【正文】 0 為初始化程序，F(xiàn)B41 為調(diào)用程序，是 PID，F(xiàn)C1 為采集子程序，F(xiàn)C2 為求平均值子程序，DB1 為共享數(shù)據(jù)塊，DB2～DB9 為背景數(shù)據(jù)塊。當6流量(主流量) 變化時,其測量信號經(jīng)過比值計算環(huán)節(jié)改變其他4個流量(副流量)控制器的設(shè)定值,此時副流量閉環(huán)控制系統(tǒng)是一個隨動控制系統(tǒng),Fi隨F6變化,使其在新的工況下保持Ki不變,而當主流量不變、副流量因干擾變化時,此時副流量閉環(huán)系統(tǒng)相當于一個定值控制系統(tǒng),通過系統(tǒng)的控制仍然保持Ki不變。整個系統(tǒng)由4個雙閉環(huán)流量控制系統(tǒng)即6流量控制回路分別與3和2流量控制回路所組成。其流量及配比控制系統(tǒng)見圖37圖37 流量比值控制系統(tǒng)流量比值控制系統(tǒng)圖見圖4。由濃度控制的原理可知，當調(diào)節(jié)加水量的電動閥的開度增大時，會使系統(tǒng)的濃度變小，此時控制器的輸出信號應(yīng)該減小，使電動閥的開度減小，增大濃度，以保證濃度穩(wěn)定在給定值，因此調(diào)節(jié)器應(yīng)該選擇反作用方式。處于反作用方式下，u隨著被調(diào)量y的增大而減小，調(diào)節(jié)器的增益為“－”。為了適應(yīng)不同被控對象實現(xiàn)負反饋控制的需要，工業(yè)調(diào)節(jié)器都設(shè)置正、反作用開關(guān)，以便根據(jù)需要將調(diào)節(jié)器置于正作用或者反作用方式。采用最常用的PID控制。在具體的PID算法程序中要用到很多變量，程序中用到的各個變量表示的意義見 表32。同時還考慮了PID 算法的死區(qū)問題，當PID 算法的輸入誤差在規(guī)定的死區(qū)范圍內(nèi)時，PID 的輸出為前一次的輸出值，即使執(zhí)行器的位置不發(fā)生改變，避免了執(zhí)行器的頻繁動作。其算法流程圖可見圖 32。比例和微分飽和對系統(tǒng)的影響是減慢動態(tài)過程。一旦超出上述范圍，例如超出最大閥門開度或進入執(zhí)行元件的飽和區(qū)，那么實際執(zhí)行的控制量就不再是計算值，由此將得不到期望的效果，這類效應(yīng)通常稱為飽和效應(yīng)：這類現(xiàn)象在給定值發(fā)生突變時特別容易發(fā)生，所以有時也稱為啟動效應(yīng)。= (39)????+????????T和Kd為串聯(lián)的一階慣性環(huán)節(jié)的參數(shù)。)△u(k1)+ 223。但是理想的數(shù)字PID 算法存在理想微分控制所固有的缺點，即對高頻干擾微分作用響應(yīng)過于靈敏，容易引起振蕩，降低控制品質(zhì)；在實現(xiàn)計算機控制時，由于計算機對每一個回路的輸出時間是很短暫的，而驅(qū)動執(zhí)行器動作又需一定的時間，這樣對較大的輸出在短暫的時間內(nèi)執(zhí)行器往往達不到應(yīng)有的開度，造成輸出失真。PI運算的公式如式(36)所示。微分運算能夠極大地加快整個系統(tǒng)的調(diào)節(jié)速度，這勢必容易導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性降低，影響整個控制效果。電動閥門接收脈沖信號，這需要控制器能夠?qū)ID 的運算結(jié)果轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖輸出，而增量式PID的結(jié)果是一個遞增量，這不方便輸出類型轉(zhuǎn)化。增量式控制方式的不足之處主要有：積分截斷效應(yīng)大，溢出影響大等。(c)算式中不需要累加。(b)手自動切換時沖擊小，便于實現(xiàn)無擾動切換。對應(yīng)閥門的實際位置的控制量，即控制量增量的積累需要采用特定的方法來解決，例如采用有積累作用的組件如（步進電動機等）來實現(xiàn)?？梢钥闯觯捎谝话阌嬎銠C控制系統(tǒng)采用恒定的采樣周期T ，一旦確定了K、Ki、Kd,只要使用前三次測量值的偏差，即可由式(35)求出控制增量。當實際過程對象中，執(zhí)行機構(gòu)需要的是控制量的增量（例如驅(qū)動步進電動機）時，可由式(32)推導(dǎo)出增量式PID的控制算法。