基于PLC壓力控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計

基于PLC的壓力控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用目錄摘要IABSTRACTII第一章緒論11.1課題概述11.1.1課題來源及研究意義11.1.2設(shè)計內(nèi)容及要求11.2PLC可編程邏輯控制器11.2.1PLC可編程邏輯控制器介紹11.2.2PLC控制在國內(nèi)外的開展與應(yīng)用21.2.3PLC控制器的開展趨勢21.3論文組織結(jié)構(gòu)3第二章系統(tǒng)總體設(shè)計方案52.1系統(tǒng)總體設(shè)計方案52.1.1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)52.1.2控制方式介紹62.2系統(tǒng)硬件設(shè)計方案62.3系統(tǒng)軟件設(shè)計方案72.3.1數(shù)字濾波方式的設(shè)計72.3.2PID控制算法設(shè)計8第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計的實(shí)現(xiàn)103.1系統(tǒng)硬件選型103.1.1壓力對象裝置選型103.1.2PLC控制器選型113.2系統(tǒng)硬件的連接與通訊133.2.1PLC與壓力對象裝置的連接133.2.2PLC與PC計算機(jī)間的連接與通訊13第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計的實(shí)現(xiàn)154.1PLC控制程序154.1.1STEP7軟件介紹154.1.2PLC硬件組態(tài)154.1.3PLC控制程序的實(shí)現(xiàn)164.2上位機(jī)實(shí)時監(jiān)控程序224.2.1WinCC組態(tài)軟件介紹224.2.2實(shí)時監(jiān)控程序的實(shí)現(xiàn)23第五章系統(tǒng)投運(yùn)與調(diào)試295.1系統(tǒng)運(yùn)行方法295.2系統(tǒng)的調(diào)試295.2.1硬件間的通訊狀態(tài)的診斷295.2.2PID參數(shù)的整定315.2.3調(diào)試過程中的問題及其解決方法41第六章總結(jié)與展望436.1課題研究總結(jié)436.2后續(xù)工作展望44結(jié)束語45參考文獻(xiàn)46摘要鑒于壓力控制在工業(yè)中的廣泛應(yīng)用，研究PLC在壓力控制系統(tǒng)中的應(yīng)用是教學(xué)乃至實(shí)踐技能培養(yǎng)的一個很重要的環(huán)節(jié)。本課題針對實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的壓力控制對象，提出了一種基于PLC的壓力控制系統(tǒng)的設(shè)計方案，該系統(tǒng)采用兩級計算機(jī)控制，底層選用PLC作為控制器，上層選用PC計算機(jī)為上位機(jī)。本次設(shè)計系統(tǒng)以西門子S7-300PLC為控制器，采用STEP7軟件構(gòu)造系統(tǒng)硬件組態(tài)和編寫控制程序，完成現(xiàn)場壓力信號的數(shù)據(jù)采集、數(shù)字濾波和PID自動控制。上位PC機(jī)選用工業(yè)組態(tài)軟件WinCC編寫監(jiān)控界面，完成對現(xiàn)場的實(shí)時監(jiān)控和數(shù)據(jù)的存儲，并能對現(xiàn)場工藝過程進(jìn)行模擬動態(tài)以及顯示實(shí)時趨勢曲線。在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試過程中，系統(tǒng)軟件運(yùn)行良好，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字PID調(diào)節(jié)，監(jiān)控界面基于WINDOWS，操作簡便，具有較強(qiáng)的可靠性和實(shí)用性，滿足現(xiàn)場控制的要求，到達(dá)了設(shè)計目標(biāo)。關(guān)鍵詞PLC控制器，WinCC組態(tài)，壓力過程控制，PID控制算法ABSTRACTSincepressurecontrolsystemwaswidelyusedintherealmsofindustrialcontrol,theresearchoftheapplicationofPLCinpressurecontrolsystemisaveryimportantlinkforteachingandpracticalskillstraining.Accordingtopressurecontrolobjectinthelaboratorycurrently,thisessayproposedadesignproposalofpressurecontrolsystembasedonPLC.Thesystemisconsistoftwolayersofcomputercontrol.PLCcontrollerperformsastheslavecomputerinabaselayer,whileaPCfunctionsasthehostcomputerintheupperlayer.ThesystemuseSiemensS7-300PLCforcontroller,andsoftwareSTEP7forboththeconfigurationofthePLChardwareandthedesigningofcontrolprogram,toaccomplishthedataacquisition,digitalfilteroffieldpressuresignalandPIDautocontrol.OnthePC,WinCC(adustrialconfigurationsoftware)isameansofcompilingthemonitoringandcontrollinginterface,toaccomplishthereal-timemonitoringanddatastorage,andbeabletosimulatetheprocessofdynamicprocessanddisplaythereal-timetrendcurve.Duringthecommissioningprocessinthelaboratory,softwareofthesystemrunswell.ThesystemrealizedthedigitalPIDregulating,duetotheWINDOWS-basedmonitoringinterface,thesystemwaswithadvantagesineasyoperation,strongreliabilityandpracticability.Thesystemsatisfiedcontrolrequirements,andreachedthetargetofthedesign.KEYWORDSPLCController，WinCCConfiguration，PressureProcessControl，PIDControl第一章緒論1.1課題概述課題來源及研究意義該課題來源于中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院過程控制實(shí)驗(yàn)室的教師科研題，題目類型屬于實(shí)驗(yàn)研究。在一些生產(chǎn)現(xiàn)場，如各種冶煉生產(chǎn)中，容器罐內(nèi)氣體壓力必須保持在一定的范圍內(nèi)，反響才可以正常進(jìn)行。適宜的壓力下，反響速率可以到達(dá)最高，而且原料和催化劑的利用更為徹底。可見，壓力過程控制是一項(xiàng)富有意義的研究。隨著技術(shù)的開展，PLC的性能不斷提高，其價格也能讓更多的中小型企業(yè)接受。近年來，越來越多的中小設(shè)備開始采用PLC進(jìn)行控制，PLC在我國的應(yīng)用增長十分迅速。本課題研究的基于PLC的壓力控制系統(tǒng)接線簡單、可移植性強(qiáng)、靈活方便、具有強(qiáng)大的人機(jī)交互功能，并且可以實(shí)現(xiàn)在線調(diào)試，將在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。1.1.2設(shè)計內(nèi)容及要求本課題的設(shè)計內(nèi)容是基于PLC的壓力控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用，即設(shè)計一個以S7-300PLC為控制器的壓力控制系統(tǒng)，根據(jù)過程壓力系統(tǒng)的控制要求選用適宜的檢測裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)壓力過程量的自動控制。系統(tǒng)要求采用兩級計算機(jī)控制，底層選用PLC作為控制器，上層選用PC計算機(jī)為監(jiān)控機(jī)，用WinCC組態(tài)軟件編制上位機(jī)的監(jiān)控軟件，完成人機(jī)界面的控制功能，實(shí)現(xiàn)一套完整的集測量、控制、組態(tài)、監(jiān)視為一體的壓力自動控制系統(tǒng)。1.2PLC可編程邏輯控制器1.2.1PLC可編程邏輯控制器介紹可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController)，簡稱PLC，在二十世紀(jì)六十年代美國推出，主要用來取代傳統(tǒng)繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制[1]。