基于PLC的模糊PID溫度控制系統(tǒng)的應用研究【畢業(yè)作品】

II自動化技術、通信技術于一體的通用工業(yè)控制裝置。它作為控制系統(tǒng)的核心裝置，功能強能模塊來實現(xiàn)控制算法，通過與計算機的通信對數(shù)據(jù)進行自動處理和遠程控制。其中,模糊PID是采集輸入量與設定值的偏差量和偏差的變化率，來運用模糊控制的理論，來得到PID控制器的三個參數(shù)值，即Kp、Ti、IIIfIV 1 1 2 2 2 3 5 6的循環(huán)處理過程 6循環(huán)掃描時間 7輸入/輸出滯后時間 7 9 9 閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成 閉環(huán)控制的性能指標 實現(xiàn)閉環(huán)控制的方法 參數(shù)對系統(tǒng)性能影響 確定PID參數(shù)初值的工程方法 4溫度控制的系統(tǒng)的硬件組成 型過程控制實驗裝置介紹 型系統(tǒng)主要特點 裝置的組成 V測量元件 執(zhí)行元件 5溫度串級控制系統(tǒng) 模糊控制器的組成 模糊控制器的設計 6溫度控制系統(tǒng)的設計 控制程序設計 7溫度控制系統(tǒng)實驗結果分析 7.1建立被控對象的數(shù)學模型 一階慣性環(huán)節(jié)擬合的近似法 鍋爐對象特性曲線測試及對象數(shù)學模型的建立 普通PID調(diào)節(jié)器 模糊PID調(diào)節(jié)器 參考文獻 錯誤!未定義書簽。1隨著國家經(jīng)濟的快速發(fā)展,鍋爐的使用頻率越來越高。而鍋爐的溫度控制仍然是工業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到的過程控制問題,有些工藝過程其溫度的控制效果是可以直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量的好壞,因而我們非常需要設計一種較為理想的適應能力強的溫度控制系統(tǒng)。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程向著大型化、連續(xù)化的方向發(fā)展，對控制系統(tǒng)的也提出了越來越高的控制要求，而鍋爐系統(tǒng)是一個具有時變和滯后的比較復雜的系統(tǒng)，因此，鍋爐溫度的控制一直是工業(yè)過程控制中的一個難題，特別是如何更好的控制效果。采用簡單的單回路控制器已經(jīng)很難滿足得了這些比較復雜的控制要求，于是我們就必須采用一種新的控制系統(tǒng)來代替單回路控制以此提高工作頻率、減小等效過程的時間常數(shù)和加快響應速度等特點，所以在克服被控系統(tǒng)的滯通訊能力的標準的工業(yè)控制設備，在工業(yè)控制領域的發(fā)展趨勢是用其實現(xiàn)各種算法成。本設計以鍋爐為被控對象，以鍋爐的夾套溫度為主被控參數(shù)，以鍋爐內(nèi)膽溫度為副被控22.1PLC的基本概念可編程控制器是可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController）的簡稱，我們通常簡稱為PLC，它是計算機家族中的重要成員之一，它在工業(yè)控制領域中占有很強的地位。早期的可編程控制器它主要是用來代替繼電器的，是用它來在實現(xiàn)邏輯電平控制的功能。隨著技術的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了原來的邏輯控制的范圍，因此，現(xiàn)在這種裝置我們稱為可編程控制器，可以簡稱為PC。但是習慣上人們還是將它稱為PLC，這是因為個人計算機（PersonalComputer）的簡稱也是PC。[1]PLC的應用范圍廣、功能強大、使用方便，已經(jīng)成為當代工業(yè)自動化控制中的主要支柱之一，在工業(yè)生產(chǎn)領域得到了廣泛的應用。編程控制器是一種電子系統(tǒng)基于數(shù)字運算操作的，它設計的原因是為了可以在復雜的工業(yè)環(huán)境下使用，它采用的存儲器是可以編寫程序的，它的內(nèi)部可以存儲執(zhí)行算術運算、計數(shù)、定時、邏輯運算和順序控制等操作的指令，并且通過模擬、式數(shù)字式的輸出和輸入，控制各種類型的生產(chǎn)過程或機械?？删幊炭刂破骱退耐鈬O備，都應該是很容易同工業(yè)控制系統(tǒng)成它是由各種各樣的模塊組合而來的，自己需要什么就可以配什么，它主要是由機架、接口?；蚱渌O備進行組網(wǎng)，實現(xiàn)之間的相互通信。它的主要組成為：[3]PLC的控制中樞，PLC在CPU的控制下有條不紊的協(xié)調(diào)工作，它不斷的循環(huán)執(zhí)行，輸入信號的采集，用戶程序的執(zhí)行，系統(tǒng)的輸出的刷新。存儲器是用來存儲數(shù)據(jù)，系統(tǒng)程序和用戶程序輸出（Output）模塊和輸入（Input）模塊簡稱I/O模塊,開關量輸出、輸入模塊簡稱為DO模塊和DI模塊，模擬量輸出、輸入模塊簡稱為AO模塊和AI模塊，它們統(tǒng)稱為信號模塊。輸入模塊用來采集和接收輸入信號，開關量輸入模塊用來接收從光電開關、限位開關、3接近開關、選擇開關、壓力繼電器、按鈕、數(shù)字撥碼開關等處的開關量的輸入信號；模擬量輸入模塊用來接收各種變送器、電位器和測速發(fā)電機等提供的連續(xù)變化地模擬量電壓電流信開關量輸出模塊用來控制指示燈、報警裝置、電磁鐵、數(shù)字顯示裝置、接觸器和電磁閥等輸出設備，模擬量輸出模塊用來控制變頻器、三相可控硅的移相電路和電動調(diào)節(jié)閥等執(zhí)行CPU模塊內(nèi)部的工作電壓一般為直流5V，而PLC的輸出/輸入信號的電壓一般都比較高，例如直流24V或交流220V。引入外部的尖峰電壓或干擾噪聲可能會損壞CPU模塊中的元器件，或可能使PLC不能正常的工作。在信號模塊中，用小型繼電器、光耦合器、光敏晶閘管等器件到電平隔離與轉換的作用。模塊。它們主要被用來完成某些對存儲容量和實時性需就需要增加一個或多個機架。接口模塊是讓中央機架同后增加的機架之間通信的橋梁，某些接口模塊還能夠為擴展機架提供電源。PLC經(jīng)常使用的是直流24V的電源或交流220V的電源，將輸入電壓轉換為DC5V電壓和個軟件可以編輯各種圖形程序或者文本程序，可以相互轉換成各種不同的編程語言。通過編程序可以打印或存盤，我們也可以通過網(wǎng)絡實現(xiàn)遠程監(jiān)控和程序的編寫。SPLC的編程語言使用得最多的是梯形圖，它的表達形式和電路符號與繼電器電路原理圖相4似，梯形圖語言形象直觀、簡單、易懂易學，熟悉電路圖的人員只需花一點時間就可以熟練的運用梯形圖語言，來編寫用戶程序。