而且，因為計算機輸出的u(k)對應(yīng)的是執(zhí)行機構(gòu)的實際位置，如計算機出現(xiàn)故障，u(k)的大幅度變化，會引起執(zhí)行機構(gòu)位置的大幅度變化，這種情況往往是生產(chǎn)實踐中不允許的，在某些場合，還可能造成重大的生產(chǎn)事故。圖 31給出了位置式PID控制系統(tǒng)示意圖。1．位置式PID算法由于計算機控制是一種采樣控制，它只能根據(jù)采樣時刻的偏差值計算控制量，因此對連續(xù)PID控制中的積分和微分項不能直接使用，需要進行離散化處理。由于采用計算機控制，使用數(shù)字PID算法。PID控制在實際控制工程中應(yīng)用最廣，據(jù)不完全統(tǒng)計，在工業(yè)過程控制，航空航天控制等領(lǐng)域中，PID控制的應(yīng)用占80 %以上。 PID控制 PID算法PID 控制算法是本控制系統(tǒng)的一個主要算法。為了充分發(fā)揮不同編程語言的優(yōu)勢，STEP 7支持這三種語言的混合編程以及相互之間的轉(zhuǎn)換。這三種編程語言中，LAD和FBD都是圖形化的編程的語言，特點是易理解、易使用，但是靈活性相對較差。復(fù)合功能（如數(shù)學(xué)功能）可用邏輯框相連直接表達。為使編程更容易，語句表已進行擴展，還包括一些高層語言結(jié)構(gòu)（例如，結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的訪問和塊參數(shù)）。? 語句表（或STL）是STEP 7編程語言的文本表達方式，與機器碼相似。? 梯形邏輯圖（或LAD）是STEP 7編程語言的圖形表達方式。在 S7 用戶程序中有幾種不同類型的塊可以總結(jié)如下表 31 所示表 31 S7300 的程序塊塊 功能的簡要描述 還可參考組織塊(OB) OB 決定用戶程序的結(jié)構(gòu) 組織快和程序結(jié)構(gòu)系統(tǒng)功能塊（SFB）和系統(tǒng)功能（SFC）SFB 和 SFC 集成在 S7CPU 中可以讓你使用一些重要的系統(tǒng)功能系統(tǒng)功能塊（SFB）和系統(tǒng)功能（SFC）功能塊（FB） FB 是帶有存儲區(qū)域的塊，你可以自己編程這個區(qū)域功能塊（FB）功能（FC） FC 中包含經(jīng)常使用的功能的例行程序功能（FC）背景數(shù)據(jù)塊（背景 DB）當一個 FB/SFB 被調(diào)用時，背景 DB 與該塊相關(guān)聯(lián)，它們可在編譯過程中自動生成。兩者之間的主要區(qū)別在于使用的目的。在調(diào)用一個 FB 的時候，也必須指明一個與之對應(yīng)的背景 DB。(4)背景 DB 和共享 DBDB 分為背景 DB 和共享 DB 兩種類型。通常 SFC和 SFB 提供一些系統(tǒng)級的功能調(diào)用，例如通訊功能等。(3)系統(tǒng)功能(SFC)和系統(tǒng)功能塊(SFB)SFC 和 SFB 是預(yù)先編好的可供用戶程序調(diào)用的 FC 與 FB，它們已經(jīng)固化在 S7 的 CPU中，用戶不可以修改它們。與其他編程語言中的“函數(shù)”相似，F(xiàn)C/FB 也帶有參數(shù)，以名稱的方式給出的參數(shù)稱作形式參數(shù)(形參)，在調(diào)用時給形式參數(shù)賦的具體值就是實際參數(shù)(實參)，也即形參是實參在邏輯塊中的名稱。OB 的類型指出了它的功能，例如延時中斷、循環(huán)中斷等；OB 的優(yōu)先級則用于表明一個 OB 是否可以被另外一個 OB 中斷，優(yōu)先級較低的 OB 總是可以被優(yōu)先級較高的 OB 中斷。其他大多數(shù)OB 則對應(yīng)于不同的中斷處理程序(另外還有啟動程序和背景程序等非中斷類的 OB)。因此，用戶只能編寫目標 CPU 支持的 OB。OB 是直接被操作系統(tǒng)調(diào)用的用戶程序塊，OB 與不同的 CPU 類型是相關(guān)的，某一型號的 CPU 支持哪些 OB 是確定的。上述各類塊的主體由兩個部分組成；變量聲明表部分和程序數(shù)據(jù)部分(對程序塊而言)或者數(shù)據(jù)部分(對數(shù)據(jù)塊而言)。因此稱為程序塊或者邏輯塊。通過在塊內(nèi)或塊之間類似子程序的調(diào)用，使用戶程序結(jié)構(gòu)化，這樣可以簡化程序組織，使程序易于修改、查錯和調(diào)試。用戶程序包含處理用戶特定的自動化任務(wù)所包括 CPU 啟動時的初始化工作、處理過程數(shù)據(jù)、對中斷的響應(yīng)和對異常和錯誤的處理等。