單容水箱液位恒值控制系統(tǒng)設計報告(共29頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上過程控制系統(tǒng)課程設計專 業(yè)： 自 動 化 設計題目：單容水箱液位恒值控制系統(tǒng)設計 班級： 學生姓名： 學號：指導教師： 分院院長： 教研室主任： 電氣工程學院一、課程設計任務書 1. 設計內(nèi)容針對某廠的液位控制過程與要求實現(xiàn)模擬控制，其工藝過程如下：用泵作為原動力，把水從低液位池抽到高液位池，實現(xiàn)對高液位池液位高度的自動控制。具體設計內(nèi)容是利用西門子S7-200PLC作為控制器，實現(xiàn)對單容水箱液位高度的定值控制，同時利用MCGS組態(tài)軟件建立單容水箱液位控制系統(tǒng)的監(jiān)控界面，實現(xiàn)實時監(jiān)控的目的。2. 設計要求1）以RTGK-2型過程控制實驗裝置中的單個水箱作為被控對象、P

2、LC作為控制器、靜壓式壓力表作為檢測元件、電動調(diào)節(jié)閥作為執(zhí)行器構成一個單容水箱單閉環(huán)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對水箱液位的恒值控制。2）PLC控制器采用PID算法，各項控制性能滿足要求：超調(diào)量15%，穩(wěn)態(tài)誤差±0.1；調(diào)節(jié)時間ts10s；3）組態(tài)測控界面上，實時設定并顯示液位給定值、測量值及控制器輸出值；實時顯示液位給定值實時曲線、液位測量值實時曲線和PID輸出值實時曲線；并能顯示歷史曲線。4）選擇合適的整定方法確定PID參數(shù)，并能在組態(tài)測控界面上實時改變PID參數(shù)；5）通過S7-200PLC編程軟件Step7實現(xiàn)PLC程序設計與調(diào)試；6）分析系統(tǒng)基本控制特性，并得出相應的結(jié)論；7）設計完成后，

3、提交打印設計報告。 3. 參考資料1）邵裕森,戴先中主編.過程控制工程(第2版).北京:機械工業(yè)出版社.20032）崔亞嵩主編.過程控制實驗指導書（校內(nèi)）3）廖常初主編.PLC編程及應用(第2版).北京:機械工業(yè)出版社.20074）吳作明主編.工業(yè)組態(tài)軟件與PLC應用技術.北京:北京航空航天大學出版社.20074. 設計進度（2012年12月3日至2011年12月16日）時間設計內(nèi)容2012年12月3日 布置設計任務、查閱資料、進行硬件系統(tǒng)設計2012年12月4日2012年12月5日編制PLC控制程序，并上機調(diào)試；2012年12月6日2012年12月7日利用MCGS組態(tài)軟件建立該系統(tǒng)的工程文件

4、2012年12月10日2012年12月12日進行MCGS與PLC的連接與調(diào)試進行PID參數(shù)整定2012年12月13日2012年12月14日系統(tǒng)運行調(diào)試，實現(xiàn)單容水箱液體定值控制2012年1月15日2012年1月16日寫設計報告書5. 設計時間及地點設計時間：上午：8：0011：00下午：1：004：00晚上：6：009：00設計地點：新實驗樓，過程控制實驗室（310） 機房（323）二、評語及成績評分項目評分標準量化分數(shù)1.獨立分析與解決問題的能力很強較強一般不能102組態(tài)界面設計、PLC程序編制及系統(tǒng)調(diào)試界面程序硬件分析調(diào)試353.報告撰寫情況規(guī)范整潔邏輯雜亂有錯誤254.輔導答疑積極認真應

5、付消極105.設計態(tài)度積極認真應付消極107.出勤全勤缺勤次數(shù)10 附加評語量化總分課程設計成績： 指導教師：過程控制系統(tǒng)課程設計報告班 級： 姓 名： 學 號： 指導教師： 撰寫日期： 專心-專注-專業(yè)目 錄第一章 課程設計內(nèi)容與要求分析1.1 課程設計內(nèi)容針對某廠的液位控制過程與要求實現(xiàn)模擬控制，其工藝過程如下：用泵作為原動力，把水從低液位池抽到高液位池，實現(xiàn)對高液位池液位高度的自動控制。具體設計內(nèi)容是利用西門子S7-200PLC作為控制器，實現(xiàn)對單容水箱液位高度的定值控制，同時利用MCGS組態(tài)軟件建立單容水箱液位控制系統(tǒng)的監(jiān)控界面，實現(xiàn)實時監(jiān)控的目的。1.2 課程設計要求分析（1）以RT