2.功能強，性價比高一臺PLC內(nèi)部有很多可以讓用戶使用的編程空間和元件，可以用來實現(xiàn)比較復雜的控制功來聯(lián)接網(wǎng)絡，完成分散控制，集中管理的任務。3.硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強PLC產(chǎn)品已經(jīng)模塊化、標準化、系列化，現(xiàn)在它有各種各樣的硬件裝置提供給用戶選擇,一般中小型交流接觸器和電磁閥可以用它直接進行驅動。對于使用了很多的時間繼電器、中間繼電器的傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)來說，可能會因為很大程度上避免了因這種原因造成的故障。PLC使用了很多的軟件和硬件來抵抗干擾，具有很強地抗干擾能力，它可以無故障的運行數(shù)萬小時以上的時間，直接可以用于有強烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)場，PLC已被廣大用戶公認為最可靠地工業(yè)控制設備之一。PLC對器件選擇進行了嚴格的篩選，PLC的輸入輸出電路均采用光電隔離技術，屏蔽工業(yè)現(xiàn)場的干擾信號對它的影響。在輸入電路中還普遍采用了RC濾波電路。PLC的CPU具有自診斷功能，能有效的處理異常情況。大型PLC還采用冗余的做法來使系統(tǒng)的可靠性得到了進一步提繼電器控制系統(tǒng)中大量地計數(shù)器、時間繼電器、中間繼電器等器件的功能被PLC用軟件取代了，這樣使控制柜地安裝、設計、接線的工作量都在很大程度上得到了減少。我們一般可以用順序控制法來設計PLC的梯形圖程序。這種設計方法的特點是很容易學習，而且有很強的規(guī)律性。需要設計復雜的控制系統(tǒng)時，只要我們的設計方法正確，梯形圖的設計時間會比繼電器系統(tǒng)的時間要少許多。我們可以在實驗室對用戶程序進行PLC的模擬調(diào)試，模擬輸入信號用小開關來代替，我們可以通過觀察各個發(fā)光二極管的狀態(tài)來得到與之對關的輸出信號的狀態(tài)。系統(tǒng)的接線和安裝完成后，我們需要在現(xiàn)場進行調(diào)試，一般可以通過程序的修改來解決現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的問題，與繼電器系統(tǒng)相比系統(tǒng)的調(diào)試時間已經(jīng)很少了。5PLC的出現(xiàn)故障的頻率本來就很低，而且它還有很好的診斷故障的能力。當外部的執(zhí)行機構和輸入裝置或者PLC發(fā)生故障時，我們可以根據(jù)編程軟件提供的信息或者PLC上的發(fā)光二極管，可以很方便的知道故障發(fā)生的原因，可以迅速有效的解除故障需用的方法是更換模塊。7.體積小，能耗低就一些復雜的控制系統(tǒng)來說，可以通過使用PLC，來減少使用中間繼電器和時間繼電器，幾個繼電器的體積就和一個小型PLC的大小差不多，因此可以通過使用PLC來縮小開關柜的體與繼電器控制系統(tǒng)相比PLC控制系統(tǒng)的配線用量少，安裝接線工時短，開關柜體積小，在工業(yè)發(fā)達的國家，PLC已經(jīng)廣泛地應用在所有的工業(yè)部門，隨著其性價比的不斷提高，不斷的擴大其應用范圍，主要應用有以下幾個方面[2]點的并、串聯(lián)，可以代替繼電器來進行定時控制、組合邏輯控制與順序邏輯控制。開關量的邏輯控制可以用于單臺設備，也可以用于自動生產(chǎn)線上，其應用領域已遍及所有各業(yè)，甚至深入到家庭和民用中去了。2.運動控制PLC使用運動控制模塊或專用的指令，對圓周運動或直線運動的位置、加速度和速度進行結合在一起。PLC的運動控制功能廣泛應用于各種各樣的機械，例如機器人、裝配機械、金屬閉環(huán)過程控制是指對流量、溫度、壓力等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。PLC通I/O模塊，實現(xiàn)數(shù)字量和模擬量之間的D/A轉換與A/D轉換，并對模擬量實施閉環(huán)PID控制。S7-300中有閉環(huán)控制模塊、閉環(huán)控制軟件包和用于閉環(huán)控制的系統(tǒng)功能塊可以提供用戶選擇使用。其中閉環(huán)控制功能已經(jīng)廣泛地應用于熱處理器、加熱爐、鍋爐、塑料擠壓成形機等設備，以及電力、機械、建材、冶金、輕工、化工等行業(yè)。4.數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代的PLC具有循環(huán)、求反、字邏輯運算函數(shù)運算等運算功能，還具有數(shù)據(jù)轉換、位操作、查表、傳送、排序等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、處理和分析的能力。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值進行比較，也可以使用通信功能傳送到別的智能裝置上，或者將它們打印出來制作成表格。62.2PLC的工作原理我們可以將CPU中的程序分為用戶程序和操作系統(tǒng)程序。調(diào)用用戶程序、中斷和錯誤的處理、PLC的起動、管理存儲區(qū)和通信、刷新輸出/輸入過程映像區(qū)等任務是通過操作系統(tǒng)來的程序保存在塊中，功能塊FC和功能FB我們可以把它看成是我們自己的一個子程序，操作系統(tǒng)也給我們提供了標準的子程序即系統(tǒng)功能塊SFC和系統(tǒng)功能SFB，這些塊我們稱之為邏輯采用循環(huán)掃描程序的執(zhí)行方式是PLC特有的工作方式，這種運行方式我們也稱之為掃描用其它的邏輯塊，或自己被中斷程序調(diào)用。能的定時器、位存儲器和計數(shù)器，清除塊堆棧和中斷堆棧的內(nèi)容，復位已經(jīng)保存好的硬件中初始化任務得到完成。然后它的運行狀態(tài)就將進入循環(huán)而且是周期性的。下面是在周期性循啟動循環(huán)時間監(jiān)控數(shù)據(jù)寫入輸出模塊讀取輸入模塊狀態(tài)執(zhí)行用戶程序執(zhí)行其它任務（1）循環(huán)時間監(jiān)控將由操作系統(tǒng)得到啟動。7（3）CPU將輸入模塊的輸入狀態(tài)讀入，并在輸入過程映像區(qū)中存入這些數(shù)據(jù)。（4）CPU處理我們自己寫的程序，我們寫的程序指令被執(zhí)行。