20世紀(jì)70年代，人們將微機(jī)技術(shù)應(yīng)用到PLC中，使得其更多的發(fā)揮計算機(jī)的功能，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了邏輯控制的范圍，從而真正成為一種電子計算機(jī)工業(yè)控制設(shè)備。隨著計算機(jī)技術(shù)、信號處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷開展和用戶需求的不斷提高，PLC在開關(guān)量處理的根底上增加了模擬量處理和運(yùn)動控制等功能。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。PLC可以直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。1.2.2PLC控制在國內(nèi)外的開展與應(yīng)用在工業(yè)控制自動化領(lǐng)域，PLC是一種重要的控制設(shè)備，它代表著當(dāng)前程序控制的先進(jìn)水平。無論是從國外引進(jìn)的自動化生產(chǎn)線，還是國內(nèi)自行生產(chǎn)設(shè)計的自動控制系統(tǒng)，都可以看到PLC的身影?？梢哉f，PLC裝置已成為自動化系統(tǒng)[2]的根本裝置。20世紀(jì)末期，可編程控制器的開展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個時期開展了大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合[3]；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的開展。目前，全世界PLC生產(chǎn)廠家約200家，生產(chǎn)300多種產(chǎn)品。國內(nèi)PLC市場仍以國外產(chǎn)品為主，如Siemens、Modicon、A-B、OMRON、三菱、GE的產(chǎn)品。我國可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。隨后在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用[4]。目前，我國自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器?？梢灶A(yù)期，隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地。我國的PLC生產(chǎn)目前也有一定的開展，小型PLC已批量生產(chǎn)；中型PLC已有產(chǎn)品；大型PLC已開始研制。國內(nèi)PLC形成產(chǎn)品化的生產(chǎn)企業(yè)約30多家，國內(nèi)產(chǎn)品市場占有率不超過10%，主要生產(chǎn)單位有：蘇州電子計算機(jī)廠、蘇州機(jī)床電器廠、上海蘭星電氣、天津市自動化儀表廠、杭州通靈控制電腦公司、北京機(jī)械工業(yè)自動化所和江蘇嘉華實(shí)業(yè)等。國內(nèi)產(chǎn)品在價格上占有明顯的優(yōu)勢。

隨著微處理器、網(wǎng)絡(luò)通信、HMI界面技術(shù)的迅速開展，工業(yè)自動化技術(shù)日新月異，各種產(chǎn)品競爭劇烈，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。PLC也由最初的只能處理開關(guān)量而開展到可以處理模擬量和數(shù)據(jù)，加之與DCS、PID調(diào)節(jié)器、工業(yè)PC等技術(shù)相結(jié)合，使之不再是一種簡單的控制設(shè)備，而且必將隨著自動控制技術(shù)的不斷開展而開展生存下去。1.2.3PLC控制器的開展趨勢PLC作為工控機(jī)的一員，在主要工業(yè)國家中成為自動化系統(tǒng)的根本電控裝置。它具有控制方便、可靠性高、容易掌握、體積小、價格適宜等特點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計，當(dāng)今世界PLC生產(chǎn)廠家約150家，生產(chǎn)300多個品種。2000年銷售額約為86億美元，占工控機(jī)市場份額的50%，PLC將在工控機(jī)市場中占有主要地位，并保持繼續(xù)上升的勢頭。

新一代的PLC具有PID調(diào)節(jié)功能，它的應(yīng)用已從開關(guān)量控制擴(kuò)大到模擬量控制領(lǐng)域，廣泛地應(yīng)用于航天、冶金、輕工、建材等行業(yè)。但PLC也面臨著其它行業(yè)工控產(chǎn)品的挑戰(zhàn)，各廠家正采取措施不斷改良產(chǎn)品，主要表現(xiàn)為以下幾個方面：

=1\*GB3①微型、小型PLC功能明顯增強(qiáng)

很多有名的PLC廠家相繼推出高速、高性能、小型、特別是微型的PLC。三菱的FXOS14點(diǎn)(8個24VDC輸入，6個繼電器輸出)，其尺寸僅為58mm×89mm，僅大于信用卡幾個毫米，而功能卻有所增強(qiáng)，使PLC的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大到遠(yuǎn)離工業(yè)控制的其它行業(yè)，如快餐廳、醫(yī)院手術(shù)室、旋轉(zhuǎn)門和車輛等，甚至引入家庭住宅、娛樂場所和商業(yè)部門。

=2\*GB3②集成化開展趨勢增強(qiáng)

由于控制內(nèi)容的復(fù)雜化和高難度化，使PLC向集成化方向開展，PLC與PC集成、PLC與DCS集成、PLC與PID集成等，并強(qiáng)化了通訊能力和網(wǎng)絡(luò)化，尤其是以PC為基的控制產(chǎn)品增長率最快。PLC與PC集成，即將計算機(jī)、PLC及操作人員的人—機(jī)接口結(jié)合在一起，使PLC能利用計算機(jī)豐富的軟件資源，而計算機(jī)能和PLC的模塊交互存取數(shù)據(jù)。以PC機(jī)為基的控制容易編程和維護(hù)用戶的利益，開放的體系結(jié)構(gòu)提供靈活性，最終降低本錢和提高生產(chǎn)率。

=3\*GB3③向開放性轉(zhuǎn)變

PLC曾存在嚴(yán)重的缺點(diǎn)，主要是PLC的軟、硬件體系結(jié)構(gòu)是封閉而不是開放的，絕大多數(shù)的PLC是專用總線、專用通信網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議，編程雖多為梯形圖，但各公司的組態(tài)、尋址、語文結(jié)構(gòu)不一致，使各種PLC互不兼容?，F(xiàn)在，以PC為根底、在WINDOWS平臺下、符合IEC1131-3國際標(biāo)準(zhǔn)的新一代開放體系結(jié)構(gòu)的PLC的開發(fā)正在規(guī)劃中。1.3論文組織結(jié)構(gòu)本文主要研究基于PLC的壓力過程控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用，本文的篇章結(jié)構(gòu)安排如下：第一章緒論，介紹了此次研究的課題，以及PLC控制器和該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，最后闡述了本文的篇章結(jié)構(gòu)。第二章系統(tǒng)總體設(shè)計方案，介紹了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制方式，以及系統(tǒng)軟硬件設(shè)計方案。第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計的實(shí)現(xiàn)，介紹了系統(tǒng)的硬件選型，以及各局部之間的連接與通訊。第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計的實(shí)現(xiàn)，介紹了STEP7軟件平臺上PLC控制程序的編程，以及WinCC組態(tài)軟件平臺上實(shí)時監(jiān)控程序的編程。第五章系統(tǒng)的運(yùn)行和調(diào)試，介紹了系統(tǒng)投運(yùn)的方法和步驟，以及PID參數(shù)的整定，并且講述了系統(tǒng)調(diào)試過程中遇到的問題及其解決方法。最后一章為總結(jié)與展望，對課題的研究進(jìn)行總結(jié)，并提出今后研究的問題與方向。第二章系統(tǒng)總體設(shè)計方案2.1系統(tǒng)總體設(shè)計方案系統(tǒng)的總體設(shè)計包含硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩個方面。根據(jù)課題的要求和中南大學(xué)過程控制實(shí)驗(yàn)室提供的設(shè)備，系統(tǒng)控制對象選用三個壓力容器作為被控對象，底層采用PLC作為控制器，上層采用普通的PC機(jī)作為上位機(jī)。系統(tǒng)軟件設(shè)計主要包括PLC控制程序和上位機(jī)監(jiān)控程序的設(shè)計，采用STEP7和WinCC工具軟件進(jìn)行軟件開發(fā)，這兩款軟件是西門子公司針對PLC控制器推出的。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基于PLC的壓力過程控制系統(tǒng)[5]的被控對象是由三個壓力容器對象組成，可以根據(jù)需要構(gòu)成不同階〔1階、2階[6]或3階〕的被控對象，如圖2.1所示。壓縮空氣經(jīng)過兩路進(jìn)入壓力容器中，經(jīng)過兩個流量調(diào)節(jié)閥，在單回路控制過程中，一路作為主回路，另一路作為干擾回路。

