【正文】 、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等現(xiàn)代控制方法的結(jié)合，可以實現(xiàn) PID 控制器的參數(shù)自整定，使 PID 控制 器具有經(jīng)久不衰的生命力。在單位階躍作用下，P、 PI、 PID 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)分別如圖 2 2 中的曲線①、②、③所示。比例積分（ PI）調(diào)節(jié)器，由于積分的作用，不僅能實現(xiàn)系統(tǒng)無余差，而且只要參數(shù) δ、 T；調(diào)節(jié)合理，也能使系統(tǒng)具有良好的動態(tài)性能。比例放大倍數(shù)由小到大變化，系統(tǒng)將由穩(wěn)定向震蕩發(fā)展，系統(tǒng)的穩(wěn)定性在變差。 一般而言，用比例（ P）調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)是一個有差系統(tǒng) ，比例度 （比例系數(shù) Kp的倒數(shù)，即 1/Kp）的大小不僅會影響到余差的大小，而且也與系統(tǒng)的動態(tài)性能密切相關(guān)。它適用于控制通道時間常數(shù)或容量滯后較大、控制要求較高的場合，如溫度控制。 3) 比利積分微分控制規(guī)律（ PID）。微分具有超前 作用，對于具有容量滯后的控制通道，引入微分參與控制，在微分項設(shè)置得當(dāng)?shù)那闆r下，對于提高系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)有顯著效果。積分能在比例的基礎(chǔ)上消除余差，它適用于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、被調(diào)參數(shù)不允許有余差的場合。 另外 ,再介紹幾種常用的控制規(guī)律： 1) 比利積分控制規(guī)律（ PI）。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的 幅值，而目前需要增加的是“微分項”，它能預(yù)測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例加微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后（ delay）組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。 在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。 管道流量調(diào)節(jié)閥 PID 遠程控制系統(tǒng)設(shè)計 6 c) 微分調(diào)節(jié) 微分調(diào)節(jié)的輸出是與被調(diào)量的變化率 成正比。這樣，即便誤差很小，直到等于零。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項”。 在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。由于某些原因（如飽和非線性），積分過程有可能在調(diào)節(jié)過程的初期產(chǎn)生積飽和，從而引起調(diào)節(jié)過程的較大超調(diào)。只要有偏差存在，盡管偏差可能很小，但它存在的時間越長，輸出信號就越大，只有消除偏差，輸出才停止變化。 b) 積分調(diào)節(jié) 積分調(diào)節(jié)作用的輸出與輸入偏差的積分成正比。雖然它能叫快地克服擾動的影響，使系統(tǒng)很快地穩(wěn)定下來，但不能很好穩(wěn)定在一個理想的數(shù)值，因為它常有余差出現(xiàn)。增大 Kp 能提高響應(yīng)速度，減小穩(wěn)態(tài)誤差；但是 Kp 值過大會產(chǎn)生較大的超調(diào)，甚至使得系統(tǒng)不穩(wěn)定；減小 Kp 可以減小超調(diào)，提高穩(wěn)定性，但Kp 過小會減慢響應(yīng)速度，延長調(diào)節(jié)時間。其輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系，系統(tǒng)一出現(xiàn)偏差，控制器立即將偏差放大 Kp 倍輸出。其優(yōu)點是不需要精確的控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，有較強的靈活性和適應(yīng)性，而且 PID 控制器的結(jié)構(gòu)典型、程序設(shè)計簡單、工程上易于實現(xiàn)、參數(shù)調(diào)整方便。 其工作原理是：由于來自外界的各種擾動不斷產(chǎn)生，要想達到現(xiàn)場控制對象值保持恒定的目的，控制作用就必須不斷進行。 單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以滿足大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)的要求，只有在單回路調(diào) 節(jié)系統(tǒng)不能滿足生產(chǎn)更高要求的情況下，才采用復(fù)雜的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。