（5）當循環(huán)結束時，所有掛起的任務將被執(zhí)行，例如刪除和下載整個塊，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)等（6）CPU回到第一階段，將循環(huán)時間監(jiān)控的功能重新啟這些循環(huán)程序處理過程可能被某些中斷事件給中斷了。如果有中斷出現(xiàn)時，我們當前正在執(zhí)行的塊將被暫停執(zhí)行，并將其分配給該中斷事件的組織塊。當該組織塊結束執(zhí)行時，被暫停執(zhí)行的塊將被繼續(xù)而且還是從剛才中斷的地方開始的。在PLC的存儲器中，有了一段空間是用來存放輸出信號和輸入信號的狀態(tài)，它們被分別稱為輸出過程映像區(qū)和輸入過程映像區(qū)。PLC梯形圖中的其他編程元件也有其相對應的映像存不會隨它而變化得，變化了的輸入信號狀態(tài)只有在下一個掃描周期讀輸入模塊時才能夠被讀操作系統(tǒng)執(zhí)行一次循環(huán)操作所需要的時間就是循環(huán)時間（CycleTime其中包含中斷該長短這三者有很大的關系。當用戶程序很長時，指令執(zhí)行時間將占循環(huán)時間相當大的比重。當PLC的外部輸入信號發(fā)生變化的時刻到它控制的外部輸出信號發(fā)生變化的時刻為止，這段時間間隔我們稱為輸入/輸出滯后時間又可以稱之為系統(tǒng)的響應時間，它主要是由輸出電路的滯后時間、因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時間和輸入電路濾波時間這三部分組成。濾除由輸入端引入的干擾噪聲，消除因外部輸入觸點動作時產(chǎn)生的抖動而引起的不良影響是由輸入模塊的RC濾波電路來完成的，輸入濾波時間是由濾波電路的時間常數(shù)決定的，其由掃描工作方式引起的滯后時間最長時間不會超過三個掃描周期。PLC總的響應延遲時間一般只有幾毫秒到幾十毫秒之間，對于一般的系統(tǒng)來說這是沒有關系的。當我們需要輸入輸出信號之間的滯后時間要盡量短的系統(tǒng)時，我們可以選用掃描速度快的PLC或采取中斷等方法來解決。89tt0tt03.1PID控制系統(tǒng)簡介PID調(diào)節(jié)器是按照偏差的增益、積分和微分進行控制的調(diào)節(jié)器，這種調(diào)節(jié)器技術成熟、應比例（增益）調(diào)節(jié)器比例（增益）調(diào)節(jié)器是最基本的一種調(diào)節(jié)器，其框圖如圖3-1所示控制對象控制對象反饋電路W+uy00產(chǎn)生控制效果。當e發(fā)生變化時，u也跟著發(fā)生了變化。比例（增益）調(diào)節(jié)器對偏差信號的階躍變化的響應如圖3-2所示。uuKu0t0t圖3-2比例（增益）調(diào)節(jié)器的階躍響應比例（增益）調(diào)節(jié)器的特點是能夠即時的對偏差信號產(chǎn)生作用，使被控制量朝者減小偏差的方向發(fā)展，控制作用的強弱取決于比例系數(shù)K。但對于自平衡系統(tǒng)的控制對象來說存在靜差，比例積分調(diào)節(jié)器在比例調(diào)節(jié)器的基礎上增加積分調(diào)節(jié)，這樣可以消除比例調(diào)節(jié)中存在的靜差，其框圖如圖3-3所示ett0Ki/sett0Ki/s++反饋電路控制對象Wuy+其控制關系式為iip0iT越小，積分作用越強，反之則積分作用弱。比例積分調(diào)節(jié)器對i偏差信號的階躍變化的響應如圖3-4所示。uuKu0t0TiKt圖3-4比例積分調(diào)節(jié)器的階躍響應因此，積分環(huán)節(jié)的引入可以消除系統(tǒng)的靜差。T必須根據(jù)對象的特性來選定，增大T將減緩ii消除靜差的過程，卻可以減少超調(diào)量，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。PID調(diào)節(jié)器將積分、微分和比例組合起來。雖然積分調(diào)節(jié)可以消除靜差，但是卻降低了系統(tǒng)的響應速度。為了提高控制系統(tǒng)的快速性，就需要在偏差變化或出現(xiàn)的瞬間，就可以對偏差的變化有所反應，因此我們可以在PI調(diào)節(jié)器上加個微分環(huán)節(jié)來改善快速性，這樣就得到了PID控制器。其框圖如圖3-5所示。其控制關系式為p i0tt0tt0Ti/s++反饋電路控制對象Wuy+dT越小，微分作用越弱，反之微分作用越強。比例積分微分調(diào)節(jié)d器對偏差信號的階躍變化的響應如圖3-6所示。uuKu0t0TiKt圖3-6比例積分微分調(diào)節(jié)器的階躍響應可見，只要偏差變化就會有一個控制作用u產(chǎn)生，用來調(diào)整系統(tǒng)的輸出，阻止偏差的變dd振蕩，使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。它加快了系統(tǒng)的動作速度，減小調(diào)整時間，從而改善了系統(tǒng)的動態(tài)3.2數(shù)字PID控制算法I在按PID位置控制算式計算輸出量u(k)時，當出現(xiàn)故障時，輸出量會出現(xiàn)大幅度的變化，這將使被控制對象的位置有顯著的變化。例如，在控制閥門時，計算機輸出量會突然從很大給定一下子就變成零，這讓調(diào)節(jié)器的變化很劇烈，這樣可能造成生產(chǎn)過程會有很大的損失。式（3-2）稱為PID增量式控制公式。只有積分元件是系統(tǒng)的執(zhí)行機構的系統(tǒng)才可以用。例如，步進電動機做為閥門的執(zhí)行機構時，它可以積累計算機的每次輸出變化量Δu(k)，使閥門能夠按照控制要求逐步開小或開大。位置式與增量式控制算式在本質(zhì)上是相同的，只是增量式的需要執(zhí)行機構必須附加有積（1）機器故障時對系統(tǒng)的影響很小是由于計算機輸出的是控制增量。（2）自動和手動切換時，由于我們是有積分的執(zhí)行機構如（步進電機）它有保持作用，這樣在切換時可以降低沖擊，實現(xiàn)平穩(wěn)的過渡。（3）從公式看它只與最近幾次采樣值有關，不需要累加操作，這樣就不會有累積誤差。一般我們可以認為在以晶閘管作為執(zhí)行器或在控制精度高的系統(tǒng)中，可采用位置控制算法，而在以步進電動機或電動閥門作為執(zhí)行器的系統(tǒng)中，則可采用增量控制算發(fā)。因為本畢業(yè)設計用三相可控硅移相調(diào)壓裝置調(diào)節(jié)三相電加熱管兩端工作電壓來控制鍋爐的溫度，所以我們采用位置式的PID控制。