当前位置:文档之家› 基于组态王的双储液罐单水位PID控制系统设计

基于组态王的双储液罐单水位PID控制系统设计

基于组态王的双储液罐单水位PID控制系统设计
基于组态王的双储液罐单水位PID控制系统设计

pid控制器设计

目录一设计任务与要求 二系统校正的基本方法与实现步骤 三PID的控制原理与形式模型 四设计的原理 五设计方法步骤及设计校正构图 六设计总结 七致谢 八参考文献

一 设计任务与要求 校正对象: 已知单位负反馈系统,开环传递函数为:s s s s G 1047035.87523500 )(23++=,设 计校正装置,使系统满足: (1)相位稳定裕量o 45≥γ (2)最大超调量%5≤σ 二 系统校正的基本方法与实现步骤 系统校正就是在自动控制系统的合适位置加入适当的装置,以改善和提高系统性能。按照校正装置在自动控制系统中的位置,可分为串联校正,反馈校正和顺馈补偿。 顺馈补偿方式不能独立使用,通常与其他方式同时使用而构成复合控制。顺馈补偿装置满足一定条件时,可以实现全补偿,但前提是系统模型是准确的,如果所建立的系统模型有较大误差,顺馈补偿的效果一般不佳。 反馈校正主要是针对系统中的敏感设备——其参数可能随外部环境条件发生变化,从而影响自动控制系统的性能——给敏感设备增加局部负反馈支路以提高系统的抗扰能力。由于负反馈本身的特性,反馈校正装置通常比较简单,只有比例(硬反馈)和微分(软反馈)两种类型。 串联校正是最基本也是最常用的校正方式,根据校正装置是否使用独立电源,可分为有源校正装置和无源校正装置;根据校正装置对系统频率特性的影响,可分为相位滞后、相位超前和相位滞后-超前校正装置;根据校正装置的运算功能,可分为比例(P )校正、比例微分(PD )校正、比例积分(PI )校正和比例积分微分(PID )校正装置。

三 PID 控制的原理与形式模型 具有比例-积分-微分控制规律的控制器,称PID 控制器。这种组合具有三种基本规律各自的特点,其运动方程为: dt t de dt t e t e t m K K K K K d p t i p p )()()()(0++=? 相应的传递函数为: ??? ? ? ? + +=S S s K K K G d i p c 1)( S S S K K K d i p 12++ ?= PID 控制的结构图为: 若14

基于PLC和组态王的液位PID控制系统讲解

目录 1 《控制系统集成实训》任务书 (2) 2 总体设计方案 (4) 2.1 系统组成 (4) 2.2 水箱液位控制系统构成 (4) 2.3 水箱液位控制系统工作原理 (5) 2.4 仪表选型 (6) 2.4.1 GK-01电源控制屏 (6) 2.4.2 GK-02传感器输出与显示 (7) 2.4.3 GK-03单片机控制 (7) 2.4.4 GK-07交流变频调速 (8) 2.4.4 GK-08 PLC可编程控制 (8) 2.5 PLC设计流程图 (9) 3 外部接线图 (10) 4 I/0分配 (10) 5 梯形图 (11) 6 组态王界面 (15) 6.1 主界面 (16) 6.2 数据词典 (16) 6.3 曲线监控 (17) 6.4 水流动画程序 (18) 7 调试和运行结果 (19) 7.1 比例控制 (19) 7.2 比例积分调节 (19) 心得体会 (21) 参考文献 (22)

1.《控制系统集成实训》任务书 题目:基于PLC和组态王的液位PID控制系统 一、实训任务 本课题要求设计液位PID控制系统,它的任务是使水箱液位等于给定值所要求的高度,并通过PID控制减小或消除来自系统内部或外部扰动的影响。 1.实训模块: 1、THKGK-1过程控制实验装置GK-0 2、GK-07、GK-08。 2、计算机及STEP7运行环境(安装好演示程序)、MPI电缆线,组态王软件。 2.控制原理和控制要求: 控制原理如图所示,测量值信号由S7-200PLC的AI通道进入,经程序比较测量值与设定值的偏差,然后通过对偏差的P或PI或PID调节得到控制信号(即输出值),并通过S7-200PLC 的AO通道输出。用此控制信号控制变频器的频率,以控制交流电机的转速,从而达到控制水位的目的。S7-200PLC和上位机进行通讯,并利用上位机组态王软件实现给定值和PID参数的设置、手动/自动无扰动切换、实时过程曲线的绘制等功能。 二、实训目的 通过本次实训使学生掌握:1)实际控制方案的设计;2)编程软件的使用方法和梯形图语言的运用;2)程序的设计及实现方法;3)程序的调试和运行操作技术。从而提高学生应用PLC 进行控制系统设计和调试能力,组态王设计监控界面的能力。 三、实训要求 1、系统方案设计 2、硬件选型和接线 3、PLC控制程序设计。

