項目4封口機控制

維修電工高級學(xué)習(xí)單元4：封口機控制四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院2任務(wù)分析請大家翻到《學(xué)習(xí)情境4任務(wù)書》，先大致了解一下控制任務(wù)(2min)1.在任務(wù)書中我們可以看到，文本顯示器是以往沒有使用過的設(shè)備，這是新知識；

2.以往我們只做過單個的功能，現(xiàn)在要學(xué)如何去完成一個控制系統(tǒng)。下面請大家自行分析控制任務(wù)(15min)任務(wù)分析控制對象傳送帶加熱與溫度檢測轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)溫度儀表帶料入口？！控制任務(wù)分析控制要求1.由文本顯示器設(shè)置和顯示封口板溫度，并顯示傳送帶速度與級數(shù)文本顯示器？！(必須用到文本顯示器)2.封口機溫度采用閉環(huán)控制，利用熱電偶檢測溫度(上個學(xué)習(xí)情境中的閉環(huán)控制知識可以用到這里)任務(wù)分析3.封口機傳送帶速度根據(jù)溫度的高低設(shè)置4級運行速度，溫度越高，傳送帶速度越快

(因為加工時這樣設(shè)置才不會燙壞包裝袋)4.在文本顯示器中顯示封袋數(shù)量

(這樣的設(shè)計可以統(tǒng)計產(chǎn)量)

任務(wù)分析技術(shù)指標(biāo)1.溫度范圍：100℃～150℃之間任意設(shè)置

(為了在調(diào)試時能更快看到恒溫的效果，建議將目標(biāo)溫度設(shè)置為50℃)2.誤差范圍：±1℃

(指實際溫度在目標(biāo)溫度上下的變化范圍)3.溫度上升時間：≤1min4.封口速度：根據(jù)溫度高低按4級運行切換℃T0t0溫度曲線了解封口機下面我們對照實物來了解一下封口機的結(jié)構(gòu)的原理傳送帶加熱與溫度檢測轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)溫度儀表帶料入口自動控制系統(tǒng)的基本概念下面介紹一下控制系統(tǒng)的基本知識(大致45min)自動控制系統(tǒng)的基本概念要回答這個問題，我們可以聯(lián)系日常生活中那些需要實現(xiàn)某種“目標(biāo)”的例子：在家里，為了舒適地生活，我們需要控制室內(nèi)的溫度和濕度。在交通領(lǐng)域，我們需要控制汽車精確而又安全地從一個地方到達另一個地方。

究竟什么是控制系統(tǒng)呢？自動控制系統(tǒng)的基本概念但有些目標(biāo)在人們要完成它時，不僅要考慮如何完成，還要考慮如何更好地完成——比如：百米運動員在一百米短跑中，他考慮的是：在盡可能短的時間內(nèi)跑完這段距離馬位松選手在他的比賽中，他考慮的是：在盡可能短的時間內(nèi)跑完這段距離在整個比賽過程中控制好能量的消耗并設(shè)計最佳的比賽策略自動控制系統(tǒng)的基本概念

綜上所述：所謂的控制系統(tǒng)就是為完成某種“目標(biāo)”而采用的一整套的方法和步驟。而這些方法和步驟通常又包含更好實現(xiàn)這些“目標(biāo)”的最佳策略。

在工業(yè)領(lǐng)域，自動控制系統(tǒng)常常是指那些在沒有人直接參與的情況下，利用控制裝置，對生產(chǎn)過程、工藝參數(shù)、目標(biāo)要求等，進行自動的調(diào)節(jié)與控制，使之按照預(yù)定的方案達到要求的指標(biāo)的設(shè)備。原來這就是系統(tǒng)??！自動控制系統(tǒng)的基本概念自動控制系統(tǒng)的基本概念自動控制系統(tǒng)的基本概念控制系統(tǒng)舉例熱力系統(tǒng)人工反饋控制自動控制系統(tǒng)的基本概念自動反饋控制自動控制系統(tǒng)的基本概念比較以上兩個例子，我們給出概念：開環(huán)控制系統(tǒng)(OpenloopControlSystem)若系統(tǒng)的輸出量不被引回來對系統(tǒng)的控制部分產(chǎn)生影響，則這樣的系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)(ClosedloopControlSystem)