6、GK-2型過程控制實驗裝置中的單個水箱作為被控對象、PLC作為控制器、靜壓式壓力表作為檢測元件、電動調(diào)節(jié)閥作為執(zhí)行器構成一個單容水箱單閉環(huán)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對水箱液位的恒值控制。（2）PLC控制器采用PID算法，各項控制性能滿足要求：超調(diào)量20%，穩(wěn)態(tài)誤差±0.1；調(diào)節(jié)時間ts60s；（3）組態(tài)測控界面上，實時設定并顯示液位給定值、測量值及控制器輸出值；實時顯示液位給定值實時曲線、液位測量值實時曲線和PID輸出值實時曲線；（4）選擇合適的整定方法確定PID參數(shù)，并能在組態(tài)測控界面上實時改變PID參數(shù)；（5）通過S7-200PLC編程軟件Step7實現(xiàn)PLC程序設計與調(diào)試；（6）分析系統(tǒng)基

7、本控制特性，并得出相應的結(jié)論；（7）設計完成后，提交打印設計報告。1.3 PID控制的原理和特點工程實際中，應用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術之一。當被控對象的結(jié)構和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學模型時，控制理論的其它技術難以采用時，系統(tǒng)控制器的結(jié)構和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應用PID控制技術最為方便。即當我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用PID控制技術。PID控制，實際中

8、也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。1.3.1比例（P）控制及調(diào)節(jié)過程比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關系。當僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steady-state error）。在人工調(diào)節(jié)的實踐中，如果能使閥門的開度與被調(diào)參數(shù)偏差成比例的話，就有可能使輸出量等于輸入量，從而使被調(diào)參數(shù)趨于穩(wěn)定，達到平衡狀態(tài)。這種閥門開度與被調(diào)參數(shù)的偏差成比例的調(diào)節(jié)規(guī)律，稱為比例調(diào)節(jié)。比例調(diào)節(jié)規(guī)律及其特點比例調(diào)節(jié)作用，一般用字母P來表示。如果用一個數(shù)學式來表示比例調(diào)節(jié)作用，可寫成： （1-1）式中 調(diào)節(jié)器的輸出變

9、化值； 調(diào)節(jié)器的輸入，即偏差； 比例調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)。放大倍數(shù)是可調(diào)的，所以比例調(diào)節(jié)器實際上是一個放大倍數(shù)可調(diào)的放大器。比例調(diào)節(jié)作用雖然及時、作用強，但是有余差存在，被調(diào)參數(shù)不能完全回復到給定值，調(diào)節(jié)精度不高，所以有時稱比例調(diào)節(jié)為“粗調(diào)”。純比例調(diào)節(jié)只能用于干擾較小、滯后較小，而時間常數(shù)又不太小的對象。1.3.2積分（I）控制及調(diào)節(jié)過程在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關系。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)（System with Steady-state Error）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項

10、”。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小，直到等于零。因此，比例+積分（PI）控制器，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。對于工藝條件要求較高余差不允許存在的情況下，比例作用調(diào)節(jié)器不能滿足要求了，克服余差的辦法是引入積分調(diào)節(jié)。因為單純的積分作用使過程緩慢，并帶來一定程度的振蕩，所以積分調(diào)節(jié)很少單獨使用，一般都和比例作用組合在一起，構成比例積分調(diào)節(jié)器，簡稱PI調(diào)節(jié)器，其作用特性可用下式表示： （1-2）這里，表示PI調(diào)節(jié)作用的參數(shù)有兩個：比例度P和積分時間。而且比例度不僅影響比例部

