【正文】 X1～ X4中的某一個變量后再進行循環(huán)控制，自動調(diào)節(jié)，使它們穩(wěn)住不變。在規(guī)定的時間后如 Y又趨于穩(wěn)定，保存此 Y于另一存儲單元中，并記作 Y后。 (6) 比較 Y先與 Y后，如 Y后優(yōu)于 Y先，則下一步應再繼續(xù)將該變量朝上次改變的方向改變，以使 Y進一步再優(yōu)化，否則停止改變此變量，而令其保持此值不變。 (7) 改變另一變量，以求得 Y更趨近于其最優(yōu)值。 這就是這個系統(tǒng)應具有的功能。這些功能怎樣才能具有呢 ?靠軟件 —— 程序設計。 從上面幾個例子看來，它們在計算機的硬件上變化不算太大，可是作用卻有很大的不同，其關鍵就是計算機的靈活性 —— 用軟件的變化以減少硬件的變化。即以程序設計為代價，使硬件變化減少至最低限度。 上面幾節(jié)講的都是微型計算機在自動控制系統(tǒng)中的應用。似乎看不到它們在進行什么“計算”。其實，計算機在進行判斷的過程，就是在進行算術運算，判斷兩個量是否相等就是在進行減法運算。判斷一個結果是否為 0，就要用到邏輯運算，進行某些控制動作，有時也用到計數(shù)或計時。所以本質(zhì)上，CPU是無時無刻不在進行算術或邏輯運算。其實，這是必然的，因為計算機歸根到底只認識二進制的數(shù)碼，而對數(shù)碼的最基本的“處理”就是算術運算及邏輯運算。 微型計算機在過程控制系統(tǒng)中的應用 過程控制系統(tǒng)的控制對象特點是大慣性、長純滯后。在這樣的生產(chǎn)過程中，狀態(tài)的變化和過程變量的反應都是比較慢的。 在常規(guī)儀表的過程控制系統(tǒng)中，常采用 PID調(diào)節(jié)器作為系統(tǒng)的控制核心。由于 PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定必須與控制對象的固有特性 (時間常數(shù)及滯后時間 )相適應，而不同對象的固有特性相差甚大以致調(diào)節(jié)器參數(shù)整定范圍也必須很大。這就給調(diào)節(jié)器的選購及整定工作造成困難。感光行業(yè)的相紙干燥道是由 5段干燥區(qū)組成的，每個干燥區(qū)的熱慣性及純滯后時間都不一樣，如每個干燥區(qū)用一個 PID調(diào)節(jié)器來控制其溫度，則除需要 5個調(diào)節(jié)器外，還需要分別 根據(jù)各區(qū)的固有特性來整定 15個參數(shù) (5個比例系數(shù)、5個積分系數(shù)和 5個微分系數(shù) )。常因為整定過程比較復雜和困難而實際只是備而不用，工人寧可用眼觀手調(diào)的方法來進行操作，因為過程甚慢，這樣做并不困難，只是要定時觀察，注意操作。這種人工控制方式是落后的，也不可能保證較高的控制精度。為此，有必要采用先進的控制裝置和特殊的控制方法使大慣性、長純滯后的工業(yè)過程的控制現(xiàn)代化。 干燥道的結構工藝及相紙干燥過程的要求 干燥道是一條長約 200米的通道。共分為 5個獨立調(diào)節(jié)的溫度段 (5個干燥區(qū) )。調(diào)節(jié)各段的風溫，即可改變吹風的相對濕度，以達到帶走通過其中的相紙 (或膠片 )所含的水分的目的。干燥道的結構及其常規(guī)儀表溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方塊示意圖如圖 。 圖 1放紙軸 2收紙軸 3相紙 4噴風嘴 5靜壓室 6熱交換器 7電動閥 8PID調(diào)節(jié)器 9鉑電阻 5個溫度的工藝過程基本一樣。新風經(jīng)過熱交換器 6進入到靜壓室，經(jīng)過噴風嘴吹至相紙上，帶走其中的水分。鉑電阻傳感元件 9將噴至相紙上的風溫變?yōu)殡娏克椭琳{(diào)節(jié)器 8。再由執(zhí)行機構電動閥 7去控制蒸汽閥門，從而改變風溫及其相對濕度。這樣的一個局部系統(tǒng)，我們稱之為小閉環(huán) (或簡稱小環(huán) )。 5個溫段的小閉環(huán)系統(tǒng)是采用統(tǒng)一的常規(guī) PID調(diào)節(jié)器為核心的。 顯然，由于熱交換器之間的純滯后以及傳感元件放置位置之不同，對調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定將會帶來很大的麻煩。尤其是當各個溫段結構不同時，整定調(diào)試的工作量很大，以致不易為操作工人所接受，甚至放棄 PID調(diào)節(jié)器，而寧可進行人工觀察和手動調(diào)節(jié)。 但是，這樣的落后操作方式會嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量，也就是干燥過程不能滿足質(zhì)量指標的要求，同時也影響到產(chǎn)量的提高。這是因為各溫段的溫度容易產(chǎn)生較大的波動，相紙干濕程度不一致而容易斷紙，影響回收率。