圖2.1壓力控制對象如圖2.1所示，1#、2#、3#壓力罐為被控對象，三個氣罐的壓力信號分別由壓力變送器[7]檢測變成4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號送入PLC〔可編程控制器〕，PLC通過PID程序運(yùn)算后，輸出4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號送給電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由其控制閥門開度，調(diào)節(jié)氣壓，使氣罐內(nèi)的壓力保持在給定的壓力值上。即當(dāng)氣罐內(nèi)的壓力大于或小于給定值時，PLC控制閥門開度，以到達(dá)減壓或者加壓的目的，實(shí)現(xiàn)氣罐內(nèi)的壓力值保持在給定范圍內(nèi)。系統(tǒng)采用兩級計算機(jī)控制，底層選用PLC為控制器，上層選用PC機(jī)為監(jiān)控機(jī)，用STEP7軟件編寫PLC控制程序，用WinCC組態(tài)軟件編寫上位機(jī)監(jiān)控程序，完成對系統(tǒng)的實(shí)時監(jiān)控。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2.2所示。圖2.2壓力過程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖控制方式介紹系統(tǒng)采用單回路控制方式，三個氣罐的壓力信號分別由檢測裝置進(jìn)行實(shí)時檢測，然后將被測信號轉(zhuǎn)換為4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號[8]送入PLC控制器，經(jīng)過PID算法處理，PLC輸出4～20mA的模擬信號給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對氣罐的進(jìn)氣閥門進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)氣罐中的氣體壓力自動控制。系統(tǒng)單回路控制原理框圖如圖2.3所示。圖2.3系統(tǒng)單回路控制原理框圖2.2系統(tǒng)硬件設(shè)計方案系統(tǒng)硬件主要由壓力對象裝置、PLC控制器以及PC計算機(jī)組成。目前，全世界PLC控制器的廠家約200家，生產(chǎn)300多種產(chǎn)品，根據(jù)中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院過程控制實(shí)驗(yàn)室的提供的設(shè)備和調(diào)研結(jié)果，系統(tǒng)選用西門子公司的S7-300系列PLC為控制器，系統(tǒng)的總體硬件示意圖如圖2.4所示。圖2.4系統(tǒng)硬件示意圖底層PLC與壓力對象的連接是通過模擬量輸入輸出模塊，壓力對象裝置中的壓力變送器將氣罐內(nèi)的壓力信號轉(zhuǎn)換為4~20mA的電流信號送入PLC的模擬量輸入通道，在PLC中經(jīng)過多種PID控制運(yùn)算處理，由模擬量輸出通道輸出4~20mA的電流信號給壓力裝置中的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，來控制氣壓的變化。PLC與上位機(jī)PC計算機(jī)之間的通訊[9]有多種方式，由于被控對象只有一個，而且系統(tǒng)對PC計算機(jī)沒有特殊的要求，因此這里采用的是TCP/IP通訊方式，簡單方便。PLC的通訊模塊通過雙絞線連接到交換機(jī)，PC計算機(jī)的網(wǎng)卡也用一根雙絞線連接到交換機(jī)，從而PLC控制器和PC計算機(jī)可以通過IP協(xié)議進(jìn)行通訊。2.3系統(tǒng)軟件設(shè)計方案系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要包括兩個方面：PLC控制程序設(shè)計和上位機(jī)實(shí)時監(jiān)控程序的設(shè)計。其中，PLC控制程序采用西門子[10]的STEP7軟件編程，先對系統(tǒng)的硬件進(jìn)行組態(tài)，然后使用梯形圖(LAD)編寫采樣濾波，輸入輸出線性轉(zhuǎn)換，PID控制算法等程序。上位機(jī)實(shí)時監(jiān)控程序采用WinCC組態(tài)軟件[11]編程，編制實(shí)時監(jiān)控界面，完成對現(xiàn)場的實(shí)時監(jiān)控和數(shù)據(jù)的存儲，并能對現(xiàn)場工藝過程進(jìn)行模擬動態(tài)以及顯示實(shí)時趨勢曲線。數(shù)字濾波方式的設(shè)計PLC控制器可以對工業(yè)現(xiàn)場的各種被控對象〔如溫度、壓力、流量、液位等〕進(jìn)行處理，在工業(yè)現(xiàn)場一般都會有瞬時干擾對信號的產(chǎn)生影響，系統(tǒng)采取數(shù)字濾波算法[12]，來降低或消除采樣過程中的噪聲影響。本設(shè)計中，PLC采用的數(shù)字濾波算法是平均值計算法，即對采樣和模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換得到多個數(shù)據(jù)，用算術(shù)平均值法求平均值，以此平均值作為模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換的最終結(jié)果進(jìn)行處理。算術(shù)平均值法的算法公式為:公式(2.1)其中:N—采樣次數(shù);Xi—第i次采樣值;—平均值。PID控制算法設(shè)計在控制工程中，PID控制[13]是應(yīng)用最廣泛的一種控制規(guī)律，它的參數(shù)整定方式簡便，結(jié)構(gòu)改變靈活。PID控制表示比例(proportional)—積分(integral)—微分(differential)控制，連續(xù)系統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)即為對誤差的比例、積分、微分。本設(shè)計中采用的幾種控制算法就是基于PID的，包括位置式PID算法，增量式PID算法，以及在位置式上改良的積分別離PID算法、帶死區(qū)的PID算法[13]。1.位置式PID算法位置式PID算法如公式2.2所示。公式(2.2)式中：為積分時間常數(shù)，為微分時間常數(shù)，為控制周期，稱為比例系數(shù)，為當(dāng)前時刻的給定量和檢測量的偏差。2.增量式PID算法增量式PID算法如公式〔2.3〕所示。公式(2.3)式中：u(kT)是控制器輸出量的變化量，為當(dāng)前時刻的給定量和檢測量的偏差，為上一時刻的給定量和檢測量的偏差，為兩個時刻前的給定量和檢測量的偏差，、、、同上。增量式PID算法計算的是控制器輸出量的變化量u(k)，不需要對偏差進(jìn)行累加。控制器輸出量為，而。3.積分別離PID算法積分別離PID算法是在位置式PID算法上進(jìn)行改良的，需要設(shè)置積分別離閾E0。當(dāng)時，也即偏差值比擬小時，采用PID控制，可保證系統(tǒng)的控制精度。當(dāng)時，也即偏差值比擬大時，采用PD控制，可使超調(diào)量大幅度降低。積分別離算法可表示為公式2.4。公式(2.4)式中，Kl為邏輯系數(shù)，4.帶死區(qū)PID算法帶死區(qū)PID算法是在位置式PID算法上進(jìn)行改良的。對于帶死區(qū)的PID算法，需要設(shè)定死區(qū)值，當(dāng)時，調(diào)節(jié)器的輸出前一個時刻的輸出量，即。當(dāng)時，調(diào)節(jié)器才有PID輸出。帶死區(qū)PID算法可表示為公式2.5。公式(2.5)以上幾種基于PID的控制算法在控制效果上有所差異，在第五章中，對幾種算法分別進(jìn)行整定，并對各種算法進(jìn)行了比擬和分析。第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計的實(shí)現(xiàn)3.1系統(tǒng)硬件選型系統(tǒng)硬件主要由壓力對象、PLC控制器以及PC計算機(jī)三個局部組成。目前世界上不乏生產(chǎn)PLC的廠家，主要的有：德國的西門子(Siemens)公司，美國Rockwell公司所屬的AB公司，GE-Fanuc公司，法國的施耐德(Schneider)公司，日本的三菱和歐姆龍(OMRON)公司。根據(jù)課題的要求和中南大學(xué)過程控制實(shí)驗(yàn)室的條件，這里選用西門子公司的S7-300系列PLC，壓力對象也選用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的壓力對象實(shí)驗(yàn)裝置。3.1.1壓力對象裝置選型該裝置由三個互相串聯(lián)的不同大小的壓力容器、針型閥、壓力及流量的檢測[14]、變送、執(zhí)行儀表等組成。從控制角度來說，如第二章中圖2.1所示，整個裝置有三個壓力檢測變量〔即1#、2#、3#罐的壓力〕，從中選擇一到兩個作為被控變量。裝置還有兩個可控變量，即兩路經(jīng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)的壓縮空氣流量。支路1的流量通常作為主控變量，而支路2那么作為擾動輸入。壓力變送器壓力變送器用于測量液體、氣體或蒸汽的液位、密度和壓力，然后將壓力信號轉(zhuǎn)變成4～20mADC信號輸出。