组态pid单容水箱液位控制文档格式.docx
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二0一0年十二月五日
1.设计目的
(1)认识组态王软件的基本功能,熟悉和掌握组态王软件的基本使用方法。
(2)进一步复习过程控制知识,加深对过程控制系统基本原理的理解。
(3)培养运用组态王软件设计过程控制系统的能力。
2.控制要求
(1)能根据选择的设计系统确定控制对象,选择合理的控制方案,本课程实际选择单回路的PID控制。
(2)能运用组态软件,正确设计过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。
3.系统组态设计
3.1新建工程
打开组态王软件,点击新建工程按钮进入新建工程向导。
按照向导说明建立新的工程。
3.2设备配置
在组态界面中选择新建的工程,双击进入组态王工程浏览器;
选择工程目录区的设备中的COM1,双击右边的新建按钮进入设备配置向导,选择PLC→亚控→仿真PLC→COM,单击下一步,为配置设备取名PLC1,单击下一步。
选择设备串口COM1,一直单击下一步完成设备配置。
3.3新建画面
选择工程目录区的画面,双击新建后进入组态王开发系统,如图1
图1
为新建画面命名:
单容水箱液位控制,选择画面风格“大小可变”和“覆盖式”。
单击确定后进入开发系统新画面进行设计如图2。
点击工具栏中的“打开图库”,单击反应器,选择需要的图素。
双击该图素到绘图区,在单击放下该图素。
用同样方法可以选择管道、阀门、泵等组合成一幅完整的画面;
选择工具箱的“文本”后可以在画面中添加文本,选择添加的文本,单击工具箱中的“字体”可以改变文本的格式;
选择工具箱中的“显示调色板”可以对文本和图形进行颜色编辑。
通过以上步骤绘制完整的控制系统监控图,如图3所示
图2
图3
3.4数据词典
根据选择的系统分析被控对象涉及的各个变量,在组态王软件的数据词典中建立这些变量和所需的中间变量,已备动画连接和编程使用。
建立的数据词典如图4
图4
3.5动画连接
3.5.1水箱液位,储水箱液位的动画连接:
双击图素,进入动画连接设置界面。
点击“?
”,进入数据词典。
选择水箱液位后确定。
同理,可以用同样的方法对储水箱液位进行动画连接。
3.5.2管道的动画连接:
双击管道,进入动画连接设置。
选择流动按钮,填入流动条件,如图5
图4图5
3.5.3阀的动画连接:
双击阀门,进入阀门动画连接界面,点击“?
选择阀门后确定。
3.5.4输入输出显示动画连接:
双击画面中的“####”(如液位后的####)。
选择模拟值输出按钮,点击“?
”选择水箱液位变量,设置输出值的位数和位置后确定。
如图6
图6
用同样的方法可以对Kp、Ti、Td、Sp、Uk、Pv后的”####”,进行动画连接。
3.5.5水箱液位指示的动画连接:
双击画面上的红圈,选择隐藏按钮,设定隐藏条件后确定,如图7。
再选择闪烁按钮,设定相同的闪烁条件即可。
双击文本“液位过高”,选择隐藏按钮,设定和上面相同的条件后确定。
用同样的方法对绿圈,“液位正常”、黄圈,“液位过低”进行相应的设定,完成后将圆圈叠放在一起,文本叠放在一起。
图7
3.5.6开始按钮的动画连接:
双击开始按钮图素进入按钮动画连接窗口,选择“按下时”,弹出命名语言窗口,在窗口中写入命令语言后确定,完成开始按钮动画连接。
如图8
3.5.7实时曲线按钮的动画连接:
双击该按钮图素进入按钮动画连接窗口,选择“按下时”,弹出命名语言窗口,在窗口中写入命令showpicture(“实时趋势曲线”),然后确定。
如图9
图8
图9
4.系统控制方案
对于一个简单的单容水箱的液位控制,因为系统只有一个液位变量,只需要简单的单回路控制即可。
而在实际的工业控制中多采用PID控制规律,PID算法实现简单,控制效果好,系统稳定性好,参数易于调整,在长期的应用中积累了丰富的经验。
所以本设计也采用PID控制。
PID控制特点:
(1)技术成熟;
PID调节是连续系统理论中技术最成熟、应用最广泛的控制方法,它的结构灵活,不仅可实现常规的PID调节,而且还可根据系统的要求,采用PI、PD、带死区的PID控制等;
(2)不需求出系统的数学模型;
(3)控制效果好。
虽然计算机控制是非连续的,但由于计算机的运算速度越来越快,因此用数字PID完全可代替模拟调节器,并且能得到比较满意的效果。
5.PID控制
5.1单闭环PID控制框图
单容水箱单回路控制框图
5.2PID控制算法流程
5.3PID控制程序
\\本站点\Ti=8;
\\本站点\Kp=15;
\\本站点\Td=10;
if(\\本站点\阀==1)
{\\本站点\ek0=\\本站点\Sp-\\本站点\水箱液位;
\\本站点\微分液位差=\\本站点\ek0+\\本站点\ek2-2*\\本站点\ek1;
\\本站点\Uk=(\\本站点\Ti*(\\本站点\ek0-\\本站点\ek1)+\\本站点\Kp*\\本站点\ek0+\\本站点\Td*\\本站点\微分液位差)/500;
\\本站点\水箱液位=\\本站点\水箱液位+\\本站点\Uk;
\\本站点\液位传递值=\\本站点\ek1;
\\本站点\ek1=\\本站点\ek0;
\\本站点\ek2=\\本站点\液位传递值;
\\本站点\储水箱液位=200-\\本站点\水箱液位;
}
6.系统运行画面及实时趋势曲线
总结
经过一个多星期的努力,终于结束了课程设计,学会了好多东西。
尤其是对组态王软件的认识与了解与应用,组态王是一种功能强大的软件,因此在短时间内要学好这个软件不太实际,所以在设计中的不足之处还望老师谅解。
通过这次课程设计,我学会了如何用组态软件设计一个简单的过程控制系统,掌握了基本的设计步骤。
一般情况下,都要经过以下几个步骤:
认知被控对象、设计控制方案、选择控制规律、设计系统流程图和组态图、设计组态画面、设计数据词典等,直到最后的动画链接成功,并达到控制要求。
经过以上步骤,我对整个过程控制系统的设计有了很深的体会,同时复习巩固了过程控制理论知识,也学会了很多与设计相关的知识。
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