三菱PID控制实例

三菱PLC和FX2N-4AD-TC实现温度PID闭环控制系统的学习参考。。。。。。

风机鼓入的新风经加热交换器、制冷交换器、进入房间。原理说明:进风不断被受热体加温,欲使进风维持一定的温度,这就需要同时有一加热器以不同加热量给进风加热,这样才能保证进风温度保持恒定。 plc接线图如下,按图接好线。配线时,应使用带屏蔽的补偿导线和模拟输入电缆配合,屏蔽一切可能产生的干扰。fx2n-4ad-tc的特殊功能模块编号为0。

输入和输出点分配表 这里介绍pid控制改变加热器(热盘管)的加热时间从而实现对温度的闭环控制。

在温度控制系统中,电加热器加热,温度用热电耦检测,与热电耦型温度传感器匹配的模拟量输入模块 fx2n-4ad-tc将温度转换为数字输出,cpu将检测的温度与温度设定值比较,通过plc的pid控制改变加热器的加热时间从而实现对温度的闭环控制。pid控制时和自动调谐时电加热器的动作情况如上图所示。其参数设定内容如下表所示。 三菱plc和fx2n-4ad-tc实现温度pid闭环控制系统程序设计:

用选择开关置x10作为自动调谐控制后的pid控制,用选择开关置x11作为无自动调谐的pid控制。 当选择开关置x10时,控制用参数的设定值在pid运算前必须预先通过指令写入,见图程序0步开始,m8002为初始化脉冲,用mov指令将目标值、输入滤波常数、微分增益、输出值上限、输出值下限的设定值分别传送给数据寄存器d500、d512、d515、d532、d533。 程序第26步,使m0得电,使用自动调谐功能是为了得到最佳pid控制,自动调谐不能自动设定的参数必须通过指令设定,在第29步~47步之间用mov指令将自动调谐用的参数(自动调谐采用时间、动作方向自动调谐开始、自动调谐用输出值)分别传送给数据寄存器d510、d511、d502。 程序第53步开始,对fx2n-4ad-tc进行确认、模式设定,且在plc运行中读取来自fx2n-4ad-tc的数据送到plc的d501中,103步开始对pid动作进行初始化。 第116步开始,x10闭合,在自动调谐后实行pid控制,当自动调谐开始时的测定值达到目标值的变化量变化1/3以上,则自动调谐结束,程序第128步~140步,自动调谐

组态王pid控制及程序

综合以上几种改进的PID控制算法,根据温度控制的实际情况,编写以下程序可根据实际情况,改变L、H、K的值,实现简单PID算法、积分分离的PID 算法和带死区的PID算法。也可以根据实际情况结合三种算法,实现最优控制。程序框图如图6.18

在组态王大纲下,点击“命令语言”—“应用程序命令语言”在其窗口下编写如下程序。应用程序命令语言如图7.19。 图7.19 源程序为:

if(\\本站点\自动开关==0) { \\本站点\ek0=\\本站点\sv-\\本站点\温度1; if(abs(\\本站点\ek0)<\\本站点\L||\\本站点\ek0<0) { \\本站点\I=1/\\本站点\TI; } else { \\本站点\I=0; } \\本站点\A=\\本站点\Pk*(1+\\本站点\I+\\本站点\TD); \\本站点\B=\\本站点\Pk*(1+2*\\本站点\TD); \\本站点\C=\\本站点\Pk*\\本站点\TD; \\本站点\uk=\\本站点\A*\\本站点\ek0-\\本站点\B*\\本站点\ek01+\\本站点\C*\\本站点\ek02+\\本站点\uk01; \\本站点\uk01=\\本站点\uk; \\本站点\ek02=\\本站点\ek01; \\本站点\ek01=\\本站点\ek0; if(\\本站点\uk<1000) { if(\\本站点\uk>0) { if(abs(\\本站点\ek0)<\\本站点\H) {\\本站点\uk1=\\本站点\K*\\本站点\uk;} else {\\本站点\uk1=\\本站点\uk;} } else {\\本站点\uk1=0;} } else {\\本站点\uk1=1000;} }

温度控制的PID算法-及C程序实现

温度控制与PID算法 温度控制与PID算法j较为复杂,下面结合实际浅显易懂的阐述一下PID控制理论,将温度控制及PID算法作一个简单的描述。 1.温度控制的框图 这是一个典型的闭环控制系统,用于控制加热温区的温度(PV)保持在恒定的温度设定值(SV)。系统通过温度采集单元反馈回来的实时温度信号(PV)获取偏差值(EV),偏差值经过PID调节器运算输出,控制发热管的发热功率,以克服偏差,促使偏差趋近于零。例如,当某一时刻炉内过PCB板较多,带走的热量较多时,即导致温区温度下降,这时,通过反馈的调节作用,将使温度迅速回升。其调节过程如下:

