基于水箱液位控制系統(tǒng)的wincc與matlab的opc通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-文庫(kù)吧資料
2025-07-03 20:40本頁(yè)面
【正文】 慢，調(diào)節(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，這顯然是不符合要求的。Ki=2增大積分作用，系統(tǒng)反應(yīng)速度減慢（峰值達(dá)到15CM），調(diào)節(jié)時(shí)間增長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：可見，在只有比例作用時(shí)，系統(tǒng)存在穩(wěn)態(tài)誤差，而隨著比例作用的增強(qiáng)，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重超調(diào)甚至是震蕩，所以單獨(dú)的比例控制很難保證系統(tǒng)的控制效果，需要加入其他的控制方式。Kp=30水位值在目標(biāo)值附近震蕩，說(shuō)明Kp過(guò)大會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重超調(diào)，且無(wú)法進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。 PID各個(gè)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能影響的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證(P)算法選擇：MATLAB自帶普通PID實(shí)驗(yàn)方法：Ki與Kd設(shè)置為0，通過(guò)Kp的不同大小來(lái)反映其對(duì)系統(tǒng)的影響實(shí)驗(yàn)取樣：Kp值分別取10，20，30，40，起始水位0CM，水位目標(biāo)10CM實(shí)驗(yàn)截圖：Kp=10水位穩(wěn)定在4CM左右，存在穩(wěn)態(tài)誤差。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。：它主要依賴工程經(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，則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡(jiǎn)稱有差系統(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控制原理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)模型與傳遞函數(shù)時(shí)，亦或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算法及參數(shù)整定的研究與實(shí)驗(yàn) PID控制原理與參數(shù)整定方法、PID控制簡(jiǎn)介在工程實(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PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。由于PID運(yùn)算的數(shù)值沒有一個(gè)固定的范圍，所以通過(guò)限幅模塊將輸出歸一化為0—100，當(dāng)運(yùn)算值小于0時(shí)均輸出0，大于100時(shí)均輸出100OPC Read與OPC Write構(gòu)成一個(gè)實(shí)際上存在的反饋環(huán)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)控制。選擇服務(wù)器，添加變量，修改采樣時(shí)間，只需要搭建起控制部分的模型就可以了。這一步實(shí)質(zhì)上就是WinCC和MATLAB關(guān)于相應(yīng)變量進(jìn)行對(duì)接的過(guò)程。單擊“connect”按鈕，即可與WinCC相連接。OPC寫變量模塊，用于將運(yùn)算值傳送回wincc并以此控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。模塊說(shuō)明：建立opc通訊的組態(tài)模塊，設(shè)置服務(wù)器的相關(guān)選項(xiàng)，模塊搭建時(shí)不參與連線。在MATLAB R2008a（）及以上版本中，提供了OPC toolbox，可以在MATLAB的simulink仿真下直接使用，只要進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置即可實(shí)現(xiàn)OPC通訊。而要實(shí)現(xiàn)這一功能，就需要水位數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，即MATLAB與WinCC進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換。MATLAB在整個(gè)系統(tǒng)中是作為控制部分而存在的。右下角是系統(tǒng)的模擬圖。下圖是水泵的輸入電壓的變化曲線。完成如下圖“圖形編輯器”選項(xiàng)，在彈出的圖版中就可以組態(tài)監(jiān)控畫面了。如下圖L1，L2分別代表液位計(jì)1,2的水位；P1,P2分別代表泵1,2內(nèi)部變量，in_Lin_L2代表水位值，out_Pout_P2代表泵的輸出值，SP是目標(biāo)液位指針。詳細(xì)說(shuō)明。重復(fù)上述過(guò)程，將所需變量添加完成。這一步是WinCC在TCP/IP的通訊方式下與PLC通訊的關(guān)鍵。，選擇“文件”→“新建”→“單用戶項(xiàng)目”，在“創(chuàng)建新項(xiàng)目”對(duì)話框中填寫工程名稱和選擇路徑，然后單擊“創(chuàng)建”即可項(xiàng)目創(chuàng)建后，畫面如下圖“計(jì)算機(jī)”中，右鍵選擇“屬性”，在彈出的對(duì)話框中再選擇“屬性”，之后在彈出的“計(jì)算機(jī)屬性”對(duì)話框中選擇“啟動(dòng)”，勾選“變量記錄運(yùn)行系統(tǒng)”、“圖形運(yùn)行系統(tǒng)”、“用戶歸檔”三個(gè)選項(xiàng)，然后單擊“確定”“變量管理”選項(xiàng)上右鍵，單擊“添加新的驅(qū)動(dòng)程序”，選擇“SIMATIC S7 Protocol ”驅(qū)動(dòng)集，添加完成后如下圖所示，所以變量的添加都在“TCP/IP”選項(xiàng)下進(jìn)行。WinCC與MATLAB的通訊則要通過(guò)OPC協(xié)議進(jìn)行。WinCC作為控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳遞的核
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