11、分，也影響積分部分，使總的輸出既具有調(diào)節(jié)及時、克服偏差有力的特點，又具有克服余差的性能。由于它是在比例調(diào)節(jié)（粗調(diào)）的基礎上，有加上一個積分調(diào)節(jié)（細調(diào)），所以又稱再調(diào)調(diào)節(jié)或重定調(diào)節(jié)。但是，積分時間太小，積分作用就太強，過程振蕩劇烈，穩(wěn)定程度低；積分時間太大，積分作用不明顯，余差消除就很慢。如果把積分時間放到最大，PI調(diào)節(jié)器就喪失了積分作用，成了一個純比例調(diào)節(jié)器。1.3.3微分（D）控制及調(diào)節(jié)過程在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關系。 自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。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

12、有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應該是零。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”，它能預測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調(diào)。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例+微分（PD）控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性。微分調(diào)節(jié)的作用主要是用來克服被調(diào)參數(shù)的容量滯后。在生產(chǎn)實際中，有經(jīng)驗的工人總是既根據(jù)偏差的大小來改變閥門的開度大?。ū壤饔茫?，同

13、時又根據(jù)偏差變化速度的大小進行調(diào)節(jié)。比如當看到偏差變化很大時，就估計到即將出現(xiàn)很大的偏差而過量地打開（關閉）調(diào)節(jié)閥，以克服這個預計的偏差，這種根據(jù)偏差變化速度提前采取的行動，意味著有“超前”作用，因而能比較有效地改善容量滯后比較大的調(diào)節(jié)對象的調(diào)節(jié)質(zhì)量。什么是微分調(diào)節(jié)？微分調(diào)節(jié)是指調(diào)節(jié)器的輸出變化與偏差變化速度成正比，可用數(shù)學表達式表示為： （1-3）式中： 調(diào)節(jié)器的輸出變化值；微分時間；偏差信號變化的速度。從上式可知，偏差變化的速度越大，微分時間越長，則調(diào)節(jié)器的輸出變化就越大。對于一個固定不變的偏差，不管其有多大，微分做用的輸出總是零，這是微分作用的特點。由于實際微分器的比例度不能改變，固定為

14、100%，微分作用也只在參數(shù)變化時才出現(xiàn)，所以實際微分器也不能單獨使用。一般都是和其它調(diào)節(jié)作用相配合，構成比例微分或比例積分微分調(diào)節(jié)器。比例積分微分調(diào)節(jié)又稱PID調(diào)節(jié)，它可由下式表示： （1-4）PID調(diào)節(jié)中，有三個調(diào)節(jié)參數(shù)，就是比例度P、積分時間Ti、微分時間。適當選取這三個參數(shù)值，就可以獲得良好的調(diào)節(jié)質(zhì)量。由分析可知，PID作用調(diào)節(jié)質(zhì)量最好，PI調(diào)節(jié)第二，PD調(diào)節(jié)有余差。純比例調(diào)節(jié)雖然動偏差比PI調(diào)節(jié)小，但余差大，而純積分調(diào)節(jié)質(zhì)量最差，所以一般不單獨使用。1.4 臨界振蕩整定計算公式臨界振蕩整定計算公式如下表1-1所示：表1-1 臨界振蕩整定計算公式 Ti Td P 2k PI 2.2k

15、Tk/1.2 PID 1.6k 0.5Tk 0.25Ti第二章 系統(tǒng)組態(tài)設計2.1 MCGS組態(tài)軟件概述2.1.1如何創(chuàng)建MCGS組態(tài)工程MCGS(Monitor and Control Generated System，監(jiān)視與控制通用系統(tǒng))是一套基于windows95/98/NT操作系統(tǒng)(或更高版本)，用來可快速構造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，它為用戶提供了從設備驅(qū)動、數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理、報警處理、流程控制、動畫顯示、報表輸出等解決實際工程問題的完整方案和操作工具。MCGS組態(tài)軟件具有多任務、多線程功能，其系統(tǒng)框架采用VC+語言編程，通過OLE技術向用戶提供VB編程接口，提供豐富的設