若系統(tǒng)輸出量通過反饋環(huán)節(jié)返回來作用于控制部分，形成閉合環(huán)路，則這樣的系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)，又稱為反饋控制系統(tǒng)(FeedbackControlSystem)。自動控制系統(tǒng)的基本概念

反饋定義：反饋控制是這樣一種控制過程，它能夠在存在擾動的情況下，力圖減小系統(tǒng)的輸出量與參考輸入量（也稱參據(jù)量）（或者任意變化的希望的狀態(tài)）之間的偏差，而且其工作正是基于這一偏差基礎(chǔ)之上的。反饋控制系統(tǒng)是一種能對輸出量與參考輸入量進行比較，并力圖保持兩者之間的既定關(guān)系的系統(tǒng)，它利用輸出量與輸入量的偏差來進行控制。自動控制系統(tǒng)的基本概念閉環(huán)控制系統(tǒng)的框圖如下：自動控制系統(tǒng)的基本概念自動控制系統(tǒng)的基本概念自動控制系統(tǒng)的基本概念按系統(tǒng)輸入信號的變化規(guī)律不同來分1、恒值控制系統(tǒng)（或稱自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)）這類系統(tǒng)的特點是輸入信號是一個恒定的數(shù)值。恒值控制系統(tǒng)主要研究各種干擾對系統(tǒng)輸出的影響以及如何克服這些干擾，把輸入、輸出量盡量保持在希望數(shù)值上。2、過程控制系統(tǒng)（或稱程序控制系統(tǒng)）這類系統(tǒng)的特點是輸入信號是一個已知的時間函數(shù)，系統(tǒng)的控制過程按預(yù)定的程序進行，要求被控量能迅速準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)。恒值控制系統(tǒng)也認(rèn)為是過程控制系統(tǒng)的特例。自動控制系統(tǒng)的基本概念3、隨動控制系統(tǒng)（或稱伺服系統(tǒng)）這類系統(tǒng)的特點是輸入信號是一個未知函數(shù)，要求輸出量跟隨給定量變化。如火炮自動跟蹤系統(tǒng)。工業(yè)自動化儀表中的顯示記錄儀，跟蹤衛(wèi)星的雷達天線控制系統(tǒng)等均屬于隨動控制系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)的基本概念控制系統(tǒng)的基本要求穩(wěn)定性（穩(wěn)）、快速性（快）、準(zhǔn)確性（準(zhǔn)）“穩(wěn)”與“快”是說明系統(tǒng)動態(tài)（過渡過程）品質(zhì)。“準(zhǔn)”是說明系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)（靜態(tài)）品質(zhì)。

自動控制系統(tǒng)的基本概念一、系統(tǒng)的穩(wěn)定性：穩(wěn)定性是對系統(tǒng)的基本要求，不穩(wěn)定的系統(tǒng)不能實現(xiàn)預(yù)定任務(wù)。穩(wěn)定性，通常由系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定與外界因素?zé)o關(guān)。

1對恒值系統(tǒng)，要求當(dāng)系統(tǒng)受到擾動后，經(jīng)過一定時間的調(diào)整能夠回到原來的期望值。

2對隨動系統(tǒng)，被控制量始終跟蹤參考量的變化。

3系統(tǒng)還就具有一定的穩(wěn)定裕量

自動控制系統(tǒng)的基本概念二、系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)

對過渡過程的形式和快慢提出要求，一般稱為動態(tài)性能。 穩(wěn)定高射炮射角隨動系統(tǒng)，雖然炮身最終能跟蹤目標(biāo)，但如果目標(biāo)變動迅速，而炮身行動遲緩，仍然抓不住目標(biāo)。其它指標(biāo)有：*最大超調(diào)量*建立時間*振蕩次數(shù)自動控制系統(tǒng)的基本概念PID控制基礎(chǔ)知識PID控制基礎(chǔ)知識必須使用控制器對系統(tǒng)進行校正如果控制系統(tǒng)性能不好怎么辦？PID控制基礎(chǔ)知識工業(yè)現(xiàn)場最常使用的控制器是PID控制器，又稱為比例-積分-微分控制器?？驁D如下：PID控制基礎(chǔ)知識比例（P）控制

比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steady-stateerror）。

PID控制基礎(chǔ)知識積分（I）控制

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(guān)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)（SystemwithSteady-stateError）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項”。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。