壓力變送器主要有電容式壓力變送器和擴(kuò)散硅壓力變送器，陶瓷壓力變送器，應(yīng)變式壓力變送器等。一般意義上的壓力變送器主要由測壓元件傳感器〔也稱作壓力傳感器〕、測量電路和過程連接件三局部組成。它能將測壓元件傳感器感受到的氣體、液體等物理壓力參數(shù)轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(如4~20mADC等)，以供應(yīng)指示報警儀、記錄儀、調(diào)節(jié)器等二次儀表進(jìn)行測量、指示和過程調(diào)節(jié)。本系統(tǒng)設(shè)計中，壓力變送器采用湖南立升信息設(shè)備的型號為LSYB變送器，如圖3.1所示，其量程均為0~80KPa，輸出信號為4~20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號。電動執(zhí)行器電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)一種能提供直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的驅(qū)動裝置，它利用某種驅(qū)動能源并在某種控制信號作用下工作。執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用液體、氣體、電力或其它能源并通過電機(jī)、氣缸或其它裝置將其轉(zhuǎn)化成驅(qū)動作用。目前的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包含了位置感應(yīng)裝置，力矩感應(yīng)裝置，電極保護(hù)裝置，邏輯控制裝置，數(shù)字通訊模塊及PID控制模塊等，而這些裝置全部安裝在一個緊湊的外殼內(nèi)。本設(shè)計中選用湖南立升信息設(shè)備的型號為LSDZ的電子式電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如圖3.2所示，其動作范圍為0~90°，定位精度和位置反響精度均為0.6%，輸入輸出信號均為4~20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號。圖3.1LSYB壓力變送器圖3.2LSDZ電子式電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)3.1.2PLC控制器選型本系統(tǒng)設(shè)計中采用西門子S7-300PLC為控制器，因?yàn)槲鏖T子S7-300系列PLC功能強(qiáng)大，采用模塊化設(shè)計，有中央處理單元〔CPU〕、各種信號模塊〔SM〕、通信模塊〔CP〕、功能模塊〔FM〕、電源模塊〔PS〕、接口模塊〔IM〕等，有多種規(guī)格的CPU可供選擇。本系統(tǒng)采用西門子S7-300系列，CPU為315-2DP的PLC。它執(zhí)行指令時間短，掃描1000條指令不需10ms，足以滿足控制的時間要求。S7-300PLC的結(jié)構(gòu)S7-300系列PLC[15]采用緊湊的、無槽位限制的的模塊化組合結(jié)構(gòu)，根據(jù)應(yīng)用對象的不同，可選擇不同型號和數(shù)量的模塊，根據(jù)系統(tǒng)的需求，實(shí)驗(yàn)選用的PLC含有中央處理單元〔CPU〕、各種信號模塊〔SM〕、通信模塊〔CP〕、功能模塊〔FM〕、電源模塊〔PS〕、接口模塊〔IM〕等，結(jié)構(gòu)如圖3.3所示。CPU315-2DP模塊CPU315-2DP〔315-2AG10-OAB0〕模塊本身沒有集成I/O通道，帶有MPI〔多點(diǎn)接口〕和PROFIBUS-DP接口。模塊執(zhí)行指令的周期短〔每條指令執(zhí)行時間us級〕，指令豐富。SM323數(shù)字量輸入/輸出模板SM323-1BH01-0AA0數(shù)字量輸入/輸出DI8/DO8×24VDC/0.5A模板具有以下顯著特性：8個輸入點(diǎn)，帶隔離，8點(diǎn)為一組8個輸出點(diǎn)，帶隔離，8點(diǎn)為一組額定輸入電壓24VDC額定負(fù)載電壓24VDC適用于電磁閥、直流接觸器和指示燈模擬量輸入/輸出模板SM334模擬量輸入/輸出模板SM334-AI4/AO2×8/8位〔334-0CE01-0AA0〕具有以下特性和特點(diǎn)：四輸入通道和兩輸出通道，精度8位，測量范圍和輸出范圍為0~10V或0~20mA，不帶隔離的負(fù)載電壓。CPU只能以二進(jìn)制處理模擬值。模擬量輸入模板可以將模擬過程信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。模擬量輸出模板可以將數(shù)字輸出值轉(zhuǎn)換為一個模擬信號。通訊模塊CP343-1(343-1EX20-0XEO)該模塊用來連接SIMATICS7-300PLC和工業(yè)以太網(wǎng)，10/100Mbit/s全雙工，可以自動切換。該模塊具有自身的處理器，在工業(yè)以太網(wǎng)上獨(dú)立處理自己數(shù)據(jù)，它分擔(dān)CPU的通訊任務(wù)并允許其他連接。通過CP343-1，S7-300可與計算機(jī)、人機(jī)界面裝置設(shè)備進(jìn)行通訊、編程。在本系統(tǒng)中通訊模塊CP343-1通過RJ45水晶接頭和集線器相連，然后連接到上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)PLC和上位機(jī)通過工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊。1.電源模塊2.后備電池3.24VDC連接器4.模式開關(guān)5.狀態(tài)和故障指示燈6.存儲器卡(CPU313以上)7.MPI多點(diǎn)接口8.前連接器9.前蓋圖3.3S7-300PLCPS307電源模塊〔5A〕PS307-1EAX0-0AA0電源模塊(5A)具有以下特性：輸出電流5A，輸出電壓24VDC，防短路和開路保護(hù)，連接單相交流系統(tǒng)(輸入電壓120/230VAC，50/60Hz)，可靠的隔離特性，符合EN60950，可用作負(fù)載電源。3.2系統(tǒng)硬件的連接與通訊系統(tǒng)的硬件連接主要包括兩個方面，一是PLC與壓力對象裝置之間的連接，二是PLC與PC計算機(jī)之間的通訊。3.2.1PLC與壓力對象裝置的連接壓力對象裝置的儀表控制柜的面板上有壓力變送器輸出信號端PT1、PT2、PT3以及電動閥輸入信號端VL1、VL2，用導(dǎo)線將其連接到PLC實(shí)驗(yàn)臺接線板相應(yīng)的端口，具體可參見下面圖3.4的接線說明，這樣即可實(shí)現(xiàn)底層的數(shù)據(jù)采集與輸出。由于系統(tǒng)選用的壓力變送器輸出信號和電動閥輸入信號都是4~20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號，所以都選用電流端口。圖3.4PLC與壓力對象接線說明圖3.4中，AI-/AO-是指模擬量輸入輸出的公共端。PT1、PT2、PT3分別指1號罐壓力、2號罐壓力、3號罐壓力的變送器接線端，F(xiàn)1、F2分別指支路1和支路2閥門的接線端。3.2.2PLC與PC計算機(jī)間的連接與通訊系統(tǒng)中PLC與PC計算機(jī)之間采用的是TCP/IP通訊方式，即PLC的通訊模塊通過雙絞線連接到交換機(jī)，PC計算機(jī)的網(wǎng)卡也用一根雙絞線連接到交換機(jī)，從而PLC控制器和PC計算機(jī)可以通過IP協(xié)議進(jìn)行通訊。PLC通信參數(shù)設(shè)置在用STEP7對PLC硬件組態(tài)時，需要設(shè)置PLC的通信參數(shù)。如圖3.5所示，STEP7中的PLC工程的連接設(shè)備名稱需和本地計算機(jī)網(wǎng)卡相同。配置通訊模塊時，PLC的CPU模塊的IP地址需和計算機(jī)的IP一致。圖3.5PLC通信參數(shù)設(shè)置示意圖Wincc通信參數(shù)設(shè)置使用WinCC編制監(jiān)控程序，也需要設(shè)置WinCC通信參數(shù)。如圖3.6所示，WinCC工程的邏輯連接設(shè)備名稱需和計算機(jī)網(wǎng)卡相同，工程的IP協(xié)議也需要和PC機(jī)的IP一致。圖3.6WinCC通信參數(shù)設(shè)置示意圖第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計的實(shí)現(xiàn)基于PLC的壓力控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要包括PLC控制程序的設(shè)計和上位機(jī)實(shí)時監(jiān)控程序的設(shè)計。4.1PLC控制程序PLC控制程序的開發(fā)是在STEP7軟件平臺上進(jìn)行的，連接好系統(tǒng)硬件后，翻開STEP7軟件，首先需要新建一個工程，然后對該工程進(jìn)行系統(tǒng)硬件組態(tài)，并在CPU模塊上用梯形圖語言編寫數(shù)據(jù)采樣、數(shù)字濾波、PID控制算法等程序。4.1.1STEP7軟件介紹STEP7編程軟件是用于SIMATICS7編程、監(jiān)控和參數(shù)設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)工具，是SIMATIC工業(yè)軟件的重要組成局部。STEP7具有硬件配置和參數(shù)設(shè)置、通信組態(tài)、編程、測試、啟動和維護(hù)、文件建檔、運(yùn)行和診斷功能等。