温度控制的功率输出采用脉宽调制的方法。固态继电器SSR的输出端为脉宽可调的电压U OUT 。当SSR的触发角触发时,电源电压U AN通过SSR的输出端加到发热管的两端;当SSR的触发角没有触发信号时,SSR关断。因此,发热管两端的平均电压为U d=(t/T)* U AN=K* U AN 其中K=t/T,为一个周期T中,SSR触发导通的比率,称为负载电压系数或是占空比,K 的变化率在0-1之间。一般是周期T固定不便,调节t, 当t在0-T的范围内变化时,发热管的电压即在0-U AN之间变化,这种调节方法称为定频调宽法。下面将要描述的PID 调节器的算式在这里的实质即是运算求出一个实时变化的,能够保证加热温区在外界干扰的情况下仍能保持温度在一个较小的范围内变化的合理的负载电压系数K。 2.温度控制的两个阶段 温度控制系统是一个惯性较大的系统,也就是说,当给温区开始加热之后,并不能立即观察得到温区温度的明显上升;同样的,当关闭加热之后,温区的温度仍然有一定程度的上升。另外,热电偶对温度的检测,与实际的温区温度相比较,也存在一定的滞后效应。这给温度的控制带来了困难。因此,如果在温度检测值(PV)到达设定值时才关断输出,可能因温度的滞后效应而长时间超出设定值,需要较长时间才能回到设定值;如果在温度检测值(PV)未到设定值时即关断输出,则可能因关断较早而导致温度难以达到设定值。为了合理地处理系统响应速度(即加热速度)与系统稳定性之间地矛盾,我们把温度控制分为两个阶段。

数字PID控制器设计

数字PID控制器设计 实验报告 学院电子信息学院 专业电气工程及其自动化学号 姓名 指导教师杨奕飞

数字PID控制器设计报告 一.设计目的 采用增量算法实现该PID控制器。 二.设计要求 掌握PID设计方法及MATLAB设计仿真。 三.设计任务 设单位反馈系统的开环传递函数为: 设计数字PID控制器,使系统的稳态误差不大于,超调量不大于20%,调节时间不大于。采用增量算法实现该PID控制器。 四.设计原理 数字PID原理结构图 PID控制器的数学描述为:

式中,Kp为比例系数;T1为积分时间常数;T D为微分时间常数。 设u(k)为第K次采样时刻控制器的输出值,可得离散的PID表达式为:? 使用模拟控制器离散化的方法,将理想模拟PID控制器D(s)转化为响应的理想数字PID控制器D(z).采用后向差分法,得到数字控制器的脉冲传递函数。

2.增量式PID控制算法 u(k)=u(k-1)+Δu(k) 增量式PID控制系统框图 五.Matlab仿真选择数字PID参数 利用扩充临界比例带法选择数字PID参数,扩充临界比例带法是以模拟PID调节器中使用的临界比例带法为基础的一种数字PID参数

的整定方法。其整定步骤如下 1)选择合适的采样周期T:,因为Tmin<1/10 T,选择采样周期为; 2)在纯比例的作用下,给定输入阶跃变化时,逐渐加大比例作用 Kp(即减小比例带δ),直至系统出现等幅震荡,记录比例增益 Kr,及振荡周期Tr 。Kr成为临界振荡比例增益(对应的临界比 例带δ),Tr成为临界振荡周期。 在Matlab中输入如下程序? G=tf(1,[1/150,36/150,185/150,1]); p=[35:2:45]; for i=1:length(p) Gc=feedback(p(i)*G,1); step(Gc),hold on end; axis([0,3,0,]) 得到如下所示图形: 改变其中的参数P=[35:2:45]为p=[40:1:45]得到下图曲线,得Kr约为43,Tr

基于PLC和组态王的液位PID控制系统

目录 1 《控制系统集成实训》任务书 (3) 2 总体设计方案 (5) 2.1系统组成 (5) 2.2水箱液位控制系统构成 (5) 2.3水箱液位控制系统工作原理 (6) 2.4仪表选型 (7) 2.4.1 GK-01电源控制屏 (7) 2.4.2 GK-02传感器输出与显示 (8) 2.4.3 GK-03单片机控制 (8) 2.4.4 GK-07交流变频调速 (9) 2.4.4 GK-08 PLC可编程控制 (9) 2.5 PLC设计流程图 (10) 3 外部接线图 (11) 4 I/0分配 (12) 5 梯形图 (12) 6 组态王界面 (16) 6.1 主界面 (17) 6.2 数据词典 (18) 6.3 曲线监控 (18) 6.4 水流动画程序 (19) 7 调试和运行结果 (19) 7.1 比例控制 (19) 7.2 比例积分调节 (20) 心得体会 (22) 参考文献 (23)

