【正文】 擇 采用串級(jí)控制，所以有主副調(diào)節(jié)器之分。主調(diào)節(jié)器起定值控制作用，副調(diào)節(jié)器起隨動(dòng)控制作用，這是選擇規(guī)律的基本出發(fā)點(diǎn)。主參數(shù)是工藝操作的重要指標(biāo)，允許波動(dòng)的范圍較小，一般要求無(wú)余差，因此，主調(diào)節(jié)器一般選PI或PID控制，副參數(shù)的設(shè)置是為了保證主參數(shù)的控制質(zhì)量，可允許在一定范圍內(nèi)變化，允許有余差，因此副調(diào)節(jié)器只要選P控制規(guī)律就可以。在本控制系統(tǒng)中，我們將鍋爐出口水溫度作為主參數(shù)，爐膛溫度為副參數(shù)。主控制采用PI控制，副控制器采用P控制。、副調(diào)節(jié)器正、反作用方式的確定副調(diào)節(jié)器作用方式的確定：　 首先確定調(diào)節(jié)閥，出于生產(chǎn)工藝安全考慮，可控硅輸出電壓應(yīng)選用氣開(kāi)式，這樣保證當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障使調(diào)節(jié)閥損壞而處于全關(guān)狀態(tài)，防止燃料進(jìn)入加熱爐，確保設(shè)備安全，調(diào)節(jié)閥的 Kv 0 。然后確定副被控過(guò)程的K02，當(dāng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度增大，電壓增大，爐膛水溫度上升，所以 K02 0 。最后確定副調(diào)節(jié)器，為保證副回路是負(fù)反饋，各環(huán)節(jié)放大系數(shù)(即增益)乘積必須為負(fù)，所以副調(diào)節(jié)器 K 20 ，副調(diào)節(jié)器作用方式為反作用方式?！　≈髡{(diào)節(jié)器作用方式的確定：　　爐膛水溫度升高，出口水溫度也升高，主被控過(guò)程 K01 0。為保證主回路為負(fù)反饋，各環(huán)節(jié)放大系數(shù)乘積必須為負(fù)，所以主調(diào)節(jié)器的放大系數(shù) K1 0，主調(diào)節(jié)器作用方式為反作用方式[7]。采樣周期Ts越小，采樣值就越能反應(yīng)溫度的變化情況。但是，Ts太小就會(huì)增加CPU的運(yùn)算工作量，相鄰的兩次采樣值幾乎沒(méi)什么變化，將是PID控制器輸出的微分部分接近于0，所以不應(yīng)使采樣時(shí)間太小。，確定采樣周期時(shí)，應(yīng)保證被控量迅速變化時(shí)，能用足夠多的采樣點(diǎn)，以保證不會(huì)因采樣點(diǎn)過(guò)稀而丟失被采集的模擬量中的重要信息。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)是溫度控制系統(tǒng)，溫度具有延遲特性的慣性環(huán)節(jié)，所以采樣時(shí)間不能太短，一般是15s～20s，本系統(tǒng)采樣17s 經(jīng)過(guò)上述的分析，該溫度控制系統(tǒng)就已經(jīng)基本確定了，在系統(tǒng)投運(yùn)之前還要進(jìn)行控制器的參數(shù)整定。常用的整定方法可歸納為兩大類，即理論計(jì)算整定法和工程整定法。 理論計(jì)算整定法是在已知被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)選取的質(zhì)量指標(biāo)，經(jīng)過(guò)理論的計(jì)算（微分方程、根軌跡、頻率法等），求得最佳的整定參數(shù)。這類方法比較復(fù)雜，工作量大，而且用于分析法或?qū)嶒?yàn)測(cè)定法求得的對(duì)象數(shù)學(xué)模型只能近似的反映過(guò)程的動(dòng)態(tài)特征，整定的結(jié)果精度不是很高，因此未在工程上受到廣泛的應(yīng)用。 對(duì)于工程整定法，工程人員無(wú)需知道對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，無(wú)需具備理論計(jì)算所學(xué)的理論知識(shí)，就可以在控制系統(tǒng)中直接進(jìn)行整定，因而簡(jiǎn)單、實(shí)用，在實(shí)際工程中被廣泛的應(yīng)用常用的工程整定法有經(jīng)驗(yàn)整定法、臨界比例度法、衰減曲線法、自整定法等。在這里，我們采用經(jīng)驗(yàn)整定法整定控制器的參數(shù)值。整定步驟為“先比例，再積分，最后微分”。（1）整定比例控制 將比例控制作用由小變到大，觀察各次響應(yīng)，直至得到反應(yīng)快、超調(diào)小的響應(yīng)曲線。（2）整定積分環(huán)節(jié) 若在比例控制下穩(wěn)態(tài)誤差不能滿足要求，需加入積分控制。先將步驟（1）中選擇的比例系數(shù)減小為原來(lái)的50～80％，再將積分時(shí)間置一個(gè)較大值，觀測(cè)響應(yīng)曲線。然后減小積分時(shí)間，加大積分作用，并相應(yīng)調(diào)整比例系數(shù)，反復(fù)試湊至得到較滿意的響應(yīng)，確定比例和積分的參數(shù)。（3）整定微分環(huán)節(jié)若經(jīng)過(guò)步驟（2），PI控制只能消除穩(wěn)態(tài)誤差，而動(dòng)態(tài)過(guò)程不能令人滿意，則應(yīng)加入微分控制，構(gòu)成PID控制。先置微分時(shí)間TD=0，逐漸加大TD，同時(shí)相應(yīng)地改變比例系數(shù)和積分時(shí)間，反復(fù)試湊至獲得滿意的控制效果和PID控制參數(shù)。 第四章 PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分本在硬件基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹本項(xiàng)目的軟件設(shè)計(jì)，主要包括軟件設(shè)計(jì)的基本步驟、方法、編程軟件STEP7Micro/WIN的介紹以及本項(xiàng)目的程序設(shè)計(jì)。 