S7 系列 PLC 的 CPU 中運行著兩種程序；操作系統(tǒng)程序和用戶現(xiàn)與特定的控制任務(wù)無關(guān)的功能，包括處理 PLC 的啟動、刷新輸入用戶程序、處理中斷和錯誤、管理存儲區(qū)和處理通信等。采用4線回路能獲得比較高的輸出精度。SM 332可以輸出電壓，也可以輸出電流。圖24 電阻溫度計與電隔離模擬輸入的4線連接(2)模擬量輸出模塊SM332模擬量輸出（簡稱模出，AO）模塊SM 332目前有三種規(guī)格型號，即4AO12位模塊、2AO12位模塊和4AO16為模塊，分別為4通道的12位模擬量輸出模塊、2通道的12位模擬量輸出模塊和4通道的16位模擬量輸出模塊。 對設(shè)備進行接線和連接時要遵守極性，（在電阻溫度計上將 IC+ 和M+ 連接，IC 和 M 連接）。模擬量轉(zhuǎn)換是順序執(zhí)行的，每個模擬量通道的輸入信號是被依次輪流轉(zhuǎn)換的。SM 331模塊中的各通道可以分別使用電流輸入或電壓輸入，并選用不同的量程(量程可通過量程卡來設(shè)置。(1)模擬量輸入模塊SM331模擬量輸入（簡稱模入，AI）模塊SM331目前有多種規(guī)格型號，如 8AI 12位模塊、?2AI 12位模塊和 8AI 16位模塊，分別為8通道的12位模擬量輸入模塊、2通道的12位模??擬量輸入模塊、8通道的16位模擬量輸入模塊。本設(shè)計選用了1個SM331模擬量輸入模塊，2個SM332模擬量輸出模塊。本設(shè)計選用標準型 CPU 模塊：CPU 314。(d)高端 CPU：3172DP 和 CPU3182DP。有的有定位功能，有的帶有I/O。(b)緊湊型 CPU：CPU312C 、313C、313CPtP、313C2DP、314CPtP 和 314C2DP。S7300 的編程裝置可以是西門子專用的編程器，如 PG70PG7PG 7PG760 等，也可以用通用微機，配以 STEP 7 軟件包，與 MPI 卡和 MPI 編程電纜構(gòu)成。PS307(5A)接線圖如圖21①“24 VDC輸出電壓工作”顯示②24 VDC輸出電壓接線段③張力消除④主回路和保護性導(dǎo)體接線⑤24 VDC開關(guān)⑥電源選擇器開關(guān)圖21 PS307(5A)接線圖對非典型工作條件的響應(yīng)表21 PS307(5A)電源模塊對非典型工作條件的響應(yīng)如果.. …則… 24 VDC LED…輸出電路過載：? I(動態(tài))? 5 A I ≤ A（靜態(tài)）電壓突降，自動恢復(fù)電壓電壓降低，縮短使用壽命閃爍...輸出短路 輸出電壓為0 V；消除短路后，自動恢復(fù)電壓滅初級端過壓 存在毀壞的危險 初級端欠壓 自動關(guān)閉；自動恢復(fù)電壓 滅 中央處理器模塊S7300 的 CPU 模塊種類有 CPU312 IFM、CPU31CPU31CPU31CPU3152DP 等。 硬件設(shè)計 電源模塊選擇電源要考慮：PS 307電源模塊的特點為：連接單相交流系統(tǒng)（輸入電壓120/230VAC,50/60HZ），輸出電流2A/5A/10A，輸出電壓24V DC，防短路和開路保護，可靠的隔離特性，符合EN60950，可用做負載電源。并且可以通過 MPI 網(wǎng)的接口與可編程器(PG)、操作員模塊(OP)、和其它 S7 系列相連。S7300PLC 與其它可編程序控制器一樣都是采用分時操作的原理，即循環(huán)掃描方式，也就是說首先掃描輸入模塊的狀態(tài)，并更新輸入過程映像區(qū)寄存器，接著執(zhí)行用戶程序，最后從輸出過程映像寄存器將值輸出到輸出模塊，一次循環(huán)下去。本文的主要內(nèi)容包括：(a)確定系統(tǒng)的控制目標；(b)系統(tǒng)控制策略的設(shè)計與研究；(c)控制算法庫的設(shè)計與研究；(d)控制程序的實現(xiàn)。 系統(tǒng)概述系統(tǒng)提供了面漿(木漿) 、襯漿(葦漿)和芯漿(草漿)3種漿料，為了達到節(jié)省造紙成本的目的，使三種紙漿按一定的配比注入到成漿池進行充分的混合，為后續(xù)環(huán)節(jié)提供達到一定生產(chǎn)要求的成漿。其優(yōu)點是配漿效果好，漿種的纖維配比穩(wěn)定，更改、調(diào)整更為容易。第三種為絕干量比率自動控制方式，此種方式按參與配漿漿種的絕干纖維量來計算和控制各種漿配比的比率。第二種為比率自動控制方式，主要利用成漿池液位控制的輸出作為主要漿種的流量給定，并通過比率控制器決定其它漿種的流量給定。 配漿方式當前紙漿管道配漿有三種方式，可根據(jù)生產(chǎn)情況、技術(shù)要求和經(jīng)濟情況來選取。