1.《控制系统集成实训》任务书 题目:基于PLC和组态王的液位PID控制系统 一、实训任务 本课题要求设计液位PID控制系统,它的任务是使水箱液位等于给定值所要求的高度,并通过PID控制减小或消除来自系统内部或外部扰动的影响。 1.实训模块: 1、THKGK-1过程控制实验装置GK-0 2、GK-07、GK-08。 2、计算机及STEP7运行环境(安装好演示程序)、MPI电缆线,组态王软件。 2.控制原理和控制要求: 控制原理如图所示,测量值信号由S7-200PLC的AI通道进入,经程序比较测量值与设定值的偏差,然后通过对偏差的P或PI或PID调节得到控制信号(即输出值),并通过S7-200PLC 的AO通道输出。用此控制信号控制变频器的频率,以控制交流电机的转速,从而达到控制水位的目的。S7-200PLC和上位机进行通讯,并利用上位机组态王软件实现给定值和PID参数的设置、手动/自动无扰动切换、实时过程曲线的绘制等功能。 二、实训目的 通过本次实训使学生掌握:1)实际控制方案的设计;2)编程软件的使用方法和梯形图语言的运用;2)程序的设计及实现方法;3)程序的调试和运行操作技术。从而提高学生应用PLC 进行控制系统设计和调试能力,组态王设计监控界面的能力。 三、实训要求 1、系统方案设计 2、硬件选型和接线

根据SIMULINK的PID自动控制控制器设计与仿真

基于SIMULINK的PID控制器设计与仿真 1.引言 MATLAB是一个适用于科学计算和工程用的数学软件系统,历经多年的发展,已是科学与工程领域应用最广的软件工具。该软件具有以下特点:数值计算功能强大;编程环简单;数据可视化功能强;丰富的程序工具箱;可扩展性能强等。Simulink是MATLAB下用于建立系统框图和仿真的环境。Simulink环境仿真的优点是:框图搭建方便、仿真参数可以随时修改、可实现完全可视化编程。 比例-积分-微分(Proporitional-Integral-Derivative,PID)是在工业过程控制中最常见、应用最广泛的一种控制策略。PID控制是目前工程上应用最广的一种控制方法,其结构简单,且不依赖被控对象模型,控制所需的信息量也很少,因而易于工程实现,同时也可获得较好的控制效果。 2.PID控制原理 当我们不能将被控对象的结构和参数完全地掌握,或者是不能得到精确的数学模型时,在这种情况下最便捷的方法便是采用PID 控制技术。为了使控制系统满足性能指标要求,PID 控制器一般地是依据设定值与实际值的误差,利用比例(P)、积分(I)、微分(D)等基本控制规律,或者是三者进行适当地配合形成相关的复合控制规律,例如,PD、PI、PID 等。 图2-1 是典型PID 控制系统结构图。在PID 调节器作用下,对误差信号 分别进行比例、积分、微分组合控制。调节器的输出量作为被控对象的输入控制量。

图2-1典型PID 控制系统结构图 PID 控制器主要是依据给定值r (t )与实际输出值y (t )构成控制偏差,用公式表示即e (t )=r (t )-y (t ),它本身属于一种线性控制器。通过线性组合偏差的比例(P )、积分(I )、微分(D ),将三者构成控制量,进而控制受控对象。控制规律如下: 1 01() ()[()()]p d i de t u t K e t e t dt T T dt =++? 其传递函数为: ()1()(1)()p d i U s G s K T S E s T s = =++ 式中:Kp--比例系数; Ti--积分时间常数; Td--微分时间常数。 3.Simulink 仿真 3.1 建立数学建模 3.2 仿真实验 在传统的PID 调节器中,参数的整定问题是控制面临的最主要的问题,控制系统的关键之处便是将Kp 、Ti 、Td 三个参数的值最终确定下来。而在工业

基于组态王6.5的串级PID液位控制系统设计(双容水箱)

本科毕业论文(设计) 题目:基于组态王6.5的串级PID液位控制系统设计学院:自动化工程学院 专业:自动化 姓名: ### 指导教师: ### 2011年 6 月 5 日

Cascade level PID control system based on Kingview 6.5

摘要 开发经济实用的教学实验装置、开拓理论联系实际的实验容,对提高课程教学实验水平,具有重要的实际意义。 就高校学生的实验课程来讲,由于双容水箱液位控制系统本身具有的复杂性和对实时性的高要求,使得在该系统上实现基于不同控制策略的实验容,需要全面掌握自动控制理论及相关知识。 本文通过对当前国外液位控制系统现状的研究,选取了PID控制、串级PID控制等策略对实验系统进行实时控制;通过对实验系统结构的研究,建立了单容水箱和双容水箱实验系统的数学模型,并对系统的参数进行了辨识;利用工业控制软件组态王6.5,并可通用于ADAM模块及板卡等的实现方案,通过多种控制模块在该实验装置上实验实现,验证了实验系统具有良好的扩展性和开放性。 关键词:双容水箱液位控制系统串级PID控制算法组态王6.5 智能调节仪 Abstract It is significant to develop applied experiment device and experiment content which combines theory and practice to improve experimental level of teaching. Based on the current situation of domestic and international level control system, selected the PID control, cascade PID control strategies such as

