0表示關，為 1表示開。 設備調試在構件屬性窗口的“設備調試”屬性頁中進行，以檢查和測試本構件和 PLC的通訊連接工作是否工作，在進行調試前，要先對通訊單元的各種跳線進行 設置，計算機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個字 16位或 2個字 32位，或浮點。選 擇要對 PLC中的那個繼電器區(qū)或寄存器區(qū)進行操作即選擇通道類型 ,可以選擇是只讀，只寫，還是讀寫，軟件默認狀態(tài)是只讀。（如圖 ） 圖 設備的內部屬性 增加通道： 單擊設備基本屬性中的“設置設備內部屬性”在打開的屬性頁中按“增加通道”按鈕，彈出增加通道窗口。 徐衛(wèi)東 畢業(yè)設計（論文） 18 當?shù)谝淮螁釉O備工作時，先把 PLC中的數(shù)據讀回來，之后本設備會將變化的值往下寫，這種操作的目的是防止用戶 PLC程序中有些通道的數(shù)據在計 算機第一次啟動，或計算機中途死機時不能復位。 協(xié)議格式： 485通信有兩種協(xié)議格式，默認為 0－協(xié)議 1，還有一種是 1－協(xié)議 4，根據 D8120而作出相應選擇。 設備地址： 485通信必須個每個 PLC設置一個地址，若有多個 PLC，可以同時在一個串口父設備下掛多個相同的設備，而以 PLC的地址來區(qū)別。 采集周期：為運行時， MCGS對設備進行操作的時間周期，單位為毫秒，一般在靜態(tài)測量時設為 1000ms，在快速測量時設為 200ms。 徐衛(wèi)東畢業(yè)設計（論文） 17 圖 串口設備設置 FX2N系列串口的屬性包括 內部屬性：用來設置組態(tài)要具體操作的寄存器。必須要注意的是，通信參數(shù)必須設置成與 PLC的設置一樣，否則就無法進行通信。 5．串口設置 三菱 FX系列串口設備必須掛接在通用串口父設備下，通用串口父設備在通用設備構件中。若用本構件來設置時，請?zhí)砑?D8121寄存器，然后往寄存器中寫數(shù)就可以了。 4．地址設置 若 485總線上掛有多個 PLC，則必須設置 D8121，系統(tǒng)默認的地址為 0。 2．系統(tǒng)默認設置 D8120=H0086表示 9600， 7，偶校驗， 1位停止位，無命令頭和命令尾，整個命令不加校驗和，無協(xié)議的通信方式， FX系列 PLC在掉電后 D8120恢復成 H0086，所以此時不能用 RS485通信，必須用編程軟件或 RS232設備驅動更改 D8120，使其設置成 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側的屏蔽線要接地（ 100歐姆或更低）。 1．硬件連接類型： RS485通信用擴展模塊 FX0N485ADP FX0N用，若連上 FX2NCNVBD則可以和 FX2N使用?？刂魄€的顯示使得我們對控制方式和有更深入的了解，從而可以通過所學習的知識更好地改善系統(tǒng)。兩個壓力表則能更加清楚地顯示壓力的變化。 圖 壓力過程控制系統(tǒng) 徐衛(wèi)東 畢業(yè)設計（論文） 14 “壓力過程控制系統(tǒng)界面”的出現(xiàn)使得原本復雜系統(tǒng)變得一目了然，它直觀地展現(xiàn)了串級系統(tǒng)的工作方法和連接方法?？梢詫?時數(shù)據進行可視化處理。在界面上設置各個控件的屬性，使設置的控件按照真實的情況動作，檢驗和測試電梯 PLC 控制系統(tǒng)對電梯的運行狀態(tài)的控制效果。將 PLC中的串口驅動程序與組態(tài)軟件的需求響應相結合，使電腦對 PLC發(fā)出 的信號有響應。在設備組態(tài)窗口中選 擇適當?shù)拇谕ㄓ嵲O備．添加 三菱 FX2N， 正確設置其屬性。比以往使用專用機開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具通用性 ， 在自動化領域有著更廣泛的應用。向用戶提供解決實際工程問題的方案。通過對現(xiàn)場數(shù)據的采集處理。功能強大的網絡數(shù)據同步、網絡數(shù)據庫同步構建，保證多個系統(tǒng)完美結合 提供漸進色、旋轉動畫、透明位圖、流動塊等多種動畫方式，可以達到良好的動畫效果 支持 ODBC接口，可與 SQL Server、 Oracle、 Access等關系型數(shù)據庫互聯(lián) 支持數(shù)據采集板卡、智能模塊、智能儀表、 PLC、變頻器、網絡設備等 700多種國內外眾多常用設備 真正的 32位程序，支持多任務、多線程，運行于 Win95/98/NT/2022 平臺 全中文可視化組態(tài)軟件，簡潔、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)十位軟件開發(fā)精英，歷時整整一年時間，辛勤耕耘的結晶， 通用版無論在界面的友好性、內部功能的強大性、系統(tǒng)的可擴充性、用戶的使用性 以及設計理念上都有一個質的飛躍，是國內組態(tài)軟件行業(yè)劃時代的產品，必將帶領國內的組態(tài)軟件上一個新的臺階。 三維力控的軟件構架是國際上最先進的數(shù)據庫，界面，數(shù)據采集三者分離的結構，真正實現(xiàn)多進程處理。隨著它的快速發(fā)展，實時數(shù)據庫、實時控制、SCADA、通訊及聯(lián)網、開放數(shù)據接口、對 I/O設備的廣泛支持已經成為它的主要內容。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，工控領域的用戶通過手工或委托第三方編寫 HMI應用，開發(fā)時間長，效率低， 可靠性差；或者購買專用的工控系統(tǒng)，通常是封閉的系統(tǒng)，選擇余地小，往往不能滿足需求，很難與外界進行數(shù)據交互，升級和增加功能都受到嚴重的限制。 組態(tài)軟件應該能支持各種工控設備和常見的通信協(xié)議，并且通常應提供分布式數(shù)據管理和網絡功能。