將PC機(jī)連接到MPI或PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)上[16]后，可以在STEP7中，用工程來管理系統(tǒng)的硬件和軟件，進(jìn)行硬件的配置和控制程序的編程等。STEP7標(biāo)準(zhǔn)軟件包中集成了用于S7-300和S7-400的編程語言，即梯形邏輯圖〔LadderLogic〕、語句表〔StatementList〕和功能塊圖〔FunctionBlockDiagram〕。本系統(tǒng)設(shè)計采用梯形邏輯圖〔LAD〕編程，它的指令語法與一個繼電器的梯形邏輯圖相似。4.1.2PLC硬件組態(tài)PLC的硬件組態(tài)是編寫控制程序的前提。在STEP7軟件平臺上創(chuàng)立一個工程，如圖4.1所示，然后分別配置好CPU模塊、電源模塊、通信模塊、DI/DO模塊、AI/AO模塊，如圖4.2所示。圖4.1新建工程YT_Pro圖4.2硬件組態(tài)窗口4.1.3PLC控制程序的實(shí)現(xiàn)PLC控制程序的設(shè)計采用了結(jié)構(gòu)化編程[17]的思想，即將復(fù)雜的自動化任務(wù)分解為小任務(wù)，這些任務(wù)由相應(yīng)的邏輯塊〔OB、FC〕來表示，程序運(yùn)行時所需的大量數(shù)據(jù)和變量存儲在數(shù)據(jù)塊〔DB〕中。調(diào)用時將“實(shí)參〞賦值給形參。定義共享數(shù)據(jù)塊(DB)PLC控制程序和實(shí)時監(jiān)控程序設(shè)計時，需要對大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和調(diào)用。系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的存儲和調(diào)用是通過定義共享數(shù)據(jù)塊〔DB1〕實(shí)現(xiàn)的。共享數(shù)據(jù)塊是用來存儲用戶數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)區(qū)域，供所有的塊共享。數(shù)據(jù)塊[18]中沒有STEP7的指令，STEP7按數(shù)據(jù)生成的順序自動地為數(shù)據(jù)塊中的變量分配地址。在CPU模塊下，創(chuàng)立共享數(shù)據(jù)塊DB，依次寫入系統(tǒng)設(shè)計所需的變量名，以及其數(shù)據(jù)類型和初始值，STEP7自動給各個變量分配地址。這樣，在編寫梯形圖程序的時候可以對這些變量進(jìn)行調(diào)用和存儲，WinCC編制監(jiān)控界面時也可以連接到這些變量。共享數(shù)據(jù)塊〔DB〕的定義如圖4.3所示。2.PLC控制主程序PLC采用循環(huán)執(zhí)行用戶程序的方式，主程序采用組織塊OB1來編寫的，OB是用于循環(huán)處理的組織塊〔主程序〕，是操作系統(tǒng)與用戶程序的接口，決定用戶程序的結(jié)構(gòu)。組織塊控制掃描循環(huán)和中斷程序的執(zhí)行、PLC的啟動和錯誤處理等，它可以調(diào)用別的邏輯塊，或被中斷程序〔組織塊〕中斷。開始控制后，PLC主程序首先調(diào)用采樣濾波子程序，采集氣罐氣體壓力信號。然后讀取控制參數(shù)，如果選擇手動控制的方式，那么直接將手動輸出值輸出給閥門，控制閥門開度。如果選擇自動控制的方式，那么調(diào)用PID控制算法子程序，用選擇的控制算法計算閥門開度并輸出控制閥門。選擇結(jié)束后，系統(tǒng)將結(jié)束控制。PLC控制主程序流程框圖見圖4.4。圖4.3共享數(shù)據(jù)塊(DB)的定義圖4.4PLC控制主程序流程框圖3.PLC子程序PLC控制程序的子程序由采樣濾波子程序、PID控制算法子程序、位置式PID算法子程序、增量式PID算法子程序、積分別離PID算法子程序、帶死區(qū)PID算法子程序組成。子程序采用邏輯塊功能〔FC〕來編寫的，將任務(wù)模塊化，在主程序中對其進(jìn)行調(diào)用即可。功能〔FC〕沒有固定的存儲區(qū)的塊，其臨時變量存儲在局域數(shù)據(jù)堆棧中，功能執(zhí)行結(jié)束后，這些數(shù)據(jù)就喪失了。用共享數(shù)據(jù)區(qū)來存儲那些在功能執(zhí)行結(jié)束后需要保存的數(shù)據(jù)。=1\*GB3①采樣濾波子程序采樣濾波子程序?qū)⒉杉哪M量進(jìn)行數(shù)字濾波處理，來消除工業(yè)現(xiàn)場瞬時干擾對模擬量信號的影響，由功能FC1編寫。在本設(shè)計中，采用算術(shù)平均值濾波的方式。在程序中，采樣7次，減去最大值和最小值，再除以5求平均，得出濾波后的結(jié)果。采樣濾波子程序流程框圖如圖4.5所示。圖4.5采樣濾波子程序流程框圖=2\*GB3②PID控制算法子程序PID控制算法子程序是用來管理系統(tǒng)調(diào)用何種PID算法的一個子程序，在PID算法子程序中，有四種PID控制算法進(jìn)行選擇，用戶根據(jù)需要選擇調(diào)用相應(yīng)的控制算法，該程序采用功能FC3編寫。PID控制算法子程序流程框圖如圖4.6所示。圖4.6PID控制算法子程序流程框圖③位置式PID算法子程序位置式PID算法結(jié)構(gòu)最為簡單，該子程序采用功能FC30編寫。程序中，首先讀取控制參數(shù)、給定值和濾波值，然后計算偏差，輸出PID公式計算的輸出值u(KT)。該子程序流程框圖如圖4.7所示。④增量式PID算法子程序增量式PID算法子程序用功能FC31編寫，相比位置式PID算法，增量式PID算法計算控制量的變化，不需要進(jìn)行偏差的累加。程序讀取控制參數(shù)、給定值和濾波值，計算偏差，當(dāng)偏差小于死區(qū)值時，控制量的變化為0；當(dāng)偏差大于死區(qū)值時，那么用增量式PID公式計算控制量的變化u(KT)，最后輸出。該子程序流程框圖如圖4.8所示。⑤積分別離PID算法子程序積分別離PID算法是在位置式PID算法上進(jìn)行改良的，該子程序采用功能FC32編寫。程序中，首先讀取控制參數(shù)、給定值和濾波值，然后計算偏差，并對偏差和積分別離閾值進(jìn)行比擬，當(dāng)偏差大于閾值時，邏輯系數(shù)為0，系統(tǒng)沒有積分作用，輸出PD運(yùn)算結(jié)果；當(dāng)偏差小于閾值時，邏輯系數(shù)為1，系統(tǒng)有積分作用，輸出PID運(yùn)算結(jié)果。該子程序流程框圖如圖4.9所示。圖4.7位置式PID算法子程序流程框圖圖4.8增量式PID算法子程序流程框圖圖4.9積分別離PID算法子程序流程圖圖4.10帶死區(qū)PID算法子程序流程框圖⑥帶死區(qū)式PID算法子程序帶死區(qū)PID算法是在位置式PID算法上進(jìn)行改良的，該子程序采用功能FC33編寫。程序中，首先讀取控制參數(shù)、給定值和濾波值，然后計算偏差，并對偏差和控制死區(qū)值進(jìn)行比擬，當(dāng)偏差小于死區(qū)值時，輸出前一個狀態(tài)的輸出值u(KT-T)；當(dāng)偏差大于死區(qū)值時，那么用位置式PID公式計算輸出值u(KT)，并輸出。該子程序流程框圖如圖4.10所示。=7\*GB3⑦輸出子程序輸出子程序采用FC4編寫，程序?qū)⑤敵鲋迪薹?~100，并線性轉(zhuǎn)換成4~20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號，輸出給電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。輸出子程序流程框圖如圖4.11所示。圖4.11輸出子程序流程框圖4.2上位機(jī)實(shí)時監(jiān)控程序上位機(jī)實(shí)時監(jiān)控程序[19]是在組態(tài)軟件WinCC平臺上進(jìn)行開發(fā)的。用組態(tài)軟件編制的監(jiān)控程序包括首頁、工藝流程圖、實(shí)時監(jiān)控界面、系統(tǒng)介紹界面，其中實(shí)時監(jiān)控界面中有壓力曲線圖和系統(tǒng)動態(tài)圖等。在裝有WinCC的PC機(jī)上，監(jiān)控程序只要被激活，就可以作為實(shí)時監(jiān)控軟件使用。4.2.1WinCC組態(tài)軟件介紹西門子組態(tài)軟件WinCC[20]是windowsControlCenter(視窗控制中心)的簡稱，是第一個使用最新的32位技術(shù)的過程監(jiān)視系統(tǒng)，具有良好的開放性和靈活性。軟件集成了SCADA、組態(tài)、腳本語言、OPC等先進(jìn)技術(shù)，提供了Windows操作系統(tǒng)〔Windows2000或XP〕環(huán)境下使用各種通用軟件的功能。WinCC繼承了西門子公司的全集成自動化產(chǎn)品的先進(jìn)技術(shù)和無縫集成的特點(diǎn)。WinCC運(yùn)行于個人計算機(jī)環(huán)境，可以與多種自動化設(shè)備及控制軟件集成，具有豐富的設(shè)置工程、可視窗口和菜單項(xiàng)選擇項(xiàng)，使用方式靈活，功能齊全，用戶在其友好的界面下進(jìn)行組態(tài)、編程和數(shù)據(jù)管理，可形成工業(yè)生產(chǎn)過程的所需的操作畫面、監(jiān)視畫面、控制畫面、報警畫面、實(shí)時趨勢曲線和歷史趨勢曲線、歸檔以及報表打印[21]等。另外WinCC還有對SIMATICPLC進(jìn)行系統(tǒng)診斷的選項(xiàng)，給硬件的維護(hù)提供了方便。WinCC另一個特點(diǎn)是在于它的整體開放性，它可以方便地與各種軟件和用戶程序組合在一起，建立友好的人機(jī)界面，滿足實(shí)際需要。WinCC根本系統(tǒng)是很多應(yīng)用程序的核心。