温度的PID控制及程序示例

温度的PID 控制 一.温度检测部分首先要OK. 二、PID 调节作用 PID 控制时域的公式 ))()(1)(()(?++ =dt t de Td t e Ti t e Kp t y 分解开来: (1) 比例调节器 y(t) = Kp * e(t) e(k) 为当前的温差(设定值与检测值的插值) y(k) 为当前输出的控制信号(需要转化为PWM 形式) # 输出与输入偏差成正比。只要偏差出现,就能及时地产生与之成比例的调节 作用,使被控量朝着减小偏差的方向变化,具有调节及时的特点。但是, Kp 过大会导致动态品质变坏,甚至使系统不稳定。比例调节器的特性曲线. (2) 积分调节器 y(t) = Ki * ∫(e(t))dt Ki = Kp/Ti Ti 为积分时间 #TI 是积分时间常数,它表示积分速度的大小,Ti 越大,积分速度越慢,积分作用越弱。只要偏差不为零就会产生对应的控制量并依此影响被控量。增大Ti 会减小积分作用,即减慢消除静差的过程,减小超调,提高稳定性。 (3) 微分调节器 y(t) = Kd*d(e(t))/dt Kd = Kp*Td Td 为微分时间 #微分分量对偏差的任何变化都会产生控制作用,以调整系统输出,阻止偏差变化。偏差变化越快,则产生的阻止作用越大。从分析看出,微分作用的特点是:加入微分调节将有助于减小超调量,克服震荡,使系统趋于稳定。他加快了系统的动作速度,减小调整的时间,从而改善了系统的动态性能。 三.PID 算法: 由时域的公式离散化后可得如下公式:

y(k) = y(k-1)+(Kp+Ki+Kd)*e(k)-(Kp +2*Kd)*e(k-1) + Kd*e(k-2) y(k) 为当前输出的控制信号(需要转化为PWM形式) y(k-1)为前一次输出的控制信号 e(k) 为当前的温差(设定值与检测值的插值) e(k-1) 为一次前的温差 e(k-2) 为二次前的温差 Kp 为比例系数 Ki = Kp*T/Ti T为采样周期 Kd = Kp*Td/T 四.PID参数整定(确定Kp,Ts,Ti,Td): 温度控制适合衰减曲线法,需要根据多次采样的数据画出响应曲线。 所以需要通过串口将采样时间t, 输出y(t)记录下来,方便分析。 1)、不加入算法,系统全速加热,从常温加热到较高的温度的时间为Tk, 则采样时间一般设为 T = Tk/10。 2)、置调节器积分时间TI=∞,微分时间TD=0,即只加比例算法: y(k) = y(k-1)+Kp*e(k) 比例带δ置于较大的值。将系统投入运行。(δ = 1/Kp) 3)、待系统工作稳定后,对设定值作阶跃扰动,然后观察系统的响应。若响应振荡衰减太快,就减小比例带;反之,则增大比例带。如此反复,直到出现如图所示的衰减比为4:1的振荡过程时,记录此时的δ值(设为δS),以及TS 的值(如图中所示)。当采用衰减比为10:1振荡过程时,应用上升时间Tr替代 振荡周期TS计算。 系统衰减振荡曲线 图中,TS为衰减振荡周期,Tr为响应上升时间。 据表中所给的经验公式计算δ、TI及TD的参数。

变速积分PID控制系统设计

课程设计报告设计题目变速积分PID控制系统设计课程名称计算机控制技术B 姓名苏丹学号2008100731 班级自动化0803 教师闫高伟

设计日期2011年7月5日 目录 摘要............................................................ 错误!未定义书签。Abstract .. (4) 第1章数字PID及变速积分简介.................................... 错误!未定义书签。 1.1 数字PID发展介绍 (1) 1.2 PID控制器工作原理 (2) 1.2.1 模拟式PID控制算法.................................. 错误!未定义书签。 1.2.2 数字式PID控制算法 (3) 1.3 变速积分简介............................................... 错误!未定义书签。第2章系统分析与设计............................................ 错误!未定义书签。 2.1 系统功能分析............................................... 错误!未定义书签。 2.1.1 对象整体分析 (5) 2.1.2系统分析与设计与系统开环增益 (6) 2.2计算机系统选择分析 (6) 2.2.1 8088CPU简介 (6) 2.2.2 其余模块的使用 (7) 2.3 软件设计分析 (12) 第3章硬件设计与软件编程 (12) 3.1 硬件设计 (12) 3.1.1 系统方框图 (12) 3.1.2 线路原理图 (12) 3.2 软件编程 (13) 3.2.1 软件流程图 (14) 3.2.2 程序源代码 (21) 第4章设计仿真与运行分析 (21) 4.1 结果分析 (21) 4.2 matlab仿真 (22) 总结.............................................................................错误!未定义书签。附录....... (26) 附录1 线路原理图 (28) 附录2 TDN-AC/ACS+教学实验系统介绍 (28) 附录3 参考资料 (30)

利用组态王模拟温度控制.