其中被控量c(t)是模擬量并且還是連續(xù)變化的，執(zhí)行機構一般都要求PLC輸出的是模擬信號mv(t)，而數(shù)字量才是PLC的CPU能夠處理。c(t)首先被測量元件（傳感器）采集，經(jīng)過變送器器將它們轉換為數(shù)字量pv(n)。執(zhí)行機構被控對象給定量A/D測量元件控制器D/A 例如在加熱爐溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)中，檢測爐溫用的是熱電偶，將熱電偶輸出的微弱的電壓信號轉換為標準的電壓或電流的是溫度變送器，然后傳給模擬量輸入模塊，經(jīng)過A/D轉換后規(guī)律（如常用的PID控制算法）對差值進行運算，將計算結果（數(shù)字量）經(jīng)D/A轉換后變?yōu)殡娏餍盘柣螂妷盒盘?，然后送給模擬量輸出模塊，用來調(diào)節(jié)電動閥的開度，通過它來調(diào)節(jié)天然氣的流量，實現(xiàn)閉環(huán)的溫度控制。系統(tǒng)輸出量為c(t)，即被控量，如例中是加熱爐中的溫度。由于給定輸入信號或擾動輸入信號的變化，系統(tǒng)的輸出量達到穩(wěn)態(tài)值之前的過程稱為過渡過程。系統(tǒng)的動態(tài)性能常用階躍響應的參數(shù)來描述。輸出量第一次達到穩(wěn)態(tài)值的時間tr稱為上升時間（如圖3-8上升時間反映了系統(tǒng)在響應從開始到系統(tǒng)進入并停留在穩(wěn)態(tài)值c(∞)的誤差帶內(nèi)（即±5%或者±2%）的時間t稱為調(diào)節(jié)時間，調(diào)節(jié)時間到達時說明過渡過程已結束。（t）為動態(tài)過程中輸出量的最大值，若它比c(∞)即輸出量的穩(wěn)態(tài)值還大，則超系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差是進入穩(wěn)態(tài)后的期望值與實際值之差，它反映了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度。S7-300為用戶提供了功能強大、使用簡單方便的模擬量閉環(huán)控制功能的方法。程控制，模塊上自己帶有D/A轉換器和A/D轉換器。2.閉環(huán)控制用的系統(tǒng)功能塊實現(xiàn)PID控制除了用專用的閉環(huán)控制模塊外，我們還可以用S7-300中的PID控制功能塊。但是我們需要自己配備模擬量輸入輸出模塊（或數(shù)字量模塊）。連續(xù)控制器通過模擬量輸出模3.閉環(huán)控制軟件包本次畢業(yè)設計用S7-300PLC來實現(xiàn)鍋爐溫度的閉環(huán)PID和模糊PID控制，具體實現(xiàn)的方法用以上方法中的第3種，其中功能模塊是調(diào)用PLC內(nèi)部的FFB41“CONT_C”（連續(xù)PID控制器）用在SIMATICS7可編程邏輯控制器上，用于調(diào)節(jié)帶有連續(xù)輸入和輸出變量的技術過程。賦參數(shù)時可以激活或取消PID調(diào)節(jié)器的子功能，以使調(diào)節(jié)器與過程匹配。賦參數(shù)可以簡單地通過參數(shù)值工具進行。該調(diào)節(jié)器可作為固定設定值PID調(diào)節(jié)器，或者在多閉環(huán)控制中心作為串級調(diào)節(jié)器，混合調(diào)節(jié)器或比例調(diào)節(jié)器（本課題把它作為PID調(diào)節(jié)器）。調(diào)節(jié)器的功能包含帶模擬信號的采樣的調(diào)節(jié)器的PID控制算法，如果有別的需求，我們還可以擴展出一個脈沖發(fā)生器級，以產(chǎn)生脈寬調(diào)制的輸出信號，用于三個帶比例執(zhí)行器的步進調(diào)節(jié)器。除了設定值通道和過程數(shù)據(jù)通道的功能外，SFB/FB41能實現(xiàn)帶連續(xù)被控量輸出的完整的1.設定值與過程變量的處理（1）設定值的輸入：設定值為一浮點數(shù)格式在SP_INT端輸入。（2）過程變量的輸入：過程變量可以以外設（I/O）或浮點數(shù)格式輸入。（3）外部設備過程變量轉換為浮點數(shù)：功能CRP_IN將PV_PER外設值轉換成-100%到+100%2.PID控制算法設定值與過程變量之間的差值我們稱為誤差信號。為了抑制由于被控量量化引起的小的、恒定的振蕩，為誤差信號設置了一個死區(qū)（DEADBAND）。若DEADB_W=（2）PID控制器結構PID算法采用位置型PID算法。比例，積分和微分分量并聯(lián)連接，可以分別激活和取消。這就允許組態(tài)成P，PI，PD和PID調(diào)節(jié)器，也可以是純I或D調(diào)節(jié)器。表2-1FB41“CONT_C”主要輸入?yún)?shù)的說明數(shù)值范圍缺省值MAN_ON10過程變量外設通110REALREAL過程變量輸入REAL—過程變量外設MANREAL手動值輸入GAINREAL—TITIME—復位時間輸入TDTIME—微分時間輸入LMN_HLMREAL2被控量上限LMN_LLMREAL-100.0至LMN_HLM(%)或物理量2被控量下限3.控制器輸出值的處理（1）手動模式參數(shù)MAN_ON為1時為手動模式，為0時為自動模式。在手動模式中，控制變量被手動選擇制器輸出值的上極限LMN_HLM時，信號位QLMN_HLM變?yōu)?狀態(tài)；小于下極限值LMN_LLM時，信號位QLMN_LLM變?yōu)?狀態(tài)。（3）輸出量的格式化處理LMN_NORM功能用下式來將功能LMNLIMIT的輸出量LMN_LIM格式化：LMN_NORM的輸出值=LMNLIMIT的輸出值*LMN_FAC+LMN_OFF式中LMN_FAC為輸出量的系數(shù)，默認值1.0；LMN_OFF為輸出量的偏移量，默認值為0.0。（4）輸出量轉換為外圍設備（I/O）格式控制器輸出如果要送給模擬量輸出模塊中的D/A轉換器，需要用CPR_OUT功能轉換為外圍數(shù)據(jù)塊DB1：DB1.DBX0.0用來存放啟動值（置1啟動）。數(shù)據(jù)塊DB41：對應FB41里面的各3.4PID控制器的參數(shù)整定方法1.比例系數(shù)KP對系統(tǒng)性能的影響[4]KP加大，使系統(tǒng)動作靈敏，速度加快。KP偏大，則振蕩次數(shù)加太大時，系統(tǒng)會趨于不穩(wěn)定。若KP太小，又會使系統(tǒng)的動作緩慢。2.積分常數(shù)TI對系統(tǒng)性能的影響少。當TI合適時，過渡過程的特性則比較理想。