16、備驅(qū)動件、動畫構件、策略構件，用戶可隨時方便地擴充系統(tǒng)的功能。工程創(chuàng)建的一般過程為： (1)工程項目系統(tǒng)分析：分析工程項目的系統(tǒng)構成、技術要求和工藝流程，弄清系統(tǒng)的控制流程和監(jiān)控對象的特征，明確監(jiān)控要求和動畫顯示方式，分析工程中的設備采集及輸出通道與軟件中實時數(shù)據(jù)庫變量的對應關系，分清哪些變量是要求與設備連接的，哪些變量是軟件內(nèi)部用來傳遞數(shù)據(jù)及動畫顯示的。(2)工程各項搭建框架：MCGS稱為建立新工程。主要內(nèi)容包括：定義工程名稱、封面窗口名稱和啟動窗口（封面窗口退出后接著顯示的窗口）名稱，指定存盤數(shù)據(jù)庫文件的名稱以及存盤數(shù)據(jù)庫，設定動畫刷新的周期。經(jīng)過此步操作，即在MCGS組態(tài)環(huán)境中，建立了由

17、五部分組成的工程結(jié)構框架。封面窗口和啟動窗口也可等到建立了用戶窗口后，再行建立。(3)設計菜單基本體系：為了對系統(tǒng)運行的狀態(tài)及工作流程進行有效地調(diào)度和控制，通常要在主控窗口內(nèi)編制菜單。編制菜單分兩步進行，第一步首先搭建菜單的框架，第二步再對各級菜單命令進行功能組態(tài)。在組態(tài)過程中，可根據(jù)實際需要，隨時對菜單的內(nèi)容進行增加或刪除，不斷完善工程的菜單。(4)制作動畫顯示畫面：動畫制作分為靜態(tài)圖形設計和動態(tài)屬性設置兩個過程。前一部分類似于“畫畫”，用戶通過MCGS組態(tài)軟件中提供的基本圖形元素及動畫構件庫，在用戶窗口內(nèi)“組合”成各種復雜的畫面。后一部分則設置圖形的動畫屬性，與實時數(shù)據(jù)庫中定義的變量建立相

18、關性的連接關系，作為動畫圖形的驅(qū)動源。(5)編寫控制流程程序：在運行策略窗口內(nèi)，從策略構件箱中，選擇所需功能策略構件，構成各種功能模塊（稱為策略塊），由這些模塊實現(xiàn)各種人機交互操作。MCGS還為用戶提供了編程用的功能構件（稱之為“腳本程序”功能構件），使用簡單的編程語言，編寫工程控制程序。(6)完善菜單按鈕功能：包括對菜單命令、監(jiān)控器件、操作按鈕的功能組態(tài)；實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)、各種曲線、數(shù)據(jù)報表、報警信息輸出等功能；建立工程安全機制等。(7)編寫程序調(diào)試工程：利用調(diào)試程序產(chǎn)生的模擬數(shù)據(jù)，檢查動畫顯示和控制流程是否正確。(8)連接設備驅(qū)動程序：選定與設備相匹配的設備構件，連接設備通道，確定數(shù)

19、據(jù)變量的數(shù)據(jù)處理方式，完成設備屬性的設置。此項操作在設備窗口內(nèi)進行。2.1.2 設備配置在組態(tài)界面中選擇新建的工程，雙擊進入組態(tài)王工程瀏覽器；選擇工程目錄區(qū)的設備中的COM1，雙擊右邊的新建按鈕進入設備配置向?qū)Вx擇PLC亞控仿真PLCCOM1,單擊下一步，為配置設備取名PLC1，單擊下一步。選擇設備串口COM1,一直單擊下一步完成設備配置。2.1.3新建畫面我們在建立畫面之前先建立工程：(1)鼠標單擊文件菜單中“新建工程”選項，由于MCGS安裝在D盤根目錄下，則會在D：MCGSWORK下自動生成新建工程，默認的工程名為：“新建工程X.MCG”，其中X表示工程的序號。 (2)選擇文件菜單中的“

