管道流量比值控制PLC系統(tǒng)設(shè)解剖2179

課程設(shè)計(jì)說明書(2010/2011學(xué)年第一學(xué)期)課程名稱：可編程控制器應(yīng)用 題目：管道流量比值控制PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名：張濤 指導(dǎo)教師：岑毅南、李兵等 三、技術(shù)要求 2 4.管道流量比值控制系統(tǒng)組成 4 4.1系統(tǒng)應(yīng)用簡介...................................................................4 PIDS 6 2.熟練使用S7-200系列可編程控制器的編程軟件，掌握可編程控制器軟件程序的設(shè)計(jì)梯形圖的設(shè)計(jì)方法。5.通過課程設(shè)計(jì)使學(xué)生能熟練掌握數(shù)據(jù)的查詢(圖書、網(wǎng)絡(luò))，PLC課程所獲知識在工程設(shè)計(jì)工作中綜合地加以應(yīng)用，使理論知識和實(shí)踐結(jié)合起來。、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)主要任務(wù)PID控制算法。LCIO配表。1．此系統(tǒng)有兩路供水系統(tǒng)。第一路由異步電動機(jī)(不具備調(diào)速功能)和和水泵構(gòu)成動2.流量比值控制就是由可編程控制器控制兩路供水系統(tǒng)的流量保持設(shè)定的比例。本設(shè)計(jì)變頻器的給定值，從而實(shí)現(xiàn)兩路流量的按比例控制?；驓怏w，這里為了能在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)，兩路管道都用同樣的水。可編程序控制器(ProgrammableController)通常也稱為可編程控制器。它是以微處輸入/輸出接口、電源、模塊擴(kuò)展接口和外部設(shè)備接口、計(jì)算機(jī)編程軟件等幾個主要部分組和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。PLC掃描一個周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段。PLC在程序執(zhí)行階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，經(jīng)相應(yīng)的運(yùn)輸出鎖存器中，并通過一定的方式(繼電器、晶體管或晶閘管)輸出，驅(qū)動相應(yīng)輸出設(shè)備工S0—PLCCPU226簡介4.管道流量比值控制系統(tǒng)組成應(yīng)用簡介為原料生產(chǎn)合成氨時，在造氣工段應(yīng)該保持一定的氧氣和重油比率，在合成工段則應(yīng)保持氫的比值一定。這些比值調(diào)節(jié)的目的是使生產(chǎn)能在最佳的工況下進(jìn)行1AA之比值不變。否則，如果比例嚴(yán)重失調(diào)，就可能造成生產(chǎn)事故，或發(fā)生危險。又如，以重油統(tǒng)的組成原理如下圖所示：對于節(jié)流元件來說，壓差與流量的平方成正比，即AAAAAABBBBBB1A1ACBABB11AF是變送器的輸出信號電流。比值器的輸出關(guān)A2C12C1CC2CAAA2CAAAABBBABBBA2由于調(diào)節(jié)器為比例積分調(diào)節(jié)，在穩(wěn)態(tài)下它可保持F=FA2CAAABBBKCKCAAABBBABCBBAAABCBBAA從上式可知，為使流量QA、QB的比值滿足工藝要求，只要適當(dāng)?shù)卣{(diào)整比值器的放大系數(shù)KC4.3、PID控制算法說明：S7-200能夠進(jìn)行PID控制。S7-200CPU最多可以支持8個PID控制回路(8個PID指定)與被控對象的實(shí)際值(反饋)的差值，按照PID算法計(jì)算出控制器的輸出量，控制執(zhí)行所引起的擾動，使反饋跟隨給定變化。