積分控制能提高控制系統(tǒng)的控制精度，消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。但是，若TI太大時，積分作用太弱，這樣穩(wěn)態(tài)誤差就不會消除。3.微分常數(shù)TD對系統(tǒng)性能的影響大比例控制，使穩(wěn)態(tài)誤差減小。當TD偏大時，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時間也較長；當TD偏小時，超調(diào)量也較大，調(diào)節(jié)時間也較長。只有TD合適時，可以得到比較滿意的過渡過程。參數(shù)值相差甚遠，將給參數(shù)調(diào)試帶來很大的困難。因此如何選擇一組較好的PID參數(shù)的初值是PID參數(shù)整定中的關鍵問題。下面介紹一種工程中廣泛應用的擴充響應曲線法，用這種方法可以初步確定PID控制器的參數(shù)。具體步驟如下[4]：（1）斷開系統(tǒng)的反饋，令PID控制為KP=1的比例控制器，在系統(tǒng)輸入端加一個階躍給定信號測量并畫出廣義被控對象（包括執(zhí)行機構）的開環(huán)階躍響應曲線。絕大多數(shù)被控對象的圖3-10被控對象的階躍響應曲線（2）在曲線上最大斜率處作切線，求得被控對象的純滯后時間常數(shù)T和時間τ。（3）計算出系統(tǒng)的控制度?？刂贫?，是指數(shù)字控制器的控制效果（簡稱DDC）與模擬控制器的之比。我們常用誤差平方的積分值函數(shù)來表示控制器的控制效果，即：控制度e2(t)dt，當控制度等于1.05時，我們可以認為控制效果二者相當。表3-2擴充響應曲線法參數(shù)整定表控制度控制度KTTD————TS用上述方法確定的4個參數(shù)只能作為初步的參考值，我們?yōu)榱双@得比較好的控制效果，還需要做閉環(huán)的調(diào)試，我們可以根據(jù)閉環(huán)階躍響應的特性曲線，來反復的修改控制器的參數(shù)值，使系統(tǒng)的控制效果達到較好的狀態(tài)。4.1PLC控制柜的組成控制柜上方為電源部分，從上到下依次為一個AC220V空氣開關，三個DC24V旋鈕開關。第一個空氣開關為總電源，三路DC24V為為三套控制器提供工作電源。這個接口我們可以組建更大的分布式系統(tǒng)。本溫度控制系統(tǒng)采用其中的2路1-5V電壓輸入。3.模擬量輸出模塊采用西門子SM332-5HD01-OABO模擬量輸出模塊。輸出控制信號通過這個模塊傳到執(zhí)行機本溫度控制系統(tǒng)采用其中的1路4-20mA電流輸出，去控制電加熱管兩端的工作電壓。4.數(shù)字量模塊本系統(tǒng)采用西門子SM323-1BH01-0AA0數(shù)字量模塊，該模塊集成了8路數(shù)字和8路數(shù)字量輸出通道。本溫度控制系統(tǒng)并沒有用到此模塊，但是在硬件組態(tài)時我們需要將AE2000A型過程控制實驗裝置是集合工業(yè)自動化和相關專業(yè)教學的特點，吸取了國內(nèi)外同類實驗裝置的特點和長處，并且與目前大型工業(yè)自動化現(xiàn)場緊密聯(lián)系，采用了工業(yè)上廣泛使用并處于領先的AI智能儀表加組態(tài)軟件控制系統(tǒng)、DCS(分布式集散控制系統(tǒng))，經(jīng)過精心設計，多次實驗和反復論證，推出了一套基于本科，著重于研究、教學、學科基地建設的實驗驗證性、設計性實驗，又能提供綜合性實電力拖動類執(zhí)行器如變頻器等。3.除了有調(diào)節(jié)器的設定值的階躍擾動外，調(diào)節(jié)系統(tǒng)還可以通過電磁閥和手動操作閥力支路來制造擾動。4.被控對象的一個參數(shù)可在不同的工藝線路不、同動力源、不同的執(zhí)行器下可變成多個調(diào)5.有些執(zhí)行器、檢測信號在本對象中存在著互相干擾，二者同時進行時被調(diào)參數(shù)需要在原系統(tǒng)的基礎重新進行整定。6.各種調(diào)節(jié)規(guī)律和控制算法都可以得到實現(xiàn)只要借助于這個實驗軟件平臺。7.實驗圖表和數(shù)據(jù)在組態(tài)軟件中永久存儲可隨時調(diào)用，以便實驗者進行實驗后的比較和分驗對象很多都采用的是常用于工業(yè)現(xiàn)場檢測的控制裝置，采用具有人工智能算法及通訊接口的智能調(diào)節(jié)儀表，采用工控組態(tài)軟件作為上位機監(jiān)控軟件，這個型號的產(chǎn)品控制系統(tǒng)既有上位監(jiān)控機加遠程數(shù)據(jù)采集計算機DDC控制系統(tǒng)，又有上位監(jiān)控機加智能儀表控制系統(tǒng)。還有AE2000A型實驗裝置的實驗系統(tǒng)包含有：強制對流換熱管系統(tǒng)、串接圓筒有機玻璃上水箱 (Ф250×370mm）、下水箱(Ф250×270mm）、三相4.5KW電加熱鍋爐（由不銹鋼鍋爐內(nèi)膽加溫筒和封閉式外循環(huán)不銹鋼冷卻鍋爐夾套組成）、不銹鋼儲水箱（長×寬×高：850×450×輪流量計、電動調(diào)節(jié)閥、單相丹麥格蘭富循環(huán)水泵及手動切換閥組成；另一路由小流量電磁對象系統(tǒng)結構圖中檢測變送和執(zhí)行元件包括：渦輪流量計、液位傳感器、電磁流量計、電磁閥、溫度傳感器、壓力表、電動調(diào)節(jié)閥等。其中箭頭所指方向為溫度PID控制系統(tǒng)所需的水循環(huán)系統(tǒng)，對溫度的PID控制有比較好的效果。實驗儀表控制臺如圖4-3所示，本畢業(yè)設計主要用其中的溫度傳感器、三相可控硅移相控制電路，以及控制水循環(huán)通路的開和關。還用控制臺上的智能儀表來顯示溫度值，我只是用它來作參考的，用來比較PLC采樣來的值標準化后看他們是不是相同，相同說明采樣過程是正確。而實際的溫度值是在組態(tài)軟件Wincc的運行界面上顯示的。熱電阻熱電阻測量元件使用的是鉑電阻元件，并通過溫度變送器將電阻值的變化轉換為標準電壓信號。因為鉑電阻元件是采用特殊的工藝和材料，具有很高的穩(wěn)定性和耐震動等特點，還具有較強的抗污染能力，在氧化性介質(zhì)中，甚至在高溫下其物理、化學性質(zhì)都非常穩(wěn)定，因此它不僅用作工業(yè)上的測溫元件，還作為復現(xiàn)溫標的基準器。但鉑在還原性介質(zhì)中，特別在高溫下易-3-7-12接線說明：采用三線制接法來連接熱電阻，它是兩端元件。為了減少測量誤差我們通常采用三線制接法。在大多數(shù)的檢測電路中，測量電橋同熱電阻是相隔離的，所以連接它們的導線就會很長，然而當溫度發(fā)生變化時，連接導線的電阻值將發(fā)生有非常明顯的變化，采用三線制接法就是為了消除連接線阻值的變化而產(chǎn)生的測量誤差。