它包含以下九大部件：=1\*GB3①變量管理器，管理WinCC中所使用的外部變量、內(nèi)部變量和通訊驅(qū)動程序。=2\*GB3②圖形編輯器，用于設(shè)計各種圖形畫面。=3\*GB3③報警記錄，用于定義報警的類型和時間及其相關(guān)的詳細(xì)信息。=4\*GB3④變量歸檔，負(fù)責(zé)處理測量值，并長期存儲所記錄的過程值。=5\*GB3⑤報表編輯器，提供許多標(biāo)準(zhǔn)的報表，也可設(shè)計各種格式的報表，并可按照預(yù)定的時間進(jìn)行打印。=6\*GB3⑥全局腳本，是系統(tǒng)設(shè)計人員用ANSI-C及VisualBasic編寫的代碼，以滿足工程的需要。=7\*GB3⑦文本庫，編輯不同語言版本下的文本消息。=8\*GB3⑧用戶管理器，用來分配、管理和監(jiān)控用戶對組態(tài)和運(yùn)行系統(tǒng)的訪問權(quán)限。=9\*GB3⑨交叉引用表，負(fù)責(zé)搜索在畫面、函數(shù)、歸檔和消息中所使用的變量、函數(shù)、OLE對象和ActiveX控件。4.2.2實(shí)時監(jiān)控程序的實(shí)現(xiàn)上位機(jī)實(shí)時監(jiān)控程序的設(shè)計在WinCC平臺上進(jìn)行開發(fā)。WinCC的根本組件包括組態(tài)軟件和運(yùn)行軟件，實(shí)時監(jiān)控程序的設(shè)計利用WinCC的組態(tài)軟件開發(fā)和組態(tài)一個工程，利用WinCC的運(yùn)行軟件對過程進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。監(jiān)控程序設(shè)計的流程框圖如圖4.12所示。1.工程的創(chuàng)立和通訊驅(qū)動的設(shè)置啟動WinCC后，創(chuàng)立一個工程，并選擇和安裝通訊的驅(qū)動程序。在該驅(qū)動程序下選擇TCP/IP通道單元，建立一個邏輯連接，并設(shè)置IP地址。如圖4.13所示，這樣該工程即與壓力控制系統(tǒng)建立了連接。圖4.12實(shí)時監(jiān)控程序設(shè)計流程框圖圖4.13TCP/IP通道單元邏輯連接的建立2.內(nèi)部變量和過程變量的創(chuàng)立通訊連接建立完成后，進(jìn)行內(nèi)部變量和過程變量的創(chuàng)立。內(nèi)部變量可以作為有寫入并顯示功能的I/O域的變量連接，在WinCC界面上將數(shù)據(jù)寫入PLC中需要內(nèi)部變量搭橋。內(nèi)部變量可以直接在變量管理中新建，并且可以對其進(jìn)行復(fù)制、剪切、粘貼等。過程變量是WinCC工程與PLC控制系統(tǒng)連接的變量，可以用作I/O域的變量連接。過程變量需在邏輯連接“壓力控制〞中創(chuàng)立。每個過程變量必須分配一個與PLC中對應(yīng)的地址，地址類型與對象有關(guān)。過程變量創(chuàng)立如圖4.14所示。圖4.14過程變量創(chuàng)立示意圖3.監(jiān)控界面的創(chuàng)立與編輯在圖形編輯器中，即GraphicsDesign，創(chuàng)立并命名所需的畫面。在對各畫面進(jìn)行編輯，需先設(shè)計好畫面之間的切換動作，然后逐個對各畫面進(jìn)行總體的布局，利用控件創(chuàng)立需要的對象如按鈕、氣罐、管道、數(shù)據(jù)框、文本框等等，并設(shè)置顏色、大小、C語言觸發(fā)以及其連接的變量等，過程畫面的編輯如圖4.15所示。圖4.15過程畫面的編輯4.工程的激活過程畫面編輯完成后，設(shè)置好WinCC系統(tǒng)的運(yùn)行屬性，激活工程，如圖4.16所示。這樣，監(jiān)控程序開始運(yùn)行。圖4.16激活工程工程激活后，在安裝了WinCC的PC機(jī)上，可以直接翻開ye_tian.MCP文件，運(yùn)行實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)，當(dāng)成監(jiān)控軟件使用。5.系統(tǒng)監(jiān)控界面展示系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)控程序設(shè)計的界面如下，包括系統(tǒng)首頁、實(shí)時監(jiān)控界面、工藝流程圖界面、系統(tǒng)介紹界面。=1\*GB3①系統(tǒng)首頁系統(tǒng)激活后，首先進(jìn)入的是首頁，如圖4.17所示。點(diǎn)擊按鈕“進(jìn)入系統(tǒng)〞進(jìn)入實(shí)時監(jiān)控界面，對系統(tǒng)進(jìn)行控制。點(diǎn)擊按鈕“退出系統(tǒng)〞即退出系統(tǒng)，并關(guān)閉監(jiān)控軟件。圖4.17系統(tǒng)首頁=2\*GB3②實(shí)時監(jiān)控界面(一)進(jìn)入實(shí)時監(jiān)控界面后，選擇被控對象、手動或自動以及控制算法。假設(shè)選擇手動，設(shè)定好手動輸出值，然后點(diǎn)擊按鈕“參數(shù)投運(yùn)〞，系統(tǒng)將把剛剛設(shè)定的手動輸出值給電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制閥門的開度。假設(shè)選擇自動，設(shè)定好各算法相應(yīng)的PID參數(shù)以及給定值，然后點(diǎn)擊按鈕“參數(shù)投運(yùn)〞，PLC將通過對誤差的PID運(yùn)算計算輸出值給電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，自動調(diào)節(jié)閥門的開度，從而使當(dāng)前值越來越接近給定值。界面上有系統(tǒng)的實(shí)時動態(tài)，如圖4.18所示。圖4.18實(shí)時監(jiān)控界面實(shí)時動態(tài)=3\*GB3③實(shí)時監(jiān)控界面(二)在實(shí)時監(jiān)控界面上，點(diǎn)擊按鈕“壓力曲線〞查看壓力變化曲線，右上方標(biāo)明了當(dāng)前值、設(shè)定值及閥門開度相應(yīng)的曲線顏色。利用WinCC控件自帶的工具，可以查看設(shè)置哪幾條曲線可見、放大局部曲線，暫停曲線等。界面如圖4.19所示。圖4.19實(shí)時監(jiān)控界面壓力曲線=4\*GB3④工藝流程圖界面工藝流程圖界面可以看到氣罐、管道、閥門以及儀表控制點(diǎn)等，可以幫助用戶了解系統(tǒng)的工藝流程，界面如圖4.20所示。圖4.20工藝流程圖界面=5\*GB3⑤系統(tǒng)介紹界面系統(tǒng)介紹界面有關(guān)于系統(tǒng)總體設(shè)計、硬件組成和軟件設(shè)計的簡要介紹，通過系統(tǒng)介紹界面，用戶可以了解系統(tǒng)的構(gòu)成和設(shè)計思想，有助于了解和使用系統(tǒng)。界面如圖4.21所示。圖4.21系統(tǒng)介紹界面第五章系統(tǒng)投運(yùn)與調(diào)試5.1系統(tǒng)運(yùn)行方法系統(tǒng)運(yùn)行的大體順序是需先連接好硬件，然后將STEP7平臺上創(chuàng)立的工程下載到PLC中，翻開WinCC監(jiān)控程序就可以開始對壓力對象的實(shí)時監(jiān)控。具體操作步驟如下：=1\*GB3①按照節(jié)中的連接說明，連接PLC與壓力對象裝置。按照3.2.2節(jié)中的，用雙絞線將PC計算機(jī)和PLC連接到同一個交換機(jī)上。=2\*GB3②翻開PC計算機(jī)、PLC控制器、壓力對象裝置〔以及空氣壓縮機(jī)〕等裝置。=3\*GB3③在PC計算機(jī)上翻開STEP7軟件，翻開已經(jīng)編寫好的工程YT_Pro，將工程下載到PLC中。=4\*GB3④在PC計算機(jī)上翻開WinCC編好的監(jiān)控程序ye_tian.MCP，即進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)的首頁。=5\*GB3⑤點(diǎn)擊首頁上的“進(jìn)入系統(tǒng)〞，開始實(shí)時監(jiān)控。在首頁，假設(shè)點(diǎn)擊“退出〞，可以直接退出系統(tǒng)。=6\*GB3⑥進(jìn)入實(shí)時監(jiān)控界面后，可以點(diǎn)擊界面上的按鈕，開始或結(jié)束控制，也可以切換到系統(tǒng)工藝流程、系統(tǒng)介紹等其他界面，還可以返回到首頁。=7\*GB3⑦在實(shí)時監(jiān)控界面下，選擇被控對象、手動或自動的控制方式以及PID控制算法，設(shè)置好控制參數(shù)，然后點(diǎn)擊“參數(shù)投運(yùn)〞，此時系統(tǒng)開始進(jìn)行控制。此后，也可以對控制參數(shù)進(jìn)行修改，改變后，都只需點(diǎn)“參數(shù)投運(yùn)〞即可。點(diǎn)擊“實(shí)時動態(tài)〞或“壓力曲線〞可以查看實(shí)時動態(tài)圖或壓力變化趨勢。=8\*GB3⑧控制完成后，點(diǎn)擊“結(jié)束〞，然后返回首頁，點(diǎn)擊“退出〞，即可退出系統(tǒng)。5.2系統(tǒng)的調(diào)試系統(tǒng)設(shè)計完成以后，對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，主要有這幾個方面的內(nèi)容：一是硬件間的通訊狀態(tài)的診斷，即各個模塊之間是否連通并可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；二是PID參數(shù)的整定，即找出適宜的控制參數(shù)，使系統(tǒng)的控制效果到達(dá)最正確。