PLC程序設(shè)計(jì)的方法PLC程序設(shè)計(jì)常用的方法：主要有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、繼電器控制電路轉(zhuǎn)換為梯形圖法、順序控制設(shè)計(jì)法、邏輯設(shè)計(jì)法等。：經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法即在一些典型的控制電路程序的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控制對(duì)象的具體要求，進(jìn)行選擇組合，并多次反復(fù)調(diào)試和修改梯形圖，有時(shí)需增加一些輔助觸點(diǎn)和中間編程環(huán)節(jié)，才能達(dá)到控制要求。這種方法沒(méi)有規(guī)律可遵循，設(shè)計(jì)所用的時(shí)間和設(shè)計(jì)質(zhì)量與設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)有很大的關(guān)系，故稱為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。 ：用PLC的外部硬件接線和梯形圖軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)繼電器控制系統(tǒng)的功能。：根據(jù)功能流程圖，以步為核心，從起始步開(kāi)始一步一步地設(shè)計(jì)下去，直至完成。此法的關(guān)鍵是畫(huà)出功能流程圖。4. 邏輯設(shè)計(jì)法：通過(guò)中間量把輸入和輸出聯(lián)系起來(lái)。實(shí)際上就找到輸出和輸入的關(guān)系，完成設(shè)計(jì)任務(wù)。 編程軟件STEP7Micro/WIN 概述 STEP7Micro/WIN 編程軟件是基于Windows的應(yīng)用軟件，由西門(mén)子公司專為S7200系列可編程控制器設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，它功能強(qiáng)大，主要為用戶開(kāi)發(fā)控制程序使用，同時(shí)也可以實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。 STEP7Micro/WIN 簡(jiǎn)單介紹 以 STEP7Micro/WIN創(chuàng)建程序，為接通STEP7Micro/WIN，可雙擊STEP7 Micro/WIN的圖標(biāo)，如圖41所示，STEP7Micro/WIN項(xiàng)目窗口將提供用于創(chuàng)建程序的工作空間。瀏覽條給出了多組按鈕，用于訪問(wèn)STEP7Micro/WIN的不同編程特性。指令樹(shù)將顯示用于創(chuàng)建控制程序的所有項(xiàng)目對(duì)象指令。程序編輯器包括程序邏輯和局部變量表，可在其中分配臨時(shí)局部變量的符號(hào)名。子程序和中斷程序在程序編輯器窗口的的底部按標(biāo)簽顯示。圖 41 STEP7Micro/WIN項(xiàng)目窗口本項(xiàng)目中我們利用 STEP7Micro/WIN SP5編程軟件，其界面如圖41所示。項(xiàng)目包括的基本組件：程序塊、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊、符號(hào)表、狀態(tài)表、交叉引用表。 計(jì)算機(jī)與PLC的通信 在STEP7Micro/WIN 中雙擊指令樹(shù)中的“通信”圖標(biāo)，或執(zhí)行菜單命令的“查看”/“組件”/“通信”，將出現(xiàn)“通信”對(duì)話框,見(jiàn)圖42。在將新的設(shè)置下載到S7200之前，應(yīng)設(shè)置遠(yuǎn)程站的地址，是它與S7200的地址。雙擊“通信”對(duì)話框中“雙擊刷新”旁邊的藍(lán)色箭頭組成的圖標(biāo)，編程軟件將會(huì)自動(dòng)搜索連接在網(wǎng)絡(luò)上的S7200，并用圖標(biāo)顯示搜索到的S7200。 程序設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)思路PLC運(yùn)行時(shí)，將溫度設(shè)定值，PID參數(shù)值等存入數(shù)據(jù)寄存器，隨后系統(tǒng)開(kāi)始溫度采樣，采樣周期是17秒，TT1(出口水溫溫度傳感器)將采集到的出口水溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，電流信號(hào)在通過(guò)AIW0進(jìn)入PLC，作為主回路的反饋值，經(jīng)過(guò)主控制器（PID0）的PI運(yùn)算產(chǎn)生輸出信號(hào)，作為副回路的給定值。TT2(爐膛水溫傳感器)將采集到的爐膛水溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，電流信號(hào)在通過(guò)AIW2進(jìn)入PLC，作為副回路的反饋值，經(jīng)過(guò)副控制器（PID1）的P運(yùn)算產(chǎn)生輸出的信號(hào),由AQW0輸出，輸出的420mA電流信號(hào)控制可控硅的導(dǎo)通角，從而控制電熱絲的電壓，完成對(duì)溫度的控制。 PID指令向?qū)? 編寫(xiě)PID控制程序時(shí)，首先要把過(guò)程變量（PV）。PID運(yùn)算結(jié)束之后，需要把回路輸出（）轉(zhuǎn)換為可以送給模擬量輸出模塊的整數(shù)。 圖43 PID初始化指令 如圖43,PV_I是模擬量輸入模塊提供的反饋值的地址，Setpoint_R是以百分比為單位的實(shí)數(shù)給定值（SP）,Output是PID控制器的INT型的輸出地址。HighAlarm和LowAlarm分別是超過(guò)上限和下限的報(bào)警信號(hào)輸出，ModuleErr 是模擬量模塊的故障輸出信號(hào)。 控制程序及分析 因?yàn)橛葾I