即在兩端元件的兩端分別引儀表執(zhí)行機構是一個三相可控硅（SCR）移相調(diào)壓裝置：三相電加熱管0~380V連續(xù)可調(diào)交流相可控硅移相調(diào)壓裝置用來調(diào)節(jié)加在三相電加熱管上的工作電壓。晶閘管作為溫度控制的功率元件有兩種工作方式即：調(diào)壓方式和調(diào)功方式。本設計采用的是晶閘管調(diào)壓方式，此方式是通過晶閘管觸發(fā)電路產(chǎn)生的移相觸發(fā)脈沖來調(diào)節(jié)晶閘管的導通角α,使之來改變輸入到電加熱管的電壓，達到調(diào)節(jié)鍋爐溫度的目的。這樣做的缺點是負載上得到的電壓是非正弦波，這樣就會污染電網(wǎng)，同時也會產(chǎn)生高頻輻射，這樣會干擾周圍的電子設備，移相觸發(fā)方式還會縮短晶閘管的使用壽命。在生產(chǎn)過程控制中，有些復雜環(huán)節(jié)，為了提高控制系統(tǒng)的控制效果，單回路往往不能滿足需求，這時我們就需要進行串級控制。即把兩個控制器串聯(lián)起來，第一個控制器的設定值是控制目標，第一個控制器的輸出傳給第二個控制器，作為它的設定值，第二個控制器的輸式對于復雜對象的控制往往比單回路控制的效果更好。串級控制系統(tǒng)對系統(tǒng)的時滯之所以能收到較好的控制效果，是因為當用兩個控制器進行串級控制時,每個控制器克服時滯的負擔相對減小,這就可以使得串級控制系統(tǒng)有很強的克服時滯的能力。串級控制系統(tǒng)顧名思義它是有兩個單回路串聯(lián)而成的，采用兩套檢測變送器，前一個調(diào)節(jié)器的輸出作為第二個調(diào)節(jié)器的設定，第二個調(diào)節(jié)器的輸出送給三相可控硅移相電路。主調(diào)節(jié)器為前一個調(diào)節(jié)器，它所控制和檢測的變量稱主變量（主被控參數(shù)即我們工藝副變量是為了穩(wěn)定主變量才引入的。他們分別有測量主變量和副變量的兩個變送器。角度講，副回路所起到的作用是快速的“粗調(diào)”，主回路則是起到了進一步“細調(diào)”的作用，所以我們應該設法讓主要干擾在副回路中。常數(shù)比副對象的時間常數(shù)小得多，因而由于副回路的引入而使對象的動態(tài)特性有了很大的改善，有利于提高系統(tǒng)抵抗干擾的能力。5.從在系統(tǒng)特性來看，串級控制系統(tǒng)由于副回路的引入，改善了對象特性，使控制過程加有較大變化的場合。串級控制系統(tǒng)從整體上看仍然是一個定值控制系統(tǒng)，主變量在撓動作用下的過渡過程和單回路定值控制系統(tǒng)的過渡過程具有相同的品質(zhì)指標。但是，串級控制系統(tǒng)通過在結構上從對象中引出了一個中間變量（副變量）構成了一個副回路，從而提高了系統(tǒng)的性能。串級控制系統(tǒng)中增加的副回路首先改善了對象的動態(tài)特征，提高了整個系統(tǒng)的工作頻率，減小了過渡過程的振蕩周期，在衰減系數(shù)相同的條件下，縮短了調(diào)節(jié)時間，系統(tǒng)的快速性得到了提高，系統(tǒng)的控制品質(zhì)得到了改善；其次副回路將具有較大非線性的那部分對象包圍其中，從而保證在操作條件和負載發(fā)生變化的情況下，控制系統(tǒng)仍然具有較好的控制質(zhì)量。溫度控制對象具有很大的滯后性和大慣性，溫度上升緩慢，呈現(xiàn)非線性，使得建立數(shù)學模型非常困難，特別是夾套的數(shù)學建模。最近，針對這些問題提出了許多新型的控制方法，模糊控制就是其中之一。模糊控制是一種非線性控制。它不是采用純數(shù)學建模的方法，而是結合專家的知識和思維，智能控制的范疇。模糊化模塊的功能是將輸入的精確量按某些算法轉換為模糊量。該模塊的輸入量包括了（1）首先處理輸入量，將它變成模糊控制器需求的輸入量。例如，當系統(tǒng)控制是按偏差（2）將已經(jīng)處理過的輸入量用新的尺度進行變換，使其在我們設定的論域里。知識庫包括應用領域的知識和控制目標，通常由模糊控制規(guī)則庫和數(shù)據(jù)庫兩部分組成。數(shù)據(jù)庫主要包括了各語言變量的尺度變換因子、隸屬函數(shù)，以及模糊空間的劃分數(shù)等。模糊控制規(guī)則庫包括了用模糊語言變量表示的一系列的控制規(guī)則，反映了控制專家的經(jīng)驗和知識。模糊推理是模糊控制器的核心部分，該推理過程是基于模糊邏輯中蘊含的關系及推理規(guī)理得到的模糊控制量變成實際的控制量。它是把模糊量經(jīng)過清晰化運算后變換成論域范圍的清晰量，再經(jīng)尺度變換轉換成實際的控制量。本設計的模糊PID控制器采用“雙輸入三輸出”的模糊控制器，輸入量為溫度的給定值PIDk5ddt+節(jié)-測量變送器1副調(diào)器-4D+PI模糊控制器包括輸入量模糊化，模糊推理和反模糊化3個部分。（1）輸入模糊化PID[NB,NM,NS,ZE,PS,PM,PB]，ΔK、ΔK、ΔK的模糊化子集為[NB,NM,NS,ZE,PS,PM,PB]。PID隸屬函數(shù)形狀均采用三角形，函數(shù)關系如圖5-2和5-3所PΔK、ΔK隸屬度函數(shù)圖ID在本系統(tǒng)控制器中，采用的是二維形式，因此其模糊控制器的控制規(guī)則可以寫成下列條PIDPIDK，K和K的整定原則為：PIDDP（1）當e較大時，為使系統(tǒng)有良好的跟蹤特性，應取較小的K與較大的K，同時為DP防止系統(tǒng)出現(xiàn)很大的超調(diào)量，應對積分作用加以限制，通常取K=0。IDIPIPIK應取不能太大，在這樣的PDD取得較大些。通常K為中等大小。DK可D根據(jù)前人在電加熱控制的經(jīng)驗，得出ΔK、ΔK、ΔK控制規(guī)則表如表5-1、5-2、5-3PID所示，選取控制量變化的原則是：當誤差大或較大時，選擇控制量主要是來消除靜態(tài)誤差，NBNM表5-1ΔK的模糊規(guī)則PeNBNMNMNMNMNMNMNMNMNBNM表5-2ΔKINMNMNBNBINBNMeNBNBNBNMNMNMNBNBNMNMNBNMNMNMNM表5-3ΔK的模糊規(guī)則DDeZENBNBNBNMNSZEPSNBNMNMNSZEPSNBNMNSNSZEPSNMNM由上面的控制規(guī)則，根據(jù)輸入的e和ec模糊化后得到E和EC，可以計算出相應的ΔK、PIDPPe2110211022210110000123IIeDDe011011012012020123通過查詢模糊表，得到模糊的ΔK、PΔK、ΔK值，然后進行反模糊論域，進行變化可以ID由上面的控制規(guī)則，我們可以得到模糊控制算法流程圖如下圖5-4所示，具體實現(xiàn)如下。