硬件間的通訊狀態(tài)的診斷進(jìn)入系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)后，手動給定一個閥門開度〔比40稍大即可，因?yàn)殚y門的動作死區(qū)約為38.5〕，查看系統(tǒng)動態(tài)，觀察當(dāng)前值有無變化。假設(shè)有，那么說明硬件間的通訊正常，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。假設(shè)數(shù)據(jù)沒有變化，或者，顯示當(dāng)前值數(shù)據(jù)框?yàn)榛疑W爍，那么說明沒有實(shí)現(xiàn)通訊。本系統(tǒng)可以從兩個方面進(jìn)行硬件通訊診斷，即為WinCC系統(tǒng)診斷和PLC程序執(zhí)行情況診斷。WinCC工程通訊診斷WinCC軟件自帶一個工程診斷工具，查看WinCC的診斷工具，如圖5.1所示，查看邏輯連接是否連上。診斷結(jié)果如圖5.2所示。圖5.1WinCC通訊診斷工具圖5.2邏輯連接診斷結(jié)果示意PLC程序的執(zhí)行情況診斷在STEP7軟件中，可以對PLC梯形圖程序的執(zhí)行情況進(jìn)行監(jiān)視，如圖5.3所示，查看有無數(shù)據(jù)采集、程序執(zhí)行過程中有無數(shù)據(jù)變化，同時還可以檢查程序有否按設(shè)計方式的執(zhí)行。圖5.3PLC程序執(zhí)行情況監(jiān)視5.2.2PID參數(shù)的整定PID控制普遍運(yùn)用于過程控制[22]系統(tǒng)中，本設(shè)計中的四種控制算法就是基于PID運(yùn)算的。每一種算法都需要進(jìn)行PID參數(shù)的整定，找到最適宜的Kp、Ti、Td和控制周期T，需要考慮死區(qū)的算法還需選取適宜的控制死區(qū)，積分別離PID算法需要找到適宜的積分別離閾。PID控制算法簡單，計算量較少，并且各參數(shù)之間相對獨(dú)立，易于整定。對于壓力、液位、流量等對象的控制，可以采用比例〔P〕控制、比例積分〔PI〕控制，也可以采用比例積分微分〔PID〕控制。比例作用會影響系統(tǒng)的動態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)特性。Kp太小，又會使系統(tǒng)的動作緩慢，Kp太大，振蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時間加長，系統(tǒng)會趨于不穩(wěn)定。Kp適宜，系統(tǒng)的動作靈敏，調(diào)節(jié)速度加快。在系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，Kp加大可以減小穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度。積分控制可用來消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，因?yàn)橹灰嬖谄?，它的積分所產(chǎn)生的信號總是用來消除穩(wěn)態(tài)誤差的，直到偏差為零，積分作用才停止。積分控制通常會使系統(tǒng)的穩(wěn)定性較低，Ti小，積分作用大，振蕩次數(shù)多，Ti太小會導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。Ti太大，積分作用對系統(tǒng)作用甚微。只有Ti適宜，過渡特性比擬理想，能消除穩(wěn)態(tài)誤差。微分控制的作用，實(shí)質(zhì)上是跟偏差的變化速度有關(guān)，也就是微分的控制作用跟偏差的變化率有關(guān)系。微分控制能夠預(yù)測偏差，產(chǎn)生超前的校正作用，因此，微分控制可以較好地改善動態(tài)性能。選擇適宜的Td可以減小超調(diào)量，縮短調(diào)節(jié)時間，允許加大比例控制使穩(wěn)態(tài)誤差減小，提高控制精度。1.位置式PID算法參數(shù)整定PID參數(shù)的整定方法是在其他參數(shù)不變的情況下，改變一個參數(shù)的值，觀察控制效果，首先確定系統(tǒng)的Kp，然后再調(diào)節(jié)Ti，有需要再調(diào)節(jié)Td和控制周期T。=1\*GB3①Kp的整定比照例系數(shù)Kp進(jìn)行整定時，應(yīng)將控制周期T、積分時間常數(shù)Ti和微分時間常數(shù)Td固定，然后Kp從小到大選擇不同的值進(jìn)行相應(yīng)的比擬。在本系統(tǒng)中選擇控制周期T=1.0s，積分時間常數(shù)Ti=25s，微分時間常數(shù)Td=0.5s時，Kp分別選擇0.8、1.5、1.8進(jìn)行比照調(diào)試，如圖5.4所示，結(jié)果說明，Kp=0.8時，超調(diào)較小，系統(tǒng)動作靈敏，反響速度也較快，為Kp最正確值。=2\*GB3②Ti的整定同理，對積分時間Ti進(jìn)行整定時，將控制周期T、比例系數(shù)Kp和微分時間常數(shù)Td固定，然后Ti從小到大選擇不同的值進(jìn)行相應(yīng)的比擬。本系統(tǒng)中選擇控制周期T=1.0s，比例系數(shù)Kp=0.8，微分時間常數(shù)Td=0s時，Ti分別選擇30s和28s進(jìn)行比照調(diào)試，如圖5.5所示，結(jié)果說明Ti=28時，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差最小，振蕩次數(shù)也較少。圖5.4位置式Ti=25s，Td=0.5s，T=1.0s時，Kp=1.8和Kp=0.8的曲線比擬圖5.5位置式Kp=0.8，Td=0s，T=1.0s時，Ti=30s和Ti=28s的曲線比擬=3\*GB3③Td的整定對微分時間Td進(jìn)行整定時，將控制周期T、比例系數(shù)Kp和積分時間常數(shù)Ti固定，然后Td從小到大選擇不同的值進(jìn)行相應(yīng)的比擬。本系統(tǒng)中選擇控制周期T=1.0s，比例系數(shù)Kp=0.8，微分時間常數(shù)Td=0s時，Ti分別選擇30s和28s進(jìn)行比照調(diào)試，如圖5.6所示，結(jié)果說明Td=0.5s時，系統(tǒng)更早進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，系統(tǒng)動態(tài)性能更好。圖5.6位置式Kp=0.8，Ti=25s,T=1.0s時，Td=0s和Td=0.5s的曲線比擬經(jīng)過調(diào)試，得出了位置式PID算法控制的最正確參數(shù)為Kp=0.8，Ti=28s，Td=0.5s，T=1.0s，最正確曲線見圖5.7。圖5.7位置式Kp=0.8，Ti=28s，Td=0.5s，T=1.0s時的最正確曲線位置式PID算法結(jié)構(gòu)簡單，不過位置式PID的輸出u(kT)是全量輸出，是執(zhí)行機(jī)構(gòu)所應(yīng)到達(dá)的位置〔如閥門的開度〕，調(diào)節(jié)器的輸出u(kT)跟過去的狀態(tài)有關(guān)，計算機(jī)的運(yùn)算工作量大，需要對e(kT)做累加，而且，計算機(jī)的故障有可能使u(kT)做大幅度的變化，這種情況在生產(chǎn)中一般是不容許的，而且有些場合可能會造成嚴(yán)重的事故。2.增量式PID算法參數(shù)整定增量式PID算法不需要進(jìn)行偏差的累加，相比位置式PID算法，計算量大大減小。對于增量式算法，同樣需要整定Kp、Ti、Td以及T，同上，調(diào)試過程中先確定適宜Kp，使系統(tǒng)反響速度較快，同時超調(diào)又較小。然后對Ti進(jìn)行整定，使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差盡可能小，系統(tǒng)震蕩次數(shù)在可以接受的范圍。如果有必要的話，對Td和控制周期T進(jìn)行調(diào)整，使系統(tǒng)性能更加理想。=1\*GB3①Kp、Ti、Td和T的整定增量式算法Kp、Ti、Td和T的整定方法和位置式相同，其他參數(shù)不變的情況下，改變一個參數(shù)的值，觀察控制效果，首先確定系統(tǒng)的Kp，然后再調(diào)節(jié)Ti，有需要再調(diào)節(jié)Td和控制周期T。對Kp的整定，如圖5.8所示，選擇Ti=25s，Td=0s，T=1.0s，比擬Kp=1.6和Kp=0.8的調(diào)試效果，結(jié)果說明，Kp=1.6時，超調(diào)較小，系統(tǒng)動作靈敏，反響速度也較快，為Kp最正確值。圖5.8增量式Ti=25s，Td=0s，T=1.0s時，Kp=1.6和Kp=0.8的曲線比擬同理，對Ti的整定，如圖5.9所示，選擇Kp=1.6，Td=0s，T=1.0s時，比擬Ti=30s和Ti=25s的控制效果，結(jié)果說明，Ti=25時，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差最小，振蕩次數(shù)也較少。對Td的整定，如圖5.10所示，選擇Kp=1.6，Ti=25s,T=1.0s時，比擬Td=0s和Td=0.5s的控制效果，結(jié)果說明，Td=0s時，系統(tǒng)更早進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，系統(tǒng)動態(tài)性能更好。圖5.9增量式Kp=1.6，Td=0s，T=1.0s時，Ti=30s和Ti=25s的曲線比擬圖5.10增量式Kp=1.6，Ti=25s,T=1.0s時，Td=0s和Td=0.5s的曲線比擬經(jīng)過調(diào)試，得出增量式PID算法控制的最正確參數(shù)為Kp=1.6，Ti=25s，Td=0s，T=1.0s，最正確曲線見圖5.11。