另方面為了防止斷紙而不能提高車速，所以產(chǎn)量不能提高。 相紙的一個很重要的成品質(zhì)量指標就是干燥后的相紙含濕量。根據(jù)紙的厚薄，對含濕量可以有不同的要求，一般為 (7177。 )%。 相紙干燥過程控制機系統(tǒng)的功能 根據(jù)上節(jié)的工藝分析，我們建立了圖 過程控制系統(tǒng)。圖 ，很容易看出計算機的作用：一臺單板計算機 8取代了原先的 5臺 PID調(diào)節(jié)器。各個小環(huán)的反饋是通過一個 A/D變換器而送入計算機的。因此，這里仍然存在著 5個小環(huán)。此外，為了檢測干燥后的相紙含濕量，這里采用了紅外水分檢測儀 10，它也通過 A/D轉(zhuǎn)換器而去調(diào)整各個小環(huán)的溫度給定值。這實質(zhì)上形成一個含濕量反饋的大閉環(huán)，因此，我們稱之為大環(huán)。如果從此系統(tǒng)的功能上來分析，則可將其簡化成圖 。 圖 8微型計算機 10水分檢測儀 圖 圖 5個小環(huán)的控制功能。溫度控制器及含濕量控制器都是由計算機軟件來實現(xiàn)其功能，因而稱為軟件控制器。也就是說，它們是存在EPROM中的程序，而不必另加特殊的硬件。 系統(tǒng)的控制過程：系統(tǒng)開始工作時，由單板機的鍵盤輸入 5個溫度段的給定值 (這是根據(jù)人工長期經(jīng)驗來決定的初始給定值 )。同時，也將所希望獲得的相紙干燥后的含濕量的給定值由鍵盤輸入。系統(tǒng)啟動之后， EPROM中的控制程序開始運行。由測溫電路測出的各溫段的溫度經(jīng)過放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換而成數(shù)字量，由計算機順序采樣與各段的給定值比較后去控制執(zhí)行機構，從而達到自動調(diào)節(jié)各段溫度的目的。這里所用的采樣周期為 25ms。即每 25ms個溫段的實際溫度值都要被采樣一次。 同時，紅外水分檢測儀也連續(xù)地監(jiān)視相紙干燥后的含濕量，并將其變成電信號送入 A/D轉(zhuǎn)換器去，變成數(shù)字量后送入計算機。計算機將此含濕量實際值與其給定值相比后，再根據(jù)一定的規(guī)律去改變各個溫度段的給定值。這樣就可以使相紙干燥后的含濕量達到給定值的要求。 系統(tǒng)的硬件結構 (1) 微型計算機： 可采用單板計算機帶有小型打印機。 時鐘頻率 2MHz EPROM 4KB RAM 4KB PIO 1個 CTC 1個 顯示器 6位 LED顯示。 輸入鍵盤 28鍵。 此單板機已較普遍，故這里不再圖示和詳加論述。 (2) 過程通道： 結構示意圖如圖 。 圖 ① 輸入通道： 傳感元件為鉑電阻 BA2型；運算放大器為 F032型；模數(shù)轉(zhuǎn)換器為 ADC0809型；測量電橋為不平衡電橋；水分檢測儀為紅外分析式型。 ② 輸出通道： 由 PIO的 A， B兩個輸出口進行信號輸出。繼電器驅(qū)動電路為復合管電路。 系統(tǒng)軟件考慮 ? (1) 因為這是專用的過程控制機系統(tǒng)，我們考慮將整個控制程序固化在 EPROM中。這樣可以不怕因偶爾斷電而造成問題。 ? (2) 啟動后的第一條指令就是將 EPROM中的控制程序調(diào)入 RAM中 (TP801的地址自 2022H起 )。并執(zhí)行該控制程序。 (3) 為了防止誤操作，程序運行后，除鍵盤最下一行鍵外，其余各鍵均失去作用。最下一行鍵的功能如下： “ 0”：按下此鍵，顯示停止在當時顯示的通道上，顯示器的內(nèi)容是： 通道號 給定值 實際值 為了使人工容易觀察，顯示的是十進制數(shù) (用鍵盤輸入給定值時，也是用十進制 )。 “ F”：按下此鍵，顯示快速輪換，即每 0 5秒顯示一個通道的給定值及其實際值。配合使用“ 0”及“ F”鍵，可使顯示停在任一通道號上，以便仔細觀察該通道的給定值和實際值。 “ E”：按下此鍵，顯示退一個通道號。 “ D”：按下此鍵，返回到正常輪換顯示方式。即回到慢速輪換顯示。 “ EXEC”：按下此鍵，打印機立即打印當時的各通道的給定值及實際值。 (4) 為了節(jié)省內(nèi)存并有更廣泛而靈活的適應性，整個系統(tǒng)的控制程序分成幾個專用子程序，這樣，主程序可以由幾個子程序塊來組成，而其他功能子程序也可以隨時在中斷的方式時進行調(diào)用。 子程序表格 顯示子程序 鍵掃描子程序 大環(huán)控制子程序 采樣及控制子程序 修改序號及顯示內(nèi)容子程序 定時打印子程序 (5) 對 5個小環(huán)的溫度自動調(diào)節(jié)的程序，我們經(jīng)過試驗之后，放棄采用 PID的數(shù)字調(diào)節(jié)方法，因為根據(jù)上面提到過的原因，在這里采用 PID調(diào)節(jié)并無實際的好處，而只會帶來運行、調(diào)試及日后維修上的困難。所以我們采用了特殊的控制程序，詳見下節(jié)。 圖