NYYN從模糊控制表中查出△KP、△KI、△KD的值Y△KP、△KI、△KD等于它們論域的上下限N首先將量化因子K1、K2、K3、K4、K5分別寫入PLC中的DB3.DBD4、DB3.DBD8、DB3.DBD12、DB3.DBD16、DB3.DBD20，程序如圖5-5所示。將模糊化后的E和Ec存入PLC中，程序如圖5-8所示。采用基址+變址的方式來查詢模糊表的輸出結果，程序如圖5-9所示。查模糊表得到△Kp、△Ki、△Kd，下面以△Kp為例，程序如圖5-10所示。設定Kp、Ki、Kd的值，以Kp的值為例，程序如圖5-11所示。圖5-11參數(shù)的處理計算模糊化后的Ti、Td，程序如圖5-12所示。啟動模糊PID串級控制程序，程序如圖5-13所示。6.1PLC的硬件組態(tài)和控制程序設計STEP7是西門子公司針對S7300所開發(fā)的一款編程軟件，可以通過MPI接口實現(xiàn)PC和PLC之間的通訊，并在PC上對PLC下載和上載程序。(2)點擊‘Next’按鈕，出現(xiàn)如圖6-2的對話框，選擇CPU型號為CPU315-2DP，圖6-2新建工程步驟2圖(3)點擊‘Next’按鈕，出現(xiàn)如圖6-3的對話框，選擇要用的塊O圖6-3新建工程步驟3圖圖6-4新建工程名圖2.硬件組態(tài)圖6-5硬件組態(tài)窗口圖(1)雙擊“SIMATIC300STATION”中的“hardware”（如圖6-5進入硬件組態(tài)窗口，選擇圖6-6DP屬性對話框圖(3)在剛建立的‘PROFIBUS（1）’網(wǎng)絡上添加通信模塊IM153-1(6ES7153-1AA03-0XB0)，如331-7NF00-0AB0)、模擬量輸出模塊AO4x12Bit(6ES7332-5HD01-0AB0)和數(shù)字量輸入輸出模塊DI8/DO8xDC24V/0,5A(6ES7323-1BH01-0AA0)。圖6-10屬性修改圖(5)修改模擬量模塊的屬性：雙擊要修改屬性的模擬量模塊，在模塊的屬性對話框中可進行屬性修改。如圖6-9和圖6-10，對模擬量輸入模塊的‘Addresses’和‘Inputs’屬性進行了修改，在‘Inputs’屬性中將測量類型設為‘E’(電壓型)，測量范圍為1..5V。同理也模擬(電流型)，測量范圍為4..20mA。圖6-11硬件組態(tài)結果(7)組態(tài)結束后，在CPU為‘STOP’模式下點擊，將PLC的硬件組態(tài)下載到PLC中。(1)在“Blocks”中添加所需要編程的模塊，進行編程。設計中主要用到的編程模塊為①組織塊(OB)是操作系統(tǒng)和用戶程序之間的接口，它們由操作系統(tǒng)調(diào)用并控制循環(huán)和中斷驅動程序的執(zhí)行以及可編程控制器的啟動，它們還能夠對錯誤做出響應，通過編寫組織塊②OB1：用于循環(huán)程序處理的組織塊，操作系統(tǒng)循環(huán)調(diào)用OB1并用這個調(diào)用啟動用戶程序圖6-12程序所建立的模塊③OB35：循環(huán)中斷組織塊，時間間隔100MS，優(yōu)先級為12。④FB41：用于連續(xù)PID控制，其功能塊產(chǎn)生相應的背景數(shù)據(jù)塊DB41,顯示FB41的輸入輸出參數(shù),也就是背景數(shù)據(jù)塊DB41內(nèi)所有的參數(shù)，其主要結構如圖6-13所示:圖6-13DB41內(nèi)部結構(2)創(chuàng)建“符號表”如圖6-14所示，其中用符號“glwd”定義為‘鍋爐內(nèi)膽溫度信號’的在模擬量輸出模塊中的地址為‘QW16’。使用STEP7編程軟件中的LAD形式（即梯形圖形式）編程①打開組織塊OB1，在OB1中編寫‘夾套和鍋爐溫度采集’的梯形圖，如圖6-15。②打開組織塊OB35，在OB35中編寫‘鍋爐溫度模糊PID控制’梯形圖也是本課題中主要(4)編好程序后，鼠標點擊將各個塊的程序下載到PLC中。6.2WinCC組態(tài)界面的設計WINCC是西門子公司開發(fā)的上位機組態(tài)軟件，通過WINCC可以與STEP7通訊，對控制對象進行遠程檢測和控制。具體設計步驟簡述如下：運行“Wincc資源管理器”點擊出現(xiàn)圖6-16所示畫面，選擇‘單用戶項目’，點擊‘確建(E)’按鈕完成工程的建立。2.添加邏輯連接若要使用Wincc來訪問PLC的當前過程值，則在Wincc與PLC之間必須組態(tài)一個通訊連接。通訊將由專門的通訊驅動程序來控制。應該選擇‘SIMATICS7ProtocolSuite.CHN’，并單擊‘打開’按鈕，所選擇安裝在‘變量管理器’下面的子目錄里。圖6-18添加驅動圖道單元可以與多個自動化系統(tǒng)建立邏輯連接。邏輯連接表示與單個已定義的自動化系統(tǒng)的接在隨后打開的如圖6-20所示的‘連接屬性’對話框中輸入‘cpu315-2dp’作為邏輯連接名。(4)點擊圖6-20對話框中的‘屬性’按鈕，出現(xiàn)圖6-21所示的對話框，進行‘連接參數(shù)’的設置，在默認的情況下將其中的‘插槽號’改為2。3.建立過程變量量。以建立一個名為‘夾套溫度值’的過程變量為例。圖6-23變量屬性圖圖6-24地址屬性圖地址必須與PLC中的地址相對應。(4)在‘cpu315-2dp’處建立與本設計有關的所有過程變量如圖6-25所示，其中變量組DB41用于與PID模塊FB41對應的背景數(shù)據(jù)塊DB41進行邏輯連接，變量組DB41中的過程變量如圖6-26所示，變量組DB42中的過程變量如圖6-27所示，變量組DB1中的過程變量如圖6-28所示，圖6-26變量組DB41中的過程變量圖6-27變量組DB42中的過程變量圖6-28變量組DB1中的過程變量4.建立內(nèi)部變量在變量管理器的‘內(nèi)部變量’中建立與本設計有關的所有內(nèi)部變量如圖6-29中的有藍色一變量才建立的，事先一般不建立內(nèi)部變量。5.設計監(jiān)控畫面介紹監(jiān)控畫面的制作過程是有一定的難度的，所以在此僅做個簡單的介紹。右擊‘圖形編輯器’在出現(xiàn)的菜單中選擇‘新建畫面’(如圖6-30所示)，新建的畫面名為‘NewPdl0.pdl’，在此畫面名上的右擊可重新命名，命名為‘鍋爐串級模糊PID溫度控制’圖形編輯器)，在此處制作溫度控制系統(tǒng)的監(jiān)控畫面。制作好的監(jiān)控畫面如圖6-31所示，下面就①添加“靜態(tài)文本”監(jiān)控畫面中顯示的漢字都是靜態(tài)文本框，如“鍋爐內(nèi)膽水溫PID控制系統(tǒng)”，具體操作如下：在‘對象選擇板’中，選擇靜態(tài)文本(如圖6-32)，用鼠標拖放到畫圖區(qū)合適的位置，并在其中輸入文字如‘鍋爐內(nèi)膽水溫PID控制系統(tǒng)’。