前言 可编程控制器是一种应用很广泛的自动控制装置,它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体,具有控制能力强、操作灵活方便、可靠性高、适宜长期连续工作的特点,非常适合温度控制的要求。 在工业领域,随着自动化程度的迅速提高,用户对控制系统的过程监控要求越来越高,人机界面的出现正好满足了用户这一需求。人机界面可以对控制系统进行全面监控,包括过程监测、报警提示、数据记录等功能,从而使控制系统变得操作人性化、过程可视化,在自动控制领域的作用日益显著。 本文主要介绍了基于三菱公司FX2N系列的可编程控制器和亚控公司的组态软件组态王的某一对象温度控制系统的设计方案。编程时调用了编程软件STEP 7 -Micro WIN中自带的PID控制模块,使得程序更为简洁,运行速度更为理想。利用组态软件组态王设计人机界面,实现控制系统的实时监控、数据的实时采样与处理。 目录 第一章概述 (2) 第二章总方案 (3) 2.1 系统框图 (3) 2.2 下位机设计 (4) 2.2.1 元件选择 (6) 2.3 上位机设计 (8) 2.3.1 监控主界面 (9) 2.3.2 实时趋势曲线 (10) 2.3.3 历史趋势曲线 (11) 2.3.4 报警窗口 (11) 2.3.5 设定画面 (12) 2.3.6 变量设置 (13) 2.3.7 动画连接 (15) 第三章总结 (17) 第四章参考文献 (17) 1 第一章概述 温度控制在电子、冶金、机械等工业领域应用非常广泛。由于其具有工况复杂、参数多变、运行惯性大、控制滞后等特点,它对控制调节器要求极高。目前,仍有相当部分工业企业在用窑、炉等烘干生产线,存在着控制精度不高、炉内温度均

温度PID控制实验

温度PID 控制实验 一、实验目的 1.加深对PID 控制理论的理解; 2.认识Labview 虚拟仪器在测控电路的应用; 3.掌握时间比例P、积分I、微分D 对测控过程连续测控的影响以及提高测控系统的精度; 4.通过实验,改变P、I、D 参数,观察对整个温度测控系统的影响; 5.认识固态继电器和温度变送器,了解其工作原理。 二、预习要点 1.PID 控制理论与传递函数。请学生在0-100 的范围里,自己选择较好的KP,KI,KD 值,用该控制参数进行后续实验; 2.了解A/D、D/A 转换原理; 3.Labview 虚拟仪器图形软件(本实验指导书附录中对使用环境详细介绍)。 三、实验原理 温度是通过固态继电器的导通关断来实现加热的,控制周期即是一个加热和 冷却周期,PID 调节的实现也是通过这个周期实现的,在远离温度预设值的时固 态继电器在温度控制周期中持续加热(假设导通时间是T),在接近温度预设值 时通过PID 得到的值来控制这一周期内固态继电器的开关时间(假设导通时间是 1/2T)维持温度(假设导通时间是1/4T)。如图1 所示: 图1 加热周期控制示意图 8 四、实验项目 1.用PID 控制水箱温度; 2.用控制效果对比完成数据对比操作,选出最佳值。 五、实验仪器 ZCK-II 型智能化测控系统。 六、实验步骤及操作说明 1.打开仪器面板上的总电源开关,绿色指示灯亮起表示系统正常;

2.打开仪器面板上的液位电源开关,绿色指示灯亮起表示系统正常; 3,确保贮水箱内有足够的水,参照图2 中阀门位置设置阀门开关,将阀门1、3、5、6 打开,阀门2、4 关闭; 图2 水箱及管道系统图 4.参看变频器操作说明书将其设置在手动操作挡; 5.单击控制器RUN 按钮,向加热水箱注水,直到水位接近加热水箱顶部,完 全 淹没加热器后单击STOP 按钮结束注水; 6.关闭仪器面板上的液位电源开关,红色指示灯亮起表示系统关闭; 7.打开仪器面板上的加热电源开关,绿色指示灯亮起表示系统正常; 8.打开计算机,启动ZCK-II 型智能化测控系统主程序; 9.用鼠标单击温度控制动画图形进入温度控制系统主界面,小组实验无须在个 人信息输入框填写身份,直接确定即可; 10.在温度系统控制主界面中,单击采集卡测试图标,进入数据采集卡测试程序。 请在该选项中确定选择设备号为端口1,因为我们接入数据采集卡的端口是1 号 9 端口,其他数据端口留做其他方面使用的,所以切记不能选错,否则程序会报 错 并强制关闭。选择采集通道时请选择0 号通道即温度传感器占用的通道。控制上、 下限选项是为设置报警电路所预设的,在本实验中暂未起用该功能,感兴趣的 同 学可以试着完善它,本实验报警数值是+1V 以下和+5V 以上,这里只做了解即可。 采样点数(单位:个)、采样速率(单位:个/秒)和控制周期(单位:毫秒) 请 参照帮助显示区进行操作,一切设置确认无误后即可单击启动程序图标,观察 温 度和电压的变化,也可以单击冷却中左边的开关按钮进入加热程序,观察温度 上 升曲线及电流表和电压表变化,确认传感器正常工作后点击程序结束,等待返 回 主界面图标出现即可返回温度控制主界面进入下一步实验。 11.在温度系统控制主界面中,单击传感器标定图标,进入传感器标定程序。 本 程序界面和数据采集卡测试程序界面基本相同,操作请参照步骤10 进行,一切 设置确认无误后即可单击启动程序图标,观察温度和电压的变化,同时用温度