單回路 流量 PID 控制系統(tǒng)就是一種單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，典型的單回路流量 PID 控制系統(tǒng)如圖 21 所示 圖 21 單回路流量 PID 控制系統(tǒng)方框 在圖 21 中單回路流量 PID 控制系統(tǒng)，控制的任務(wù)是使水箱液位等于給定值所要求的高度（液位為被控量）；減小或消除來自系統(tǒng)內(nèi)部或外部擾動的影響。本次實驗具體需要應(yīng)用組態(tài)王 軟件來建立控制組態(tài)，并且通過S7300 來進行編程，然后將上位機軟件系統(tǒng)與現(xiàn)場系統(tǒng)相連接，實現(xiàn)對流量的控制。 本論文的研究內(nèi)容 本次實驗所用的 A3000 過程控制實驗系統(tǒng)是以工業(yè)現(xiàn) 場工藝設(shè)備為背景，以自動化教學(xué)要求和自動化工程師認(rèn)證技能測試要求為依據(jù)推出的實驗、培訓(xùn)和測試平臺。流量控制和人們的生活息息相關(guān)，我們有必要對其進行一些簡單的研究。這就是說， S7300 是用于集中式或分布式結(jié)構(gòu)的優(yōu)化解決方案。 S7300 能滿足中等性能要求的應(yīng)用，是 S7 系列 PLC 中應(yīng)用最廣的產(chǎn)品，它以成功的用于范圍廣泛的自動化領(lǐng)域。具備強大的通訊功能， S7300 可通過編程軟件 STEP7 的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡單。 SIMATIC 人機界面（ HMI）從 S7300 中取得數(shù)據(jù)， S7300 按用戶指定的刷新速 度傳送這些數(shù)據(jù)。 S7300 是模塊化小型 PLC 系統(tǒng)，各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。以太網(wǎng)能否順利進入工控領(lǐng)域，還存在爭論。目前， PLC 在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械構(gòu)造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個領(lǐng)域。 21 世紀(jì)， PLC 會有更好更廣的發(fā)展。它為用戶提供了多種通用工具模塊，用戶不需要掌握 太多的編程語言技術(shù)，就能很好地完成一個復(fù)雜工程所要求的多個功能。因此最好的辦法就是在系統(tǒng)中利用各種控制軟件包，即組態(tài)軟件，并以此為平臺進行二次開發(fā)。 管道流量調(diào)節(jié)閥 PID 遠程控制系統(tǒng)設(shè)計 2 1 .現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 本課題研究的國內(nèi)外現(xiàn)狀 隨著工業(yè)自動化技術(shù)的發(fā)展，人們對自動化檢測、測控系統(tǒng)的要求越來越高。 由于 PID 控制器易操作、魯棒性能、易于整定控制參數(shù)等有點。 在科學(xué)試驗領(lǐng)域， 對 中流體的高溫、高壓、高黏度以及變組分、脈動流和微小流量等都是經(jīng)常要面對的 流量控制 對象。 工業(yè)生產(chǎn)過程是流量 控制 應(yīng)用的一大領(lǐng)域，流量與溫度、壓力和物位一起統(tǒng)稱為過程控制中的四大參數(shù)，人們通過這些參數(shù)對生產(chǎn)過程進行監(jiān)視與控制。 關(guān)鍵詞： PID ； 組態(tài)王； PLC； 管道流量調(diào)節(jié)閥 PID 遠程控制系統(tǒng)設(shè)計 II Abstract This article describes the principle of the PID, Kingview, PLC (programmable logic controller) of the status quo at home and abroad and development trends, based on A3000 experimental system for process control platform, use Siemens S7300PLC controller and PID control principle, on the basis of the STEP7 . Programmable Logic Controller, which refers to the puter technologybased new industrial control devices. In 1987, International Electrical Committee issued a draft standard for PLC like the following definition: PLC is a specialized in industrial environments for applications designed to operate electronic digital puting device. It uses the memory which can be programmed to store implementation logic operating Instructions, the order of operations, timing, counting and arithmetic operations, and operating instructions in its internal, it also can digital or analog input and output to control of various types of machinery or the