【正文】 化的 PID 計(jì)算為可寫成 PLC 實(shí)現(xiàn) PID 控制的方式 用 PLC 對模擬量進(jìn)行 PID 控制大致有如下幾種方法： (1) 使用 PID 過程控制模塊：這種模塊的 PID 控制程序是 PLC 廠家設(shè)計(jì)的，并放在模塊中，用戶使用時(shí)只需要設(shè)置一些參數(shù)，使用起來非常方便。PID 控制器的輸入輸出關(guān)系為式中 e(t)=sp(t)pv(t)稱為偏差值，M(t)為 PID 控制器的輸出， PK為比例系數(shù)，回路增益 Kc、采樣時(shí)間 Ts、積分時(shí)間 TI、微分時(shí)間 TD。圖十六 PID 閉環(huán)控制系統(tǒng)原理圖 其中 是給定值 是反饋量，由壓力變送器測得。其優(yōu)點(diǎn)是不需要精確的控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，有較強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性，而且 PID 控制器的結(jié)構(gòu)典型、程序設(shè)計(jì)簡單、工程上易于實(shí)現(xiàn)、參數(shù)調(diào)整方便。SW4 和 SW5 決定輸入模擬量的增益選擇，而 SW1,SW2,SW3 共同決定了模擬量的衰減選擇。 PLC 模擬量擴(kuò)展模塊（EM235）的技術(shù)參數(shù)常用技術(shù)參數(shù)：表四 PLC 模擬量擴(kuò)展模塊（EM235）常用技術(shù)參數(shù)表五 EM235 擴(kuò)展模塊開關(guān)設(shè)置表四說明如何用 DPI 開關(guān)設(shè)置 EM235 擴(kuò)展模塊，開關(guān) 1 到 6 可選擇輸入模擬量的單/雙極性、增益和衰減。主要性能特點(diǎn)穩(wěn)定性高溫度誤差小實(shí)用性強(qiáng)安裝維修方便 KYB 壓力變送器接線方式二線制電流輸出，端子連接圖十 二線制電流輸出，端子連接三線制電流輸出，端子連接圖十一 三線制電流輸出，端子連接二線制電壓輸出，端子連接圖十二 二線制電壓輸出，端子連接 PLC 模擬量擴(kuò)展模塊（EM235） EM235 是常用的模擬量擴(kuò)展模塊，他實(shí)現(xiàn)了 4 路模擬量輸入和一路模擬量輸出功能。信號放大處理電路用于將惠斯通電橋產(chǎn)生的電壓信號線性放大處理后并轉(zhuǎn)換成 05VDC420mADC 等多種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化信號。KYB800KT 型壓力變送器由壓力敏感部件、恒流源供電電路、信號放大處理電路組成。數(shù)據(jù)貯存在 EEPROM 內(nèi)，即使斷電也保存完整。工程單位換算、阻尼、開方，傳感器微調(diào)等運(yùn)算，以及診斷和數(shù)字通信。另外，它進(jìn)行傳感器線性化。A/D 轉(zhuǎn)換器將解調(diào)器的電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，其值被微處理器用來判定輸入壓力值。兩側(cè)壓力不一致時(shí)，致使測量膜片產(chǎn)生位移，其位移量和壓力差成正比，故兩側(cè)電容量就不等，通過振蕩和解調(diào)環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)換成與壓力成正比的信號。 變頻器（MM420）與電機(jī)連接方式圖八 接單相電源時(shí)，變頻器與電機(jī)連接圖九 接三相電源時(shí)，變頻器與電機(jī)連接 KYB 壓力變送器 KYB 壓力變送器工作原理 壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè) 壓力變送器被測介質(zhì)的兩種壓力通入高、低兩壓力室，作用在即敏感元件的兩側(cè)隔離膜片上，通過隔離片和元件內(nèi)的填充液傳送到測量膜片兩側(cè)。詳細(xì)的變頻器狀態(tài)信息和信息集成功能。采用模塊化設(shè)計(jì),配置非常靈活。參數(shù)設(shè)置的范圍很廣,確保它可對廣泛的應(yīng)用對象進(jìn)行配置?？捎?IT(中性點(diǎn)不接地)電源供電。易于調(diào)試。例如在機(jī)床上，變頻器能使其選擇無級的最佳速度運(yùn)轉(zhuǎn)；在各種搬運(yùn)機(jī)械中，調(diào)節(jié)多臺電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，變頻或者工頻運(yùn)轉(zhuǎn)。 變頻器（MM420）參數(shù)表表二 變頻器常用參數(shù) 表三 變頻器控制電機(jī)參數(shù) 變頻器（MM420）應(yīng)用及特點(diǎn) 變頻器不僅可以用于標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)調(diào)速，而且可以用于其他調(diào)速電動(dòng)機(jī)，在節(jié)能、較少維修、提高產(chǎn)量、保證質(zhì)量等方面都取得良好經(jīng)濟(jì)效益。該系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖為圖七 變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)整流電路—交直部分 整流電路通常由二極管或晶閘管構(gòu)成的橋式電路組成，把頻率、電壓都固定的交流電整流成直流電直流中間電路部分—濾波電路 根據(jù)儲能元件不同，濾波電路分為電容濾波和電感濾波兩種，分別構(gòu)成電壓型變頻器和電流型變頻器。