－積分)控制，這時沒有微分控制部分。D控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。為便于實(shí)現(xiàn)，S7-200中的PID控制采用了迭代算法。詳細(xì)的計(jì)算方法請的參數(shù)Kc(Gain，增益)，Ti(積分時間常數(shù))，Td(微分時間常數(shù))，Ts(采樣時間)。在S7-200中PID功能是通過PID指令功能塊實(shí)現(xiàn)。通過定時(按照采樣時間)執(zhí)行PID功起始地址(以VB表示)。由于PID可以控制溫度、壓力等等許多對象，它們各自都是由工程量表示，因此有一種通用的數(shù)據(jù)表示方法才能被PID功能塊識別。S7-200中的PID功能范圍往往被認(rèn)為與被控對象(反饋)的測量范圍(量程)一致。PID功能塊只接受0.0-1.0上有詳細(xì)的介紹。S7-200的編程軟件Micro/WIN提供了PID指令向?qū)?，以方便地完成這些轉(zhuǎn)換/標(biāo)準(zhǔn)化處理。除此之外，PID指令也同時會被自動調(diào)用。PID控制的效果就是看反饋(也就是控制對象)是否跟隨設(shè)定值(給定)，是否響應(yīng)快此，沒有能夠觀察反饋的連續(xù)變化波形曲線的有效手段，就談不上調(diào)試PID參數(shù)。觀察反饋量的連續(xù)波形，可以使用帶慢掃描記憶功能的示波器(如數(shù)字示波器)，波形記錄儀，或者在PC機(jī)上做的趨勢曲線監(jiān)控畫面等。新版編程軟件STEP7-Micro/WINV4.0內(nèi)就是對反饋進(jìn)行采樣的間隔。短于采樣時間間隔的信號變化是不能測量到的。過短的采樣時間沒有必要，過長的采樣間隔顯然不能滿足擾動變化比較快、或者速度響應(yīng)要求高的場合。編程時指定的PID控制器采樣時間必須與實(shí)際的采樣時間一致。S7-200中PID的采樣時間精度用定時中斷來保證。(Gain，放大系數(shù)，比例常數(shù))增益與偏差(給定與反饋的差值)的乘積作為控制器輸出中的比例部分。過大的增益會造成反饋的振蕩。?積分時間(IntegralTime)偏差值恒輸出的變化量與偏差值相等所需要的時間，也就是輸出變化到二倍于初始階躍偏差的時間。如果將積分時間設(shè)為最大值，則相當(dāng)于沒有積分作用。(DerivativeTime)偏差值發(fā)生改變時，微分作用將增加一個尖峰到輸出中，隨著時分時間設(shè)置為0就不起作用，控制器將作為PI調(diào)節(jié)器工作。4.6PID算法:在穩(wěn)定狀態(tài)操作中，PID控制器管理輸出數(shù)值，以便將錯誤(e)驅(qū)動為零。錯誤測量由設(shè)定值(所需的操作點(diǎn))和進(jìn)程變量(實(shí)際操作點(diǎn))之間的差別決定。PID控制原則基于Mt的函數(shù)：M(t)：作為時間函數(shù)的回路輸出E：回路錯誤(設(shè)定值和進(jìn)程變量之間的差別)Minitial：回路輸出的初始值后計(jì)算輸出。數(shù)字計(jì)算機(jī)運(yùn)算以下列相應(yīng)的公式為基礎(chǔ)：Mn:采樣時間n的回路輸出計(jì)算值Kc:回路增益Ki:積分項(xiàng)的比例常數(shù)Minitial：微分項(xiàng)的比例常數(shù)Kd:微分項(xiàng)的比例常數(shù)也沒有必要存儲所有的錯誤項(xiàng)樣本。MX:積分項(xiàng)的前一個數(shù)值(采樣時間n?1)Mn:Min:MDn:比例項(xiàng)MP是增益和錯誤(e)的乘積，其中增益控制輸出計(jì)算的敏感度，錯誤是在某一特定采樣時間設(shè)定值(SP)和進(jìn)程變量(PV)之間的差別。CPU采用的計(jì)算比例項(xiàng)的公式為：Kc:積分項(xiàng)積分項(xiàng)MI在時間上與錯誤(e)和成比例。