20、工程另存為”菜單項，彈出文件保存窗口。 (3)在文件名一欄內(nèi)輸入“過程控制單容水箱”，點擊保存按鈕，工程創(chuàng)建完畢。、其次是新建畫面：在MCGS組態(tài)平臺上，單擊“用戶窗口”，在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，則產(chǎn)生新“窗口0”，將其改名為“單容水箱”，同理，建立“窗口1” “窗口2”將其改名為“歷史曲線” “退出提示”，見圖2-1所示。2-1 用戶窗口單擊“窗口屬性”，進入“用戶窗口屬性設置”，將“窗口名稱”改為：單容水箱；將“窗口標題”改為：單容水箱；在“窗口位置”中選中“最大化顯示”，其它不變，單擊“確認”。選中剛創(chuàng)建的“單容水箱”用戶窗口，單擊“動畫組態(tài)”，進入動畫制作窗口。 圖形對象

21、放置在用戶窗口中，是構成用戶應用系統(tǒng)圖形界面的最小單元，MCGS中的圖形對象包括圖元對象、圖符對象和動畫構件三種類型，不同類型的圖形對象有不同的屬性，所能完成的功能也各不相同。 為了快速構圖和組態(tài)，MCGS系統(tǒng)內(nèi)部提供了常用的圖元、圖符、動畫構件對象，稱為系統(tǒng)圖形對象。如圖2-2所示：圖2-2 MCGS工具箱通過MCGS工具箱畫出如圖2-3的界面：圖2-3 動畫組態(tài)過程控制同樣“歷史曲線” “退出提示”中也是如上述繪畫，如圖2.4,2.5所示：圖2-4 歷史曲線圖2-5 退出提示其中以設定值為例，在MCGS工具箱中選中畫出相應的長度，雙擊彈出“動態(tài)屬性設置”，在其中的“填充顏色”選黑色，“邊線

22、顏色”選黑色，“字符顏色”選紅色。在下面的“大小變化”前打?qū)μ枺谄浔磉_式中填入“SP”，在“最大變化百分比”中填入100，“表達式的值”中填入50，“變化方向”選擇向上，如圖2-6所示：圖2-6大小變化設置2.1.4 設備連接在“實時數(shù)據(jù)庫”中建立多個對象，如圖2-7所示：圖2-7 實時數(shù)據(jù)庫雙擊“通用串口父設備”出現(xiàn)菜單，在“基本屬性”完成設置，如圖2-8所示：圖2-8 基本屬性再在“通用串口父設備”中雙擊s7200-西門子S7-200PP，點擊其中的“基本屬性”完成設置，如圖2-9所示：圖2-9 基本屬性同理，在“通道連接” “設備調(diào)試”中完成設置，如圖2-10，2-11圖2-10 通話

23、連接圖2-11 設備調(diào)試第三章 PLC設計3.1 PLC概述我們這次PLC采用的是西門子s7-200，西門子S7-200系列適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡皆能實現(xiàn)復雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價格比。 S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面： （1）極高的可靠性 （2）極豐富的指令集 （3）易于掌握 （4）豐富的內(nèi)置集成功能 （5）實時特性 （6）強勁的通訊能力 （7）豐富的擴展模塊 S7-200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復雜的自動化控

24、制。應用領域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關的工業(yè)及民用領域，包括各種機床、機械、電力設施、民用設施、環(huán)境保護設備等等。如：沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠化工機械，中央空調(diào)，電梯控制，運動系統(tǒng)。 S7-200系列PLC可提供4個不同的基本型號的8種CPU供您使用。 CPU單元設計： 集成的24V負載電源：可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器），CPU 221，222具有180mA輸出， CPU 224，CPU 224XP，CPU 226分別輸出280，400mA。可用作負載電源。 本機數(shù)字量輸入/輸出點： CPU 221具有6個輸入點和4個輸出點，CPU 222具有8個輸入點和6個輸

25、出點，CPU 224具有14個輸入點和10個輸出點，CPU 224XP具有14個輸入點和10個輸出點，CPU 226具有24個輸入點和16個輸出點。 本機模擬最輸入/輸出點： CPU 224XP具有2個輸入點，1個輸出點。 中斷輸入允許以極快的速度對過程信號的上升沿作出響應。 CPU 221/222具有4個高速計數(shù)器（30KHz），可編程并具有復位輸入，2個獨立的輸入端可同時作加、減計數(shù)，可連接兩個相位差為90°的A/B相增量編碼器。CPU224/224XP/226有6個高速計數(shù)器（30KHz），具有CPU221/222相同的功能。CPU 222/224/224XP/226 可方便地