該變頻器由微處理器控制，并采用絕緣柵雙極性晶體管（IGBT）作為功率輸出器件。所以電機(jī)轉(zhuǎn)速和頻率成正比。其關(guān)系為：電機(jī)轉(zhuǎn)速始終和電源的頻率成線性比例。壓力變小，電機(jī)轉(zhuǎn)速變大。變頻器頻率和電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系： 當(dāng)供水壓力發(fā)生變化時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速也會發(fā)生變化。最大輸出頻率為：80HZ。它的功率為 11KW。 閉鎖電機(jī)保護(hù)，防止失速保護(hù)。 采用 PTC 通過數(shù)字端接入的電機(jī)過熱保護(hù)。 接地故障保護(hù)，短路保護(hù)。 過電壓、欠電壓保護(hù)。10%，三相，交流。主要特征：200V240V 177。 （7）體積小，重量輕，能耗低 ，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化 以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。而繼電器系統(tǒng)的調(diào)試則是靠在現(xiàn)場改邊界線進(jìn)行的，十分復(fù)雜。雖數(shù)量巨大，卻是用程序代替硬接線，因而安裝接線工作量少。它不但可以進(jìn)行現(xiàn)場控制，還可以用于遠(yuǎn)程監(jiān)控。PLC 可以方便地與各種類型的輸入、輸出量接口，實(shí)現(xiàn) D/A，A/D 轉(zhuǎn)換及 PID 運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)過程控制、數(shù)字控制等功能。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受，梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能，為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。近年來 PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、CNC 等各種工業(yè)控制中，加上 PLC 通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 （2）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。從 PLC 的機(jī)外電路來說，使用 PLC 構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。 （本課題中大量用到數(shù)據(jù)傳送可運(yùn)算功能） 可編程控制器 PLC（S7200 ）特點(diǎn) （1）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。 （用課題是用自編的程序?qū)崿F(xiàn) PID 閉環(huán)控制）定時(shí)/計(jì)數(shù)控制 PLC 具有定時(shí)/計(jì)數(shù)控制，具有專門的功能指令。模擬量控制 因?yàn)?PLC 只能處理數(shù)字量，為處理溫度、壓力、流量、液位、速度等模擬量，PLC 中專門配置了 A/D、D/A 轉(zhuǎn)換模塊（例如 EM235） ，將模擬信號經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后送 PLC 處理，將PLC 處理后所得數(shù)字量經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換成模擬量去控制被控設(shè)備（本課題是控制變頻器） ，來完成現(xiàn)場連續(xù)控制。PLC 被稱為專為工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)，故其主要的應(yīng)用方面為:作為開關(guān)量控制。用 PLC 實(shí)施控制，其實(shí)質(zhì)是按控制功能要求，通過程序按一定算法進(jìn)行輸入、輸出變換，并將這個(gè)變換給以物理實(shí)現(xiàn)，并應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場。3 基于變頻器的智能恒壓供水系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的硬件電路構(gòu)成本設(shè)計(jì)論文包含的硬件主要有，PLC（可編程控制器） 、變頻器(MM420)、壓力傳感器、電動(dòng)機(jī)（水泵） 、和 PLC 模擬量擴(kuò)展模塊 EM235 可編程控制器 PLC（S7200 ） 可編程控制器 PLC（S7200 ）原理可編程控制器（PLC）是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機(jī)械和生產(chǎn)過程。A/D 變頻器NPINQID/APID 電動(dòng)機(jī)傳感器PLC反饋給定 用戶圖四 供水系統(tǒng)的基本特性 在恒壓供水系統(tǒng)中，當(dāng)水量發(fā)生變化時(shí)，變頻器根據(jù)管內(nèi)的壓力設(shè)定值和變頻器反饋的實(shí)際壓力值之差，經(jīng)過模擬輸入、D/A 轉(zhuǎn)換、PID 計(jì)算、A/D 轉(zhuǎn)換、模擬輸出等對電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)管內(nèi)所測壓力值比實(shí)際壓力