過(guò)程控制綜合訓(xùn)練課程報(bào)告16—17學(xué)年第二學(xué)期課題名稱基于PLC和組態(tài)王的水箱液位控制系統(tǒng)平衡。因此，工藝要求貯槽的液位需維持在給定值上下，關(guān)鍵詞：過(guò)程控制液位控制PID控制suchasproductcans,buffer,tanksandotherequipmentsarewidelyused.Inordertoensurethenormalproduction,materialsupplyanddemandmustbebalancedtoguaranteetheprocessoftheproduction.So,theprocessrequiresthattheliquidlevelinthetankshouldbemaintainedatagivenvalue,orchangeinasmallrange,andensurethatthematerialdoesnotsystemandsoon.Accordingtotherequirementofproject,weneedwhichmaketheliquidlevelontheconstantheight.Keywords:ProcessControlLiquidLevelControlPIDControl如圖所示，單容液位過(guò)程只有一個(gè)儲(chǔ)液箱。流入量為Q1，由進(jìn)水閥的開(kāi)度μ控制Q1的大??；流出量為Q2，隨下游工序的需要而變化，其大小由出水閥的開(kāi)度控制；在出水閥開(kāi)度不變的情況下，液位h越高，儲(chǔ)液箱靜壓越大，流出量Q2越大。下面分析進(jìn)水閥的開(kāi)度μ與液位h之間的2EQ\*jc3\*hps38\o\al(\s\up18(Δ),穩(wěn))EQ\*jc3\*hps38\o\al(\s\up18(Q),態(tài))EQ\*jc3\*hps22\o\al(\s\up6(1),的)EQ\*jc3\*hps38\o\al(\s\up18(Δ),為)令比較，得到的誤差經(jīng)PID控制器計(jì)算后送給D/A，經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換后得到0~10V的電壓來(lái)控制變頻器的頻率，以此來(lái)控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度達(dá)到控制液位的目的。液位經(jīng)過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換成4～20mA的電流信號(hào)在經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換反饋至輸入端，這樣就形成了一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，當(dāng)液位過(guò)高時(shí)，控制給定輸入 D/A輸出液位A/D圖2-1液位控制系統(tǒng)總體框圖2.2D/A模塊設(shè)計(jì)圖2-2D/A模塊端子接線圖圖2-3輸入輸出特性其輸入輸出特性如圖2-3所示，當(dāng)輸入數(shù)字圍為0～4000時(shí)，輸出模擬電壓為0～10V，且成線性關(guān)系。圖2-4D/A轉(zhuǎn)換程序如圖2-4所示，首先將D10寄存器中的數(shù)值傳到輔助繼電器（M100~M115）中，然后寫(xiě)低8位數(shù)據(jù)并保持，接著寫(xiě)高4位數(shù)據(jù)并保持，最后執(zhí)行D/A轉(zhuǎn)換，輸出0～10V電壓。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)只用到了正轉(zhuǎn)功能，所以只連接了STF端和COM端，電壓輸入并聯(lián)在2和5端口來(lái)控制頻率輸出。接線圖如圖圖2-5變頻器接線圖參數(shù)79可以用來(lái)設(shè)置變頻器運(yùn)行模式，其中79-1為固定PU運(yùn)行模式，即所有指令通過(guò)控制面板輸入；79-2為固定外部運(yùn)行模式，即所有指令通過(guò)外部輸入；79-3為組合運(yùn)行模式1，啟動(dòng)指令通過(guò)外部控制，而頻率通過(guò)面板上的旋鈕來(lái)控制；79-4為組合運(yùn)行模式2，其啟動(dòng)指令通過(guò)控制面板上的RUN來(lái)發(fā)出，而頻率則通過(guò)外部模擬量來(lái)控制，如圖2-6所示。本次設(shè)計(jì)采用79-2圖2-6變頻器運(yùn)行模式2.4A/D模塊設(shè)計(jì)液位變送器輸出的是4～20mA電流信號(hào)，所以接線采用電流輸入方式，將V+和l+短接，如圖2-7所示。圖2-7A/D模塊端子接線圖圖2-8A/D轉(zhuǎn)換程序如圖2-8所示，首先設(shè)置A/D轉(zhuǎn)換的工作方式，因?yàn)檫B線接的是通道3，所以將通道3設(shè)置成模擬量輸入圍為4mA～20mA,數(shù)字量輸出圍為0～4000BFM12的值讀出到D0中。2.5PID控制器與組態(tài)王設(shè)計(jì)圖2-9變量定義如圖2-9所示，其中Y0為PLC輸出，連接到變頻器的STR來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；輸入為設(shè)定的液位；實(shí)際液位是由傳感器的輸出轉(zhuǎn)換得到的；sp、pv、M為PID控制器的參數(shù)；D0為A/D轉(zhuǎn)換的值；D10為D/A轉(zhuǎn)換的值。圖2-10控制界面圖2-11命令語(yǔ)言如圖2-11所示，因?yàn)閭鞲衅鹘?jīng)A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字量和實(shí)際液位之間成一次SP為PID控制器的設(shè)定值，PV為反饋跟蹤值，M為輸出。將液位高度除以滿量程40，這樣便使得PID控制器的輸出M在0%～100%變化，這樣便能很好的表征電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度；又由于要使變頻器在0～50Hz變化，且變頻器50Hz時(shí)D/A的輸入值為2000，因?yàn)镸的值已經(jīng)在0～1之間變化，所以只要將M的值直接乘以2000寫(xiě)入D/A即可。至此便通過(guò)組態(tài)王完成了對(duì)整個(gè)系三、PID參數(shù)整定則需要整定PID參數(shù)，下面簡(jiǎn)單介紹一下PID控制及其整定方法。3.1PID控制簡(jiǎn)稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制器問(wèn)世至今已有近70年歷史，它以的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象，或不能通過(guò)有效的測(cè)量手段來(lái)獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。P是比例環(huán)節(jié)，引入比例環(huán)節(jié)可以提高穩(wěn)態(tài)精度，加快系統(tǒng)的反應(yīng)速度。但是Kp過(guò)大，超調(diào)增大穩(wěn)定裕度降低，甚至可能不穩(wěn)定；環(huán)節(jié)降低系統(tǒng)穩(wěn)定裕度，有滯后，反應(yīng)不靈敏，Ki過(guò)大，是系統(tǒng)超調(diào)增大，甚PID控制綜合了他們的優(yōu)點(diǎn)，平和了缺點(diǎn)，可以獲得很好的控制效果。3.2PID參數(shù)整定方法