用鼠標右擊剛建好的靜態(tài)文本，在出來的快捷菜單中選擇‘屬性’，出現(xiàn)如圖6-33所示的對話框，可對靜態(tài)文本的屬性進行修改，在右②添加“輸入/輸出域”對象在圖6-32中的‘對象選項板’中選擇‘輸入/輸出域’對象，用鼠標拖放到畫圖區(qū)合適6-34I/O組態(tài)圖單擊‘更新’邊上的下拉菜單，選擇‘250毫秒’作為更新周期。在‘類型’處選擇‘輸出’形式。此輸入/輸出域主要用于顯示內(nèi)膽的溫度值。其余各輸入/輸出域對應的過程變量為：③添加‘趨勢圖’對象在如圖6-32中的‘對象選項板’上選擇‘控件’選項卡，出現(xiàn)圖6-36所示，然后選擇WinCCOnlineTrendControl控件，用鼠標拖放到畫圖區(qū)合適的位置，出現(xiàn)如圖6-37所示的‘WinCC在線趨勢控件的屬性’對話框，在“曲線”選項卡，輸入‘測量值’作為第一條曲線的名稱，單擊‘選擇歸檔/變量’框中的‘選擇’按鈕，在打開的對話框中選擇‘pvtemp’變量。先在圖6-38中的‘常規(guī)’選項卡的‘數(shù)據(jù)源’下拉菜單中選擇‘在線變量’，然后回到‘曲線’選項卡，在‘顯示類型’下拉菜單中選擇‘步進趨勢’。還可以在其他選項卡中進行屬性設置，在此不做介紹。添加好‘測量值’曲線后，在‘曲線’選項卡中選擇按鈕，依次添加‘輸出值’、設定值兩條曲線，對應的變量分別為‘lmn_1’和‘sptemp’。打開WinCCOnlineTrendControl控件的‘對象屬性’對話框，如圖6-39所示，設置此控件的‘幾何’屬性，將位置X、位置Y、寬度和高度的動態(tài)位置添加內(nèi)部變量x、y、with和high，這些變量的值決定了實時曲線的大小，由‘放大曲線’按鈕和‘恢復曲線’按鈕來控制，這些按鈕的作用在后文有介紹。④添加“按鈕”對象：在圖6-32中的‘對象選項板’中選擇‘按鈕’對象，用鼠標拖放到畫圖區(qū)合適的位置，出現(xiàn)如圖6-40所示的‘按鈕組態(tài)’對話框，在‘文本’輸入框內(nèi)輸入‘+’點擊‘確定’按鈕。用鼠標右擊剛建好的‘+’按鈕，在出來的快捷菜單中選擇‘屬選擇‘事件’選項卡，雙擊‘鼠標動作’右邊的符號，出現(xiàn)圖6-42所示的‘編輯動作’編輯器，用于編輯腳本程序，在右邊輸入‘+’按鈕的腳本程序：‘+’按鈕的主要作用是：在WinCC軟件運行時每按一次按鈕，靜態(tài)文本‘設定值(SP)’定值(SP)’下的輸入/輸出域中的值減1，最低只能減到0，即最低給定溫度只能設定為0℃。sp=GetTagDouble("man");{}{}SetTagDouble("man",sp);當然也可以在靜態(tài)文本‘設定值(SP)’下的輸入/輸出域中直接輸入給定的溫度值。運行系統(tǒng)，停止監(jiān)控畫面的遠行。其腳本程序如下：#include"apdefap.h"voidOnClick(char*lpszPictureName,char*lpszObjectName,char*lpszPropertyName){iret=MessageBox(NULL,"確認退出嗎?","警告",MB_YESNO|MB_ICONQUESTION|MB_SYSTEMMODAL);{DeactivateRTProject();}WinCC軟件運行時按下此按鈕，我們會將在線趨勢控件的位置和大小改變，此時此控件的幾何屬性‘位置X、位置Y、寬度和高度’分別變?yōu)?、48、1115和725，放大后的曲線如floata,b,c,d;a=GetTagFloat("x");b=GetTagFloat("y");c=GetTagFloat("with");d=GetTagFloat("high");SetTagFloat("x",a);SetTagFloat("y",b);SetTagFloat("with",c);SetTagFloat("high",d);圖6-45恢復后的曲線（自動模式）floata,b,c,d;a=GetTagFloat("x");b=GetTagFloat("y");c=GetTagFloat("with");d=GetTagFloat("high");SetTagFloat("x",a);SetTagFloat("y",b);SetTagFloat("with",c);SetTagFloat("high",d);WinCC軟件運行時按下此按鈕，我們可以啟動PLC中的PID模塊，對應的過程變量為二進制變量‘啟動’，腳本程序為:SetTagBit("啟動",1);//將‘啟動’置為1WinCC軟件運行時按下此按鈕，我們可以停止PLC中的PID模塊，對應的過程變量為二進制變量‘啟動’，腳本程序為:SetTagBit("啟動",0);//將‘啟動’置為0WinCC軟件運行時按下此按鈕，我們將PID模塊設置為手動輸入模式,此時可以進行被控對象的開環(huán)特性的測試，對應的過程變量為變量組DB41中的二進制變量‘man-on’。腳本程SetTagBit("手動",1);//將‘man-on’置為1WinCC軟件運行時按下此按鈕，我們將PID模塊設置為自動模式,此時程序將對被控對象SetTagBit("手動",0);//將‘man-on’置為0WinCC軟件運行時按下此按鈕，在圖6-45的右下方會出現(xiàn)PID參數(shù)整定區(qū)，進行P、I、D三個參數(shù)值的設定，和控制這些參數(shù)的開關。WinCC軟件運行時按下此按鈕，在圖6-45的右下方會出現(xiàn)趨勢圖，在此觀察鍋爐溫度的通過對PID控制參數(shù)的設計，就可以讓測量值跟蹤設定值，達到控制的目的。我們可以在計算機的屏幕上監(jiān)控控制對象。7.1建立被控對象的數(shù)學模型對于采用PID控制的閉環(huán)控制系統(tǒng)來說，我們并不要求有很準確的建立被控對象的模型，因此在精度要求滿足的情況下，我們常用低階傳遞函數(shù)來擬合被控對象。對于電加熱爐，其圖7-1被控對象的階躍響應曲線間常數(shù)T可通過作圖的方法得到，在圖7-1響應曲線的轉折點P處作一切線(也就是這條曲線這種近似方法擬合精度較差，但方法簡便，而且實踐表明它可以成功應用于PID調(diào)節(jié)器控制加在電加熱管兩端的電壓大小，輸入0時相當于關斷電加熱管，輸入100時相當于在電加熱管兩端加上額定的電壓。2.手動模式下，在‘輸出值(OP)’下的‘輸入/輸出域’中輸入40，即此時PID控制器的輸出為40%，且控制器處于開環(huán)工作狀態(tài)。得到如圖7-3所示的特性曲線，其中淺綠色的曲線為內(nèi)膽的特性曲線；藍線是控制器的輸