CPU采用的積分項(xiàng)公式為：MNi:Kc:Ti:MX:積分時間(亦稱為積分時間或復(fù)原)采樣時間n-1的積分項(xiàng)數(shù)值(亦稱為積分和或偏差)積分和或偏差(MX)是積分項(xiàng)所有先前數(shù)值的運(yùn)行和。每次計(jì)算后，根據(jù)的數(shù)值更新偏差，該數(shù)值可能被調(diào)節(jié)或截取(詳情請參閱"常數(shù)也是積分項(xiàng)的一部分，例如增益、采樣時間(即PID回路重新計(jì)算輸出值的循環(huán)時間)以及積分時間或復(fù)原(即用于控制積分項(xiàng)對輸出計(jì)算影響的時間)。微分項(xiàng)值為常數(shù)=。如下所示，會導(dǎo)致計(jì)算進(jìn)程變量的變化，而不計(jì)算錯誤的變化：MDn:Kc:回路微分階段(亦稱為微分時間或速率)回路控制選項(xiàng)在很多控制系統(tǒng)中，可能有必要僅采用一種或兩種回路控制方法。例如，可能只要求比例控制或比例和積分控制。通過設(shè)置常數(shù)參數(shù)值對所需的回路控制類型進(jìn)行選 (無限大)。由于積分和MX的初始值，即使沒有積分運(yùn)算，積分項(xiàng)的數(shù)值也可能不為零。如果您不需要比例運(yùn)算(即在PID計(jì)算中無"P")，并且您需要I或ID控制，則應(yīng)將增益值指定為0.0。因?yàn)榛芈吩鲆媸怯?jì)算積分和微分項(xiàng)公式中的系數(shù)，將回路增益設(shè)為0.0會導(dǎo)致在積分和微分項(xiàng)計(jì)算中使用的回路增益值為1.0。從您在PID指令框中輸入的表格(TBL)起始地址為回路表分配八十(80)個字節(jié)。S7-200的PID指令引用一個包含回路參數(shù)的回字節(jié)。如果使用PID調(diào)諧控制面板，與PID回路表的全部相互作用將由此控制面板代您完成。如果需要由操作員板提供自動調(diào)諧能力，您的程序必須提供操作員和PID回路表之間偏移量域格式類型說明進(jìn)程變量雙字.實(shí)數(shù)入包含進(jìn)程變量，必須在0.0至1.0范圍內(nèi)。設(shè)定值雙字.實(shí)數(shù)入包含設(shè)定值，必須在0.0至1.0范圍內(nèi)。8輸出雙字.實(shí)數(shù)入/出包含計(jì)算輸出，在0.0至1.0范圍內(nèi)。12增益雙字.實(shí)數(shù)入包含增益，此為比例常數(shù)，可為正數(shù)或負(fù)數(shù)。16采樣時間雙字.實(shí)數(shù)入包含采樣時間，以秒為單位，必須為正數(shù)。20積分時間雙字.實(shí)數(shù)入包含積分時間，以分鐘為單位，必須為正數(shù)。24微分時間雙字.實(shí)數(shù)入包含微分時間，以分鐘為單位，必須為正數(shù)。出包含0.0和1.0之間的偏差或積分和數(shù)值。32以前的進(jìn)程變量雙字.實(shí)數(shù)入/出包含最后一次執(zhí)行PID指令存儲的進(jìn)程變量和學(xué)別的學(xué)科一樣，在學(xué)完P(guān)LC理論課程后我們做了課程設(shè)計(jì)，此次設(shè)計(jì)以分組的們基本學(xué)會了PLC設(shè)計(jì)的步聚和基本方法。分組工作的方式給了我與同學(xué)合作的機(jī)會，提高了與人合作的意識與能力。CPLC有了更深刻的理解。在對理論的運(yùn)用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒有做實(shí)踐設(shè)計(jì)以前，我們對知道的撐握都是思想上的，對一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來的程序與到過深入的交流，在設(shè)計(jì)的過程中，我們用了分工與合作的方式，每個人互責(zé)一定的部分，同提出意見，同時我們還向別的同學(xué)請教。在此過程中，每個人都想自己的方案得到實(shí)現(xiàn)，積極向同學(xué)說明自己的