26、用數(shù)字量和模擬量擴展模塊進行擴展?？墒褂梅抡嫫鳎ㄟx件）對本機輸入信號進行仿真，用于調(diào)試用戶程序。CPU221/222/224/224XP/226還具有脈沖輸出功能。2路高頻率脈沖輸出（最大20KHz），用于控制步進電機或伺服電機實現(xiàn)定位任務。 電池模塊用于長時間數(shù)據(jù)后備。用戶數(shù)據(jù)（如標志位狀態(tài)，數(shù)據(jù)塊，定時器，計數(shù)器）可通過內(nèi)部的超級電容存貯大約5天。選用電池模塊能延長存貯時間到200天（10年壽命）。電池模塊插在存儲器模塊的卡槽中。 STEP 7-Micro/WIN32 V3.1編程軟件可以對所有的CPU 221/222/224/224XP/226功能進行編程。同時也可以使用STEP 7-M

27、icro/WIN16 V2.1軟件包，但是它只支持對S7-21x同樣具有的功能進行編程。 3.2系統(tǒng)PLC設計程序VD400:測量值顯示單元；VD404：設定值顯示單元；VD408：輸出值顯示單元取測量值并顯示和存放；設定給定值并存放；取輸出值并顯示；（PID指令回路表存放設定值和測量值），清設定值，測量值，輸出值，比例系數(shù)，積分系數(shù)，微分系數(shù)單元。置PID回路表首地址，置第0號PID。設置采樣時間，存放積分前向初值，數(shù)/模轉(zhuǎn)換輸出前的工程量化：將VD5（標準化實數(shù)0.0-1.0）轉(zhuǎn)化為16位整數(shù)，并送模擬量輸出存儲區(qū)AQW0，實現(xiàn)數(shù)/模轉(zhuǎn)換。模/數(shù)轉(zhuǎn)換輸入后的工程量化：將第0路模/數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果

28、AIW0（16位整數(shù)）轉(zhuǎn)化為標準實數(shù)（0.0-1.0），并存入測量值單元VD400.如圖3-1所示：圖3-1 參考程序第四章 單容水箱液位恒值系統(tǒng)數(shù)據(jù)調(diào)試4.1 等幅震蕩設Kc=550，SP=15時，產(chǎn)生震蕩，如圖4-1所示：圖4-1單容水箱液位恒指控制系統(tǒng)根據(jù)等幅震蕩所獲得的歷史曲線圖如圖4-2所示，記錄波峰時所在的時間，然后計算得出=26s。圖4-2 等幅震蕩時的歷史曲線4.2 P調(diào)節(jié)器由圖4-1可知，=26s，Kc=550，則k=1/Kc=1/550, 由表1-1可得到，=2k=2*(1/550)=1/275，則Kc=1/=275，如圖4-3所示：圖4-3 P調(diào)時的整定狀態(tài)4.3 PI調(diào)

29、節(jié)器由表1-1可知，=2.2k=2.2*(1/550)=2.2/275，則Kc=1/=275/2.2=250，Ti=Tk/1.2=26/1.2=21.7s，則Ki=Kc/Ti=250/21.7=11.52，如圖4-3所示：圖4-4 PI調(diào)時的整定狀態(tài)4.4 PID調(diào)節(jié)器由表1-1可知，=1.6k=1.6*(1/550)，則Kc=1/=550/1.6=343.75。Ti=0.5Tk=0.5*26=13s，則，Ki=Kc/Ti=343.75/13=26.45，Td=0.25Ti=0.25*13=3.25s，則Kd=Kc*Td=343.75*3.25=1117.2，如圖4-5所示：圖4-5 PID調(diào)時的整定狀態(tài)4.5 P 、PI、PID調(diào)的比較圖4-6為P、PI、PID調(diào)的整定歷史曲線，通過觀察與比較這三種調(diào)節(jié)器的歷史曲線，得到如下結(jié)論：（1）P調(diào)時，控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關系。當僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差。（2）PI 調(diào)時，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比