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱遠動系統(tǒng) (RTU System,Remote Terminal Unit)。 在實際調試中， 可以 先大致設定一個經驗值，然后根據調節(jié)效果修改。 利用該方法進行 PID控制器參數(shù)的整定步驟如下：(1)首先預選擇一個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)對輸入的階躍響應出現(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，其共同點都是通過試驗，然后按照工程經驗公式對控制器參數(shù)進行整定。二是工程整定方法，它主要依賴工程經驗，直接在控制系統(tǒng)的試驗中進行，且方法簡單、易于掌握，在工程實際中被廣泛采用。它主要是依據系統(tǒng)的數(shù)學模型，經過理論計算確定控制器參 數(shù)。它是根據被控過程的特性確定 PID控制器的比例系數(shù)、積分時間和微分時間的大小。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例 +微分 (PD)控制器能改善系統(tǒng)在調節(jié)過程中的動態(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，抑制誤差的作用就應該是零。自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。因此，比例 +積分 (PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分徐衛(wèi)東畢業(yè)設計（論文） 9 項會增大。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)（ System with Steadystate Error）。當僅有比例控制時系統(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單的控制方式。 PID控制，實際中也有 PI和 PD控制。當被控對象 的結構和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學模型時，控制理論的其它技術難以采用時，系統(tǒng)控制器的結構和參數(shù)必須依靠經驗和現(xiàn)場調試來確定，這時應用 PID控制技術最為方便。 PID 控制的原理和特點 在工程實際中，應用最為廣泛的調節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱 PID控制，又稱 PID調節(jié)。也就是， PID參數(shù) Kp， Ki和 Kd可以根據過程的動態(tài)特性及時整定。雖然很 多工業(yè)過程是非線性或時變的，但通過對其簡化可以變成基本線性和動態(tài)特性不隨時間變化的系統(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單元，可以取其中的一到兩個單元，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）控制器作為最早實用化的控制器已有 50多年歷史，現(xiàn)在仍然是應用最廣泛的工業(yè)控制器。 ④具有一定的自適應能力 串級控制系統(tǒng)的主回路時一個定值控制系統(tǒng)，副回路則是一個隨動系統(tǒng)。 ③提高了系統(tǒng)的魯棒性 “魯棒性 ”又稱 “強壯性 ”，系統(tǒng)地控制品質對對象特性變化不靈敏，則系統(tǒng)的 “魯棒性 ”越好?；谶@個特點，在設計串級控制系統(tǒng)時盡可能把可能產生的擾動都納入到副回路中，以確保主參數(shù)的控制質量。 以一階回路為外環(huán)，二階回路為內環(huán)設計串級控制系統(tǒng) 3．串級系統(tǒng)的優(yōu)點 ①改善被控對象的特性 由負反饋原理可知，副回路不僅能改變副對象的結構，而且還能使副對象的放大系數(shù)減小，頻帶變寬，從而使系統(tǒng)的響應速度變快，動態(tài)性能得到改善?！盎?PLC的壓力過程控制系統(tǒng)”采用串級控制系統(tǒng)。 控制方式的選擇 在控制系統(tǒng)中，串級控制系 統(tǒng)對改善控制過程的品質極為有效，它改善了單回路系統(tǒng)時間常數(shù)大、容易受到干擾等缺點，因此在生產過程中得到了廣泛的應用。當壓力罐內正常工作時，可保持氣體不外泄?？紤]原因是，當壓力信號中斷時應保證設備和工作人員的安全。又如一個用冷卻水冷卻的換熱設備，熱物料在換熱器內與冷卻水進行熱交換被冷卻，徐衛(wèi)東 畢業(yè)設計（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 調節(jié)閥安裝在冷卻水管上，用換熱后的物料溫度來控制冷卻水量，在氣源中斷時，調節(jié)閥應處于開啟位置更安全些，宜選用氣關式調節(jié)閥。這時，宜選用氣開閥更安全些，因為一旦氣源停止供給 ，閥門處于關閉比閥門處于全開更合適。 即 當氣源切斷時，調節(jié)閥是處于關閉位置安全還是開啟位置安全 。氣動調節(jié)閥的氣開或氣關，通常是通過執(zhí)行機構的正反作用和閥態(tài)結構的不同組裝方式實現(xiàn)。氣關型動作方向正好與氣開型相反。氣開型是當膜頭上空氣壓力增加時，閥門向增加開度方向動作，當達到輸入氣壓上限時，閥門處于全開狀態(tài)。 控制閥的選擇 1．主、副調節(jié)器：三菱 FX2N PLC 2．壓力變送器： 2臺 DBYG300A壓力變送器 3．調節(jié)閥： 2臺 ZMAP100B小流量調節(jié)閥 4．電氣轉換器： 2臺 QZD1000電氣轉換器 5．減壓器： 3臺 QFH221型空氣過濾減壓器 6． 24VDC電源 所有儀表所需的接線端子都全部拉到接線板上，也就是面板上的接線端子都是跟