【正文】 127個，系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊 (SDB)6 個，系統(tǒng)功能塊 (SFC)34 個，系統(tǒng)功能塊 (SFB)沒有。 ? 用于與 SIMATIC 其他產(chǎn)品相連的接口，集成了 MMI(人機界面 )設(shè)備，用戶友好的 Windows STEP7 編程，使得 S7300 成為對未來的安全投資 [7]。 （ 2） 通用，著眼未來 ? 滿足各種要求的高性能模塊和三種 CPU 適用于任一場合。 ? 強勁的內(nèi)部集成功能，全面的故障診斷功能、口令保護，便利的連接系統(tǒng)和無槽位限制的模塊化結(jié)構(gòu)。功能強大的 CPU 的 RAM 存儲容量為 512KB，有 8192個存儲器位， 512 個定時器和 512 個計數(shù)器，數(shù)字量通道最大為 65536 點，模擬量通道最大為 4096 個，由于使用 Flash EPROM， CPU 斷電后無需后備電池可以長時間保 持動態(tài)數(shù)據(jù)，使 S7300 成為完全無維護的控制設(shè)備。 S7300 的 CPU 模塊集成了過程控制功能，用于執(zhí)行用戶程序。當系統(tǒng)規(guī)模擴大和更為復 雜的時候，可以增加模塊，對 PLC 進行擴展。模塊式 PLC 由機架和模塊組成， S7300 是模塊化的中小型 PLC，適用于中等性能的控制要求。 論文的研究內(nèi)容 本文的主要內(nèi)容包括：水箱的特性確定與實驗曲線分析， S7300 可編程控制器的硬件掌握， PID 參數(shù)的整定及各個參數(shù)的控 制性能的比較，應(yīng)用 PID 控制算法所得到的實驗曲線分析，整個系統(tǒng)各個部分的介紹和應(yīng)用 PLC 語句編程來控制水箱水位。 PID 控制具有以下優(yōu)點： 1) 原理簡單，使用方便。另一方面，某新控制技術(shù)的發(fā)展要求更精確的 PID 控制，從而刺激了 PID 控制器設(shè)計與參數(shù)整定技術(shù)的發(fā)展。從氣動控制到電氣控制到電子控制再到數(shù)字控制， PID 控制器的體積逐漸縮小，性能不斷提高各種現(xiàn)代控制技術(shù)的出現(xiàn)并沒有削弱 PID 控制器的應(yīng)用，相反，新技術(shù)的出現(xiàn)對于 PID 控制技術(shù)發(fā)展起了很大的推動作用。 1940 年以后是第二階段 —— 革新階段。 PID 控制的歷史和發(fā)展現(xiàn)狀 PID 控制技術(shù)的發(fā)展可以分為兩個階段。常見的智能控制方法有以下幾種：模糊控制、分級遞階智能控制、專家控制、人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制、擬人智能控制等。 (4) 智能控制 隨著科學技術(shù)的發(fā)展，對工業(yè)過程不僅要求控制的精確性，更加注重控制的魯棒性、實時性 、容錯性以及對控制參數(shù)的自適應(yīng)和自學習能力。它是辨識與控制的結(jié)合。預測控制有三要素，即預測模型、滾動優(yōu)化和反饋校正。 2 (2) 預測控制 預測控制是直接從工業(yè)過程控制中產(chǎn)生的一類基于模型的新型控制算法。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原理設(shè)計 [1]。 PLC的定義如下：“可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的。 這些實際上提出了將繼電器控制的簡單移動、使用方便 、價格低的優(yōu)點與計算機的功能完善、靈活性、通用性好的優(yōu)點結(jié)合起來，將繼電接觸器控制的硬連線邏輯轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C的軟件邏輯編程的設(shè)想。 9) 擴展時原系統(tǒng)改變最小。 6) 成本可與繼電器控制盤競爭。 4) 體積小于繼電器控制盤。 2) 維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)。 20 世紀 60 年代末，美國汽車制造工業(yè)競爭激烈，為適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要， 1968 年美國通用汽車公司 (GM)提出了研制新型邏輯順序控制裝置的十項招標指標。由于接線復雜，當生產(chǎn)工藝和流程改變時必須改變接線，因此，其通用性和靈活性較差。 III Abstract This graduation project topic is based on the PLC fluid position control system design. In the design, I am control the algorithm which the author primary cognizance the design, therefore designs in the paper with to the PID algorithm mentions many. Programmable Logic Controller， PLC,it uses a programmable memory, for its internal storage procedures, the implementation of logical, sequential control, timing, counting and arithmetic operations such as useroriented instructions, and through digital or analog input / output control various types of machinery or production process. Programmable logic controller is a dedicated to the industrial control puter, and its hardware structure is basically the same with the micro puter, basic ponents: power supply, a central processing unit ( CPU ), memory, input and output interface circuit, function module, munication module. Aiming at the problem of capacious— lags in double— tanks， it was hard for the traditional PID control to the high stable constant requirements and cascade controlling could solve them. A new system based on cascade control of previous difference and PLC was investigated in industrial double— tanks. And this liquid— level control system used the previous difference algorithm of cascade controller， PLC and MCCS was designed according to the mathematical model of double tank. The this article main content includes: water tank characteristic determination and experimental curve analysis， the S7300 programmable controller hardware grasps， PID parameter installation and each parameter control performance parison ，experimental curve analysis obtains which using the PID control algorithm and overall system each part of introduction and programs using the PLC sentence controls the water tank water level. Key words: SIMATIC S7300 PLC, the controlled member characteristic, the PID control algorithm, the expansion critical ratio method, the pressure change delivering, the electrically operated regulating valve. IV 目 錄 摘 要 ........................................................... II ABSTRACT ........................................................... III 1 緒論 ............................................................... 1 PLC 的產(chǎn)生、定義及現(xiàn)狀 .......................................... 1 過程工業(yè)控制算法的應(yīng)用現(xiàn)狀 ..................................... 1 PID 控制的歷史和發(fā)展現(xiàn)狀 ........................................ 2 論文的研究內(nèi)容 ................................................. 2 2 S7300 中小型 PLC 和控制對象介紹 ..................................... 3 西門子 PLC 控制系統(tǒng) ............................................. 3 CPU 模塊 .................................................... 3 模擬量輸入模塊 .............................................. 4 模擬量輸出模塊 .............................................. 5 電源模塊 .................................................... 6 控制對象特性 ................................................... 7 一階單容上水箱特性 .......................................... 7 二階雙容下水箱對象特性 ..................................... 10 3 PID 控制算法介紹 ................................................... 13 PID 控制算法 ................................................... 13 PID 調(diào)節(jié)的各個環(huán)節(jié)及其調(diào)節(jié)過程 ................................. 15 比例控制與其調(diào)節(jié)過程 ....................................... 15 比例積分調(diào)節(jié) ............................................... 16 比例積分微分調(diào)節(jié) ........................................... 16 串級控制 ...................................................... 16 擴充臨界比例法 ................................................ 18 在 PLC 中的 PID 控制的編程 ....................................... 19 回路的輸入輸出變量的轉(zhuǎn)換和標準化 ........................... 20 變量的范圍 ................................................. 21 V 控制方式與出錯處理 ......................................... 21 4 控制方案設(shè)計 ...................................................... 23 系統(tǒng)設(shè)計 ...................................................... 23 上水箱液位的自動調(diào)節(jié) ....................................... 23 上水箱下水箱液位串級控制系統(tǒng) ............................... 23 硬件設(shè)計 ...................................................... 24 檢測單元 ................................................... 24 執(zhí)行單元 ......................