圖5.11增量式Kp=1.6，Ti=25s，Td=0s，T=1.0s時的最正確曲線增量式算法雖然只是算法上的一點(diǎn)改動，卻有不少的優(yōu)點(diǎn)：計算機(jī)〔數(shù)字調(diào)節(jié)器〕只輸出增量，計算機(jī)誤動作時造成的影響比擬??；手動—自動切換的沖擊??；算式中不需要做累加，增量只跟最近的幾次采樣值有關(guān)，容易獲得較好的控制效果。由于式中無累加，消除了當(dāng)偏差存在時發(fā)生飽和的危險。特別是，該系統(tǒng)設(shè)計時在增量式算法的根底上也參加了死區(qū)控制，控制死區(qū)選為0.5Kpa，減少了被控對象值在設(shè)定值附近的變動，從而使得系統(tǒng)更加完善。3.積分別離PID算法參數(shù)整定對于積分別離算法是在位置式PID算法的根底上，參加了積分別離閾，即當(dāng)偏差大于閾值時，使積分作用無效，采用PD控制，當(dāng)偏差小于閾值時，積分作用才起作用，采用PID控制。積分別離算法的參數(shù)整定，除整定Kp、Ti、Td、T外，還需整定積分別離閾值。Kp、Ti、Td、T的整定和前面位置式PID算法的一致，經(jīng)過比擬，確定Kp=2.0時，超調(diào)較小，系統(tǒng)動作靈敏，反響速度也較快；Ti=25s時，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差最小，振蕩次數(shù)也較少；Td=0s，沒有參加微分作用。對于積分別離閾值的整定，為了更好地觀察控制效果，這里將時間軸由原來的10分鐘調(diào)整為3分鐘，控制曲線更清晰和直觀。圖5.12、圖5.13和圖5.14是在Kp=2.0、Ti=25s、Td=0s、T=1.0s時，積分別離閾分別為30Kpa、20Kpa和35Kpa的曲線圖。圖5.12積分別離式Kp=2.0、Ti=25s、Td=0s、T=1.0s，積分閾為30Kpa時的曲線圖圖5.13積分別離式Kp=2.0、Ti=25s、Td=0s、T=1.0s，積分閾為20Kpa時的曲線圖圖5.14積分別離式Kp=2.0、Ti=25s、Td=0s、T=1.0s，積分閾為35Kpa時的曲線圖通過比照，結(jié)果說明，積分別離閾=30Kpa時，系統(tǒng)超調(diào)量最小，反響也較快，系統(tǒng)穩(wěn)定性更好。因此，積分別離式的最正確參數(shù)為Kp=2.0，Ti=25s，Td=0s，T=1.0s，積分閾值=30Kpa，如圖5.15所示，此時控制效果最正確。圖5.15積分別離式Kp=2.0，Ti=25s，Td=0s，T=1.0s，積分閾值=30Kpa時的最正確曲線系統(tǒng)中參加積分校正以后，會產(chǎn)生過大的超調(diào)量，這對某些生產(chǎn)過程是絕對不允許的，引進(jìn)積分別離算法，既保持了積分的作用，又減小了超調(diào)量，使得控制性能有了較大的改善。4.帶死區(qū)PID算法參數(shù)整定帶死區(qū)PID算法是在位置式PID算法的根底上，參加了控制死區(qū)。積分別離算法的參數(shù)整定，除整定Kp、Ti、Td、T外，還需整定控制死區(qū)值。Kp、Ti、Td、T的整定過程與位置式PID的一樣，經(jīng)過比擬，確定Kp=0.8時，超調(diào)較小，系統(tǒng)動作靈敏，反響速度也較快；Ti=35s時，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差最小，振蕩次數(shù)也較少；Td=0s，沒有參加微分作用。對于控制死區(qū)值的整定，與前面積分別離閾值的整定一樣，為了更好地觀察控制效果，將時間軸調(diào)整為3分鐘，使控制曲線更清晰和直觀。圖5.16、圖5.17和圖5.18是在Kp=0.8、Ti=35s、Td=0s、T=1.0s時，控制死區(qū)分別為1.0Kpa、0.5Kpa和0.2Kpa時的曲線圖。通過比照，結(jié)果說明，控制死區(qū)選擇0.2Kpa時，系統(tǒng)穩(wěn)定性較好，。因此，帶死區(qū)PID算法的最正確參數(shù)為Kp=0.8，Ti=35s，Td=0s，T=1.0s，控制死區(qū)=0.2，此時，可以得到最好的控制效果，最正確調(diào)試曲線如圖5.19所示。圖5.16帶死區(qū)式Kp=0.8，Ti=35s，Td=0s，T=1.0s，控制死區(qū)=1.0Kpa時的控制曲線圖5.17帶死區(qū)式Kp=0.8，Ti=35s，Td=0s，T=1.0s，控制死區(qū)=0.5Kpa時的控制曲線圖5.18帶死區(qū)式Kp=0.8，Ti=35s，Td=0s，T=1.0s，控制死區(qū)=0.2Kpa時的控制曲線圖5.19帶死區(qū)式Kp=0.8，Ti=35s，Td=0s，T=1.0s，控制死區(qū)=0.2Kpa時的最正確曲線帶死區(qū)PID控制在常規(guī)的位置式PID根底上參加了控制死區(qū)，這樣可以減少當(dāng)前值在目標(biāo)值附近的變動，電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作不會那么頻繁，從而延長的其使用壽命。帶死區(qū)PID適用于要求控制作用少變動的場合。5.2.3調(diào)試過程中的問題及其解決方法=1\*GB3①上位機(jī)STEP7平臺下的工程和PLC通訊失敗，工程無法下載到PLC中。解決方法：PC計算機(jī)與PLC之間采用TCP/IP通訊協(xié)議進(jìn)行通訊，所以要確保計算機(jī)的IP地址和PLC的IP地址再同一個網(wǎng)段才行，檢查兩者的IP設(shè)置，并進(jìn)行修改。=2\*GB3②WinCC工程從一臺計算機(jī)拷到另一臺計算機(jī)上后，無法激活。解決方法：WinCC工程在建立時，會根據(jù)當(dāng)前的計算機(jī)確定計算機(jī)名，兩臺計算機(jī)的名稱是不一樣的，所以導(dǎo)致工程不是本地文件，無法激活。需將WinCC工程的計算機(jī)名改成和新PC機(jī)一致。=3\*GB3③工程激活后，實(shí)時監(jiān)控界面上連接過程變量的輸入輸出域?yàn)榛疑?，且沒有變化。解決方法：利用WinCC自帶的工具進(jìn)行檢測翻開開始WinCCToolsChannelDiagnosis，查看WinCC工程的通訊情況，假設(shè)為紅色的叉，那么通訊失敗，需重新配置通信參數(shù)。假設(shè)為綠色的勾，那么說明通訊成功，是輸入輸出域連接的變量有問題，確認(rèn)變量名稱、變量的數(shù)據(jù)類型、地址、變化時間是否正確。=4\*GB3④壓力對象的量程為0~80Kpa，但是輸入線性轉(zhuǎn)換得到的都是0~100的電壓當(dāng)前值，如何解決量程不一致的問題。解決方案：在數(shù)據(jù)塊中創(chuàng)立一組新的變量，將1、2、3號罐的壓力當(dāng)前值以及濾波后的結(jié)果乘以0.8，存入前面創(chuàng)立的一組變量中，在顯示和PID計算時，使用這樣一組變量即可。=5\*GB3⑤工程激活后，監(jiān)控界面的數(shù)據(jù)沒有變化，一直顯示最初的數(shù)據(jù)。解決方法：a.翻開梯形圖程序監(jiān)視工具，查看程序有無執(zhí)行，相應(yīng)的變量有無數(shù)據(jù)變化。b.查看WinCC工程中過程變量的地址是否出錯，其需和STEP7中的數(shù)據(jù)塊中分配的地址一致，假設(shè)不一致，需進(jìn)行修改。c.WinCC工程中，過程畫面編輯過程中，使用了C-Action來編輯按鈕等控件的動作。檢查C語言中的變量名稱是否完全正確，可能會出現(xiàn)寫錯、大小寫不一致等情況，這屬于與粗心引起的錯誤，需使其和定義的變量完全一致。第六章總結(jié)與展望6.1課題研究總結(jié)隨著科學(xué)技術(shù)的開展，PLC向著小型化、專用化、大容量、高速度和智能化的方向開展，性價比不斷提高，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域中。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，改變了工控領(lǐng)域的用戶通過手工或委托第三方編寫HMI應(yīng)用，開發(fā)時間長，效率低，可靠性差；選擇余地小，不能滿足用戶需求；難與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交互以及升級和增加功能都受到嚴(yán)重的限制的現(xiàn)狀，使用戶可以利用組態(tài)軟件的功能，構(gòu)建一套最適合自己的應(yīng)用系統(tǒng)?；赑LC的壓力過程控制系統(tǒng)的設(shè)計，利用了PC計算機(jī)組態(tài)軟件的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理和圖形表現(xiàn)能力、PLC抗干擾能力強(qiáng)、適用于工業(yè)現(xiàn)場的特點(diǎn)，融合了先進(jìn)的自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)[23]、通訊技術(shù)、故障診斷技術(shù)和軟件技術(shù)，具有可靠性高、維護(hù)容易等特點(diǎn)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對壓力對象的測量、自動控制和實(shí)時監(jiān)控，具有人機(jī)交互功能，監(jiān)控軟件界面美觀，操作起來簡單明了，程序使用方便靈活，可移植性較高，實(shí)現(xiàn)了課題的要求。以下是對系統(tǒng)的幾點(diǎn)總結(jié)。=1\*GB3①系統(tǒng)中控制算法的選擇是影響系統(tǒng)性能的一個關(guān)