production process. PID control law is ideal controlled. It is based on the introduction of the proportion of points, which can eliminate the residual error, and then joined the differential role, but also improve system stability. PID controller parameter tuning control system is the core of the design. It is a process in accordance with the characteristics of the accused to determine the ratio of coefficient of PID controller, integration time and the size of the time differential . Keywords: PID； Kingview； PLC； 管道流量調(diào)節(jié)閥 PID 遠程控制系統(tǒng)設(shè)計 1 引 言 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)工藝中的控制問題也日趨復(fù)雜。 PID 控制器的參 數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計的核心內(nèi)容。它采用可以編程控制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計算和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)學(xué)式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 可編程控制器，簡稱 PLC（ Programmable Logic Controller） ,是指以計算機為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。 4． 指導(dǎo)教師審閱意見 指導(dǎo)教師 (簽字 )： 年 月 日 說明 ： 本報告必須由承擔(dān)畢業(yè)論文 (設(shè)計 )課題任務(wù)的學(xué)生在畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 正式開始的第 1 周周五之前獨立撰寫完成，并交指導(dǎo)教師審閱。做好這些準(zhǔn)備工作之后就進行程序的編寫。在開始熟悉軟件編程環(huán)境及組態(tài)王軟件。 3． 完成本課題的工作方案 首先了解 PID 調(diào)節(jié)流量的國內(nèi)外現(xiàn)狀以及本課題的可行性。若擾動出現(xiàn)使得現(xiàn)場控制對象值發(fā)生變化，現(xiàn)場檢測原件就會將這種變化記錄并傳送給 PID 控制器，改變過程變量值，經(jīng)變送器送至 PID 控制器的輸入端，并與給定值 SP 進行比較得到偏差值 e，調(diào)節(jié)器按此偏差以預(yù)先設(shè)定的整定參數(shù)控制規(guī)律發(fā)出控制信號，去改變調(diào)節(jié)器的開度，使調(diào)節(jié)器的開度增加或減少，從而使被調(diào)參數(shù)發(fā)生改變，并趨向于給定值 SP，以達到控制的目的，用流量調(diào)節(jié)閥 PID 控制來調(diào)節(jié)流量有重要的研究價值。 PID 控制是工業(yè)過程控制中應(yīng)用最廣泛的一種控制規(guī)律， PID 控制表示比例、積分、微分控制。 PID技術(shù)工藝的發(fā)展對行業(yè)項目也有一定的影響。通常是指石油、化工、電力、冶金、輕工、建材、核能等工業(yè)生產(chǎn)中連續(xù)的進行的生產(chǎn)過程自動控制。 [4]張運剛 宋小春 郭武強 西門子 S7300/400PLC 技術(shù)與應(yīng)用 人民郵電出版社， 2021. 主要儀器設(shè)備及材料 A3000 高級過程控制實驗系統(tǒng)及 S7300 軟件、組態(tài)王軟件、計算機 論文 (設(shè)計 )過程中教師的指導(dǎo)安排 每周檢查一次設(shè)計進程，每周三下午、周五下午進行輔導(dǎo)答疑 對計劃的說明 盡量在自己的努力下獨立完成畢業(yè)設(shè)計。 [2]邵裕森 . 過程控制工程 . 機械工業(yè) 出版社， 2021。 會用 S7300 編程，具有一定的編程能力。 掌握 PID 調(diào)節(jié)水箱液位的原理及 作用。 論文作者簽名： 時間： 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： 時間： 年 月 日 西 安 郵 電 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )任務(wù)書 學(xué)生姓名 李紫鵬 指導(dǎo)教師 沈建冬 職稱 講師 院系 自動化學(xué)院 專業(yè) 自動化 題目 管道流量 調(diào)節(jié)閥 PID 遠程 控制系統(tǒng)設(shè)計 任務(wù)與要求 了解 PID 的基本原理。 西 安 郵 電 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 題 目 ： 管道流量 調(diào)節(jié)閥 PID 遠程 控制系統(tǒng)設(shè)計 院 （系）： 自動化學(xué)院 專 業(yè)： 自動化