PID控制器设计

PID 控制器设计

PID 控制器设计 被控制对象的建模与分析 在脑外科、眼科等手术中,患者肌肉的无意识运动可能会导致灾难性的后果。为了保证合适的手术条件,可以采用控制系统自动实施麻醉,以保证稳定的用药量,使患者肌肉放松,图示为麻醉控制系统模型。 图1结构框图 被控制对象的控制指标 取τ=0.5,k=10,要求设计PID 控制器使系统调节时间t s ≤8s,超调量σ%不大于15%,并且输出无稳态误差。 控制器的设计 PID 控制简介 PID 控制中的积分作用可以减少稳态误差, 但另一方面也容易导致积分饱和, 使系统的超调量增大。 微分作用可提高系统的响应速度, 但其对高频干扰特别敏感, 甚至会导致系统失稳。 所以, 正确计算控制器的参数, 有效合理地实现 PID 控制器的设计,对于PID 控制器在过程控制中的广泛应用具有重要的理论和现实意义。 在PID 控制系统中, PID 控制器分别对误差信号e (t )进行比例、积分与微分运算, 其结果的加权和构成系统的控制信号u (t ),送给对象模型加以控制。 PID 控制器的数学描述为 其传递函数可表示为: 1 1.0) 1.0(++s s k τ )1.0()15.0(1 2++s s 控制器 人 药物 输入 R(s ) 预期松弛程度 C(s) 实际松弛程度 + -

从根本上讲, 设计PID 控制器也就是确定其比例系数Kp 、积分系数T i 和微分系数T d , 这三个系数取值的不同, 决定了比例、积分和微分作用的强弱。控制系统的整定就是在控制系统的结构已经确定、控制仪表和控制对象等处在正常状态的情况下, 适当选择控制器的参数使控制仪表的特性和控制对象的特性相配合, 从而使控制系统的运行达到最佳状态, 取得最好的控制效果。下面介绍基于MATLAB 的 Ziegler-Nichols 算法PID 控制器设计。 原系统开环传递函数G(s)=)1.0)(15.0)(11.0(10 +++s s s 做原系统零极点图 图2原系统零极点图

基于PLC和组态王的流量PID控制

基于PLC和组态王的流量PID控制系统

基于PLC和组态王的流量PID控制系统 [摘要] 随着我国社会经济的发展,人们生活水平的不断提高,供水系统的建设是其中的一个重要方面,供水的经济性、可靠性、稳定性直接影响到目前人们的正常生活和工作。传统的供水方式普遍存在效率低、可靠性差、自动化程度不高等缺点,难以满足当前经济生活的需要。本文针对这些问题主要设计了一套由PLC、变频器、等主要设备构成的变频恒流供水及其监控系统。可以有效地解决传统供水方式中存在的问题,增强了系统的可靠性。 关键词:流量控制 PLC 组态王 PID控制 Abstract: With the development of our social economy, the continuous improvement of people's living standard, the construction of the water supply system is one of the important aspects of water supply of the economy, reliability and stability directly affect the current people's normal life and work.Traditional way of water supply is widespread, low efficiency, poor reliability and high degree of automation is not weakness, it is difficult to meet the needs of the current economic life.Aiming at these problems mainly devised a composed of PLC, inverter, the main equipment such as variable frequency constant current supply and its monitoring and control system.Can effectively solve the problems existing in the traditional way of water supply, enhanced the reliability of the system. Key words: Flow control PLC King viewPID control

基于MATLAB的PID控制器设计说明

基于MATLAB的PID 控制器设计

基于MATLAB的PID 控制器设计 一、PID控制简介 PID控制是最早发展起来的经典控制策略, 是用于过程控制最有效的策略之一。由于其原理简单、技术成,在实际应用中较易于整定, 在工业控制中得到了广泛的应用。它最大的优点是不需了解被控对象精确的数学模型,只需在线根据系统误差及误差的变化率等简单参数, 经过经验进行调节器参数在线整定, 即可取得满意的结果, 具有很大的适应性和灵活性。 积分作用:可以减少稳态误差, 但另一方面也容易导致积分饱和, 使系统的超调量增大。 微分作用:可提高系统的响应速度, 但其对高频干扰特别敏感, 甚至会导致系统失稳。 所以, 正确计算控制器的参数, 有效合理地实现 PID控制器的设计,对于PID 控制器在过程控制中的广泛应用具有重要的理论和现实意义。 在PID控制系统中, PID控制器分别对误差信号e(t)进行比例、积分与微分运算, 其结果的加权和构成系统的控制信号u(t),送给对象模型加以控制。 PID控制器的数学描述为 其传递函数可表示为: 从根本上讲, 设计PID控制器也就是确定其比例系数Kp、积分系数T i 和微分系数T d , 这三个系数取值的不同, 决定了比例、积分和微分作用的强弱。控制系统的整定就是在控制系统的结构已经确定、控制仪表和控制对象等处在正常状态的情况下, 适当选择控制器参数使控制仪表的特性和控制对象的特性相配合, 从而使控制系统的运行达到最佳状态, 取得最好的控制效果。 二、MATLAB的 Ziegler-Nichols算法PID控制器设计。 1、PID控制器的Ziegler-Nichols参数整定 在实际的过程控制系统中, 有大量的对象模型可以近似地由一阶模型 来表示。这个对象模型可以表示为 sL - e sT 1 K G(s) + = 如果不能建立起系统的物理模型, 可通过试验测取对象模型的阶跃响应, 从而得到模型参数。当然, 我们也可在已知对象模型的情况下, 利用MATLAB,通过使用step ( ) 函数得到对象模型的开环阶跃响应曲线。在被控对象的阶跃响应中, 可获取K 、L 和T参数, 也可在MATLAB中由dcgain ( ) 函数求取 K值。