PID控制基礎(chǔ)知識

微分（D）控制

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(guān)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(yīng)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(yù)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(yán)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。PID控制基礎(chǔ)知識只要合理選擇控制器的參數(shù)(Kp，Ti，Td)，即可全面提高系統(tǒng)的控制性能，實現(xiàn)有效的控制。那應(yīng)該怎么選擇合適的控制參數(shù)呢？PID控制基礎(chǔ)知識PID控制器的參數(shù)整定理論計算整定法

方法有兩種工程整定法PID控制基礎(chǔ)知識一、理論計算整定法它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過理論計算確定控制器參數(shù)。這種方法所得到的計算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調(diào)整和修改。二、工程整定方法它主要依賴工程經(jīng)驗，直接在控制系統(tǒng)的試驗中進行，方法簡單、易于掌握，在工程中被廣泛采用。

現(xiàn)在我們重點講解工程整定方法PID控制基礎(chǔ)知識工程整定法分類

臨界比例法工程整定法反應(yīng)曲線法衰減法現(xiàn)在一般采用的是臨界比例法

PID控制基礎(chǔ)知識臨界比例法的整定步驟(1)首先預(yù)選擇一個足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作﹔(2)僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩，記下這時的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期﹔(3)在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數(shù)。PID控制基礎(chǔ)知識常用口訣：

參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查

先是比例后積分，最后再把微分加

曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大

曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳

曲線偏離回復(fù)慢，積分時間往下降

曲線波動周期長，積分時間再加長

曲線振蕩頻率快，先把微分降下來

動差大來波動慢。微分時間應(yīng)加長

理想曲線兩個波，前高后低4比1

一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會低PID控制基礎(chǔ)知識PID控制器參數(shù)的工程整定,各種調(diào)節(jié)系統(tǒng)中P.I.D參數(shù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)以下可參照：

溫度T:P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s

壓力P:P=30~70%,T=24~180s,

液位L:P=20~80%,T=60~300s,

流量L:P=40~100%,T=6~60s。

PID控制基礎(chǔ)知識

下面以PID調(diào)節(jié)器為例，具體說明經(jīng)驗法的整定步驟：

【1】讓調(diào)節(jié)器參數(shù)積分系數(shù)S0=0，實際微分系數(shù)k=0，控制系統(tǒng)投入閉環(huán)運行，由小到大改變比例系數(shù)S1，讓擾動信號作階躍變化，觀察控制過程，直到獲得滿意的控制過程為止。

【2】取比例系數(shù)S1為當(dāng)前的值乘以0.83，由小到大增加積分系數(shù)S0，同樣讓擾動信號作階躍變化，直至求得滿意的控制過程。PID控制基礎(chǔ)知識【3】積分系數(shù)S0保持不變，改變比例系數(shù)S1，觀察控制過程有無改善，如有改善則繼續(xù)調(diào)整，直到滿意為止。否則，將原比例系數(shù)S1增大一些，再調(diào)整積分系數(shù)S0，力求改善控制過程。如此反復(fù)試湊，直到找到滿意的比例系數(shù)S1和積分系數(shù)S0為止。【4】引入適當(dāng)?shù)膶嶋H微分系數(shù)k和實際微分時間TD，此時可適當(dāng)增大比例系數(shù)S1和積分系數(shù)S0。和前述步驟相同，微分時間的整定也需反復(fù)調(diào)整，直到控制過程滿意為止。下面給大家演示TD400C文本顯示器的使用方法43SiChuanEngineeringTechnicalCollege-1959文本顯示器TD400C文本顯示器TD400CTD400C使用STEP7-Micro/WINV4.0以上版本?？梢允褂肒eypadDesigner和“文本顯示向?qū)А睂D400C進行文本顯示消息和其它數(shù)據(jù)的組態(tài)文本顯示器TD400C文本顯示器的連接文本顯示器TD400C創(chuàng)建新的鍵盤布局文本顯示器TD400C定義按鍵的屬性文本顯示器TD400C設(shè)計自定義面板文本顯示器TD400C組態(tài)TD400C文本顯示器TD400C選擇要組態(tài)的設(shè)備類型文本顯示器TD400C選擇標(biāo)準(zhǔn)菜單和更新頻率文本顯示器TD400C為TD400C裝載自定義鍵盤文本顯示器TD400C啟動定義用戶菜單文本顯示器TD400C創(chuàng)