【正文】 數(shù)等發(fā)生變化,控制過(guò)程具有大滯后、非線(xiàn)性、時(shí)變性,采用常規(guī)PID控制較難獲得最佳的控制效果。實(shí)踐表明用PLC實(shí)現(xiàn)的智能PID控制,方法簡(jiǎn)單易行、適應(yīng)性好、魯棒性強(qiáng)。組態(tài)王與PLC鏈接，采用組態(tài)王的界面，形象的反應(yīng)實(shí)際場(chǎng)景，通過(guò)數(shù)字字典定義，通過(guò)界面的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)形象的表示出來(lái)。接著集熱器中的溫度傳感器T3與用戶(hù)中的設(shè)定溫度TN作比較,若存在偏差,就在熱水箱控制,繼續(xù)用電熱棒加熱,在通過(guò)熱水箱的溫度傳感器T1來(lái)控制,最終達(dá)到用戶(hù)的設(shè)定溫度[4]。它具有可以編程的存儲(chǔ)器，能在內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、運(yùn)動(dòng)控制、計(jì)數(shù)、定時(shí)、步進(jìn)控制、模/數(shù)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 PLC的特點(diǎn)PLC的抗擾能力強(qiáng)、可靠性能高。PLC的控制能力強(qiáng)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。PLC在需要擴(kuò)展中心單元的I/O口，可以隨意的連接中心基本單元與擴(kuò)展單元對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展。體積小，重量輕，能耗低，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。 PLC的結(jié)構(gòu)PLC由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（memory）、輸入輸出（I/O）接口以及電源等組成的。 中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。存儲(chǔ)器（memory）有RAM （Random Assess Memory）、EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory）、EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)等類(lèi)型。輸入輸出（I/O）接口是與外部控制電路聯(lián)絡(luò)的主要通道，采用了光電隔離、濾波等抗干擾措施，根據(jù)各種型號(hào)的輸入輸出接口模塊，分為直流信號(hào)輸入輸出、交流信號(hào)輸入輸出；或者是數(shù)字量輸入輸出、模擬量輸入輸出[6]。PLC采用了一種掃描技術(shù)的運(yùn)行方式，PLC除了正常的內(nèi)部系統(tǒng)初始化及自診斷檢查等工作外，完成一梯形圖的過(guò)程可分為以下3個(gè)階段：（1） 輸入采樣階段；（2） 程序處理階段；（3） 輸出刷新結(jié)果階段。組態(tài)最早的概念出現(xiàn)在工業(yè)計(jì)算機(jī)控制中，如集散系統(tǒng)DSC組態(tài)，可編程控制器PLC梯形圖組態(tài)，而人機(jī)界面生成的軟件就叫工控組態(tài)軟件。組態(tài)軟件應(yīng)該能支持各種工控設(shè)備和常見(jiàn)的通信協(xié)議，并且通常應(yīng)提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，工控領(lǐng)域的用戶(hù)通過(guò)手工或委托第三方編寫(xiě)HMI應(yīng)用，開(kāi)發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，效率低，可靠性差；或者購(gòu)買(mǎi)專(zhuān)用的工控系統(tǒng)，通常是封閉的系統(tǒng)，選擇余地小，往往不能滿(mǎn)足需求，很難與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，升級(jí)和增加功能都受到嚴(yán)重的限制。隨著它的快速發(fā)展，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)控制、SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開(kāi)放數(shù)據(jù)接口、對(duì)I/O設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容，隨著技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件將會(huì)不斷被賦予新的內(nèi)容[8]。它的主要特點(diǎn)有：延續(xù)性、可擴(kuò)充性、封裝性、通用性。 組態(tài)的系統(tǒng)成員構(gòu)成組態(tài)軟件因?yàn)楣δ軓?qiáng)大，每個(gè)功能具有一定的獨(dú)立性，典型組件可以分為七大類(lèi)：（1） 應(yīng)用程序管理器；（2） 圖形界面開(kāi)發(fā)程序；（3） 圖形界面運(yùn)行程序；（4） 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組態(tài)程序；（5） 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)運(yùn)行程序；（6） I/O驅(qū)動(dòng)程序；（7） 擴(kuò)展可選組件[9]。 PLC的I/O分配圖 輸入端 輸出端X0 給定溫度實(shí)時(shí)溫度轉(zhuǎn)換鍵Y0 水泵啟動(dòng)X1 次高水位Y1 加熱控制X2 第三高水位Y2 報(bào)警燈X3 中間水位Y3 溫度顯示X4 第三低水位Y4 溫度顯示X5 次低水位Y5 溫度顯示X6 最低水位Y6 溫度顯示X7 手動(dòng)啟動(dòng)水泵Y7 溫度顯示X10 手動(dòng)關(guān)閉水泵Y10 溫度顯示X11 增1Y11 溫度顯示X12 減1Y12 溫度顯示X13 復(fù)位Y13 出錯(cuò)信號(hào)燈X14 增10Y14 給定溫度指示燈X15 減10Y15 實(shí)時(shí)溫度指示燈X16 自適應(yīng)控制Y16 水位報(bào)警指示燈X17 PID控制。