PID回路指令及水箱水位控制(组态王)

//////// 学院 题目:PID回路指令及水箱水位控制(组态王) 系别:船舶工程学院 专业:电气工程及其自动化 班级: 姓名: 学号: 指导教师: 2015 年6月 15 日

目录 一、总体设计方案 1、控制要求 (1) 2、控制硬件和全局图 (1) (1)硬件和软件设备 (1) (2)PLC 变频器的综合控制系统全局图 (1) 二、MM420的PID控制系统参数设置 1、MM420 变频器的基本介绍 (2) (1)变频调速原理 (2) (2)变频器工作原理 (3) 2、MM420的PID控制系统参数设置 (3) (1)各参数的设置 (3) (2)模拟量扩展模块接线图及模块设置 (7) (3)如何用DIP开关设置EM235扩展模块 (7) 三、PLC 的运行程序梯形图及外接线图 1、西门子S7-200PLC的运行程序梯形图 (8) (1)主程序 (8) (2)子程序 (10) (3)中断程序 (11) 2、该供水水箱控制系统的外部接线图 (12) 四、组态王设计与调试 1、什么是组态王 (13) 2、组态软件特点 (14) (1)延续性和可扩充性 (14) (2)封装性(易学易用) (14) (3)通用性 (14) 3、与PLC建立通信 (15) (1)进入工程浏览器主界面 (15)

(2)新建通信 (16) 4、建立数据词典 (21) 5、组态王绘制画面 (21) 6、组态王画面连接 (21) 7、组态王命令语言设定 (24) 8、组态王的调试结果界面和说明 (24) 五、总结与体会 (25)

第一章总体设计方案 1.1控制要求 在某恒压供水水箱自动调节系统中,要求动力系统能在自动或者手动的模式下,均可控制电机运行,使水位维持在满水的70%。其中运行速度与运行时间均可通过组态王界面在线修改 : 自动模式是指动力系统运行在指令作用下自动完成对水位的监控;手动模式是指动力系统不同时间的转换需要人为的发出控制指令改变。 系统中,计算机作为 PLC、组态王的编程组态平台; PLC 控制变频器,变频器即为 PLC 的控制对象,又为电动机的控制器;组态王为PLC 的上位机,完成监控作用。 供水水箱示意图 1.2控制硬件和全局图 (1)硬件和软件设备 :西门子S7-200PLC,计算机,组态王,MM420变频器等。 (2) PLC 变频器的综合控制系统全局图。

PID温度控制的PLC程序设计

PID温度控制的PLC程序设计 温度控制是许多机器的重要的构成部分。它的功能是将温度控制在所需要的温度范围内,然后进行工件的加工与处理。PID控制系统是得到广泛应用的控制方法之一。在本文中,将详细讲叙本套系统。 l 系统组成 本套系统采用Omron的PLC与其温控单元以及Pro-face的触摸屏所组成。系统包括CQM1H-51、扩展单元TC-101、GP577R以及探温器、加热/制冷单元。 l 触摸屏画面部分(见图1-a) 1-a 如图所见,数据监控栏内所显示的002代表现在的温度,而102表示输出的温度。如按下开始设置就可设置参数。需要设置的参数有六个,分别是比例带、积分时间、微分时间、滞后值、控制周期、偏移量。它们在PLC的地址与一些开关的地址如下所列。 比例带: DM51 积分时间: DM52 微分时间: DM53 滞后值: DM54 控制周期: DM55 偏移量: DM56 数据刷新: 22905 l PLC程序部分 002:PID的输入字 102:PID的输出字 [NETWORK] Name="Action Check" //常规检查 [STA TEMENTLIST] LD 253.13 //常ON OUT TR0 CMP 002 #FFFF //确定温控单元是否完成初始化 AND NOT 255.06 //等于 OUT 041.15 //初始化完成 LD TR0 AND 041.15 OUT TR1 AND NOT 040.10 //不在参数设置状态 MOV DM0050 102 //将设置温度DM50传送给PID输出字 LD TR1 MOV 002 DM0057 //将002传送到DM57 [NETWORK] Name="Setting Start"//设置开始 [STA TEMENTLIST] LD 253.13 OUT TR0 AND 229.05 //触摸屏上的开始设置开关

相关主题
相关文档 最新文档