適用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可編程控制器。 GX Developer的特點(diǎn) (1)軟件的共通化GX Developer能夠制作Q系列，QnA系列，A系列(包括運(yùn)動(dòng)控制(SCPU)),FX系列的數(shù)據(jù),能夠轉(zhuǎn)換成GPPQ,GPPA格式的文檔。 (2)利用Windows的優(yōu)越性，使操作性飛躍上升能夠?qū)xcel,Word等作成的說(shuō)明數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制、粘貼，并有效利用。 用標(biāo)號(hào)編程做成的程序能夠依據(jù)匯編從而作為實(shí)際的程序來(lái)使用。把開(kāi)發(fā)順序程序時(shí)反復(fù)使用的順序程序回路塊零件化，使得順序程序的開(kāi)發(fā)變得容易。（宏定義名）登錄（宏登錄）到文檔，然后輸入簡(jiǎn)單的命令就能夠讀出登錄過(guò)的回路模式，變更軟元件就能夠靈活利用了。(5)能夠用各種方法和可編程控制器CPU連接：；；(H)計(jì)算機(jī)插板；(Ⅱ)計(jì)算機(jī)插板；；；；。沒(méi)有必要再和可編程控制器連接；沒(méi)有必要制作條使用的順序程序；，特殊繼電器/特殊寄存器的說(shuō)明，所以對(duì)于在線(xiàn)中發(fā)生錯(cuò)誤，或者是程序制作中想知道特殊繼電器/特殊寄存器的內(nèi)容的情況下提供非常大的便利；，會(huì)顯示是什么原因或是顯示消息，所以數(shù)據(jù)制作的時(shí)間能夠大幅度縮短[10]。這個(gè)安裝程序是共通部件。（2）先安裝GX Developer\EnvMEL里的環(huán)境包。 注意安裝時(shí)不要選擇監(jiān)控模式，如果有不清楚的，就用默認(rèn)的，直接點(diǎn)擊下一步就可以了。不用卸載。注意最好不要用GHOST的系統(tǒng)，因?yàn)檫@樣的系統(tǒng)精簡(jiǎn)掉了很多東西，特別是用在工控方面，在安裝軟件或應(yīng)用的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)很多莫名其妙的問(wèn)題。上世紀(jì)20 年代，Minorsky在對(duì)船舶自動(dòng)導(dǎo)航的研究中，提出了基于輸出反饋的Pm控制器的設(shè)計(jì)方法，到了上世紀(jì)40年代PID控制器已在過(guò)程控制中得到了廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，人們對(duì)PID控制器的再認(rèn)識(shí)和再研究的興趣日益高漲，2000年召開(kāi)的一次IFAC會(huì)議上，對(duì)PID發(fā)展歷史和現(xiàn)狀進(jìn)行了分析并對(duì)未來(lái)的展望，進(jìn)一步使國(guó)際工業(yè)控制界對(duì)PID有了更深的認(rèn)識(shí)和更高的研究熱情。在工業(yè)過(guò)程控制中，由于建立控制對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型比較困難，系統(tǒng)參數(shù)又經(jīng)常發(fā)生變化，運(yùn)用現(xiàn)代控制理論的方法往往耗費(fèi)很大的人力物力資源，并且往往得不到預(yù)期的效果，所以常采用PID控制器。根據(jù)用戶(hù)設(shè)定的溫度，檢測(cè)實(shí)時(shí)溫度，比較兩個(gè)溫度，是否接近，倘若用戶(hù)設(shè)定的溫度高于實(shí)時(shí)溫度，則PLC將啟動(dòng)電熱絲進(jìn)行加熱，在此加熱期間，進(jìn)行多次檢測(cè)，直到水溫與用戶(hù)給定的溫度相接近，就停止加熱，控制水溫在用戶(hù)給定的范圍里。 PID 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖程序?qū)υO(shè)定值、PID控制參數(shù)、定值中斷時(shí)間等進(jìn)行初始化設(shè)定，并啟動(dòng)周期定時(shí)中斷，中斷（采樣）時(shí)間到，則進(jìn)入中斷程序，進(jìn)行采樣濾波（求采樣平均值）、量程轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)控制要的的控制算法[12]。PID控制器是一種線(xiàn)性控制器，它是將給定值:(t)與輸出值y(t)構(gòu)成的偏差按比例、積分和微分通過(guò)線(xiàn)性組合構(gòu)成控制量，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制。(t)為控制器輸出信號(hào)，Kp為比例常數(shù)，Ti 為積分時(shí)間，Td為微分時(shí)間。 軟件設(shè)計(jì)語(yǔ)言 通過(guò)硬件中的溫度采集模塊，讀入程序讓PLC有AD模塊聯(lián)調(diào)，通過(guò)不同環(huán)境下記錄了不同數(shù)據(jù)，可知AD模塊中收集的信號(hào)與數(shù)字量成線(xiàn)性關(guān)系，即溫度與數(shù)字量成線(xiàn)性關(guān)系，通過(guò)計(jì)算可得出公式： AD 模塊溫度調(diào)試 (1）用戶(hù)給定溫度輸入:用戶(hù)通過(guò)五個(gè)鍵（復(fù)位、增減增減10）進(jìn)行“大調(diào)小調(diào)”的方式控制，由兩個(gè)數(shù)碼管顯示其給定的溫度。程序如下： (2）實(shí)時(shí)采集溫度:通過(guò)特殊模塊FX2N2AD對(duì)熱電偶不同溫度狀態(tài)下不同阻值的模擬量，轉(zhuǎn)化為數(shù)字量[13]，并存儲(chǔ)在寄存器D501上，采集實(shí)時(shí)溫度的程序如下： (3）PID調(diào)節(jié)及自動(dòng)調(diào)節(jié)：PID的三個(gè)參數(shù)比例增益Kp,積分時(shí)間TI和微分TD的最佳值，工程上常用階躍響應(yīng)法使控制系統(tǒng)產(chǎn)生0100%（或70%或50%）的階躍輸出,，(∞)[14]。輸出值O100%輸出值（MV）時(shí)間（S） 輸入特性輸入變化量無(wú)用時(shí)間（L）1S時(shí)間（S）最大斜率（R） 輸出特性 動(dòng)作特性和3個(gè)特性比例增益（Kp