自动化双容水箱比值控制文献综述毕业设计

抠察水箱比例按制概述这个系统是摹拟工业生产过程中对上小水箱液位进行测量与控制，观察其变化特性，研究过程控制规律的摹拟试验系统系统结构主要由西门子、现场的感器、、上位机以及安装在上位机中的组态软件构成的，用以实现对上小水箱液位的简单控制关键词西门子控制系统、组态王软件、液位控制一\前言世界上公认的第一台是年美国数字设备公司（）研制的限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能世纪年代初浮现了微处理器人们很快将其引入可编程控制器，使增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置

二、正文比例控制系统本发明涉及将温度保持在目标温度等情况中所使用的比例控制装置其特征是在比例控制动作达到平衡时，存贮这时的操作量，然后检测其后的残存偏差把与残存偏差成比例的值加到上述存贮的操作量上，以这个相加后的操作量作为新的操作量输入到控制对象本发明可将残存偏差实际上消除为零用计算机进行控制时，不需要大容量的存贮器，控制程序也简单，不会产生演算误差可编程控制器可编程控制器简称（英文全称）,它经历了可编程序矩阵控制器、可编程序顺序控制器、可编程序逻辑控制器（英文全称）和可编程序控制器几个不同时期为与个人计算机（）相区别，现在仍然沿用可编程逻辑控制器这个老名字件也逐渐会朝标准化的方向发展

三、总结在将来，会有更大的发展从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和创造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种浮现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会浮现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会浮现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向目前的计算机集散控制系统中已有大量的可编程控制器应用伴有着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部份，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用参考文献张万忠可编程控制器应用技术北京化学工业出版社，于庆广可编程控制器原理及系统设计北京清华大学出版社袁秀英《组态控制技术》电子工业出版社何波于军琪，段中兴电气控制及应用北京中国电力出版社，马国华监控组态软件及其应用北京清华大学出版社，廖常初编程及应用北京机械工业出版社，Horton EC,Foley MW,Kwok KE.Performance assessmentof levelcontrollers[J].International Journalof AdaptiveControl andSignal Processing,

2003.

17.Haizhou Pan,Hong Wong,Vikram Kaplila,et al.Experimental Validationof anonlinearbackstepping liquidcontroller fora statecoupled twotank system[J].Control EnginerringPractice,

2005.殷洪义可编程控制器选择设计与维护北京机械工业出版社，黄一夫微型计算机控制技术机械工业出版社，年国际电工委员会（I E）颁布的CC标准草案中对做C了如下定义“是C一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或者摹拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或者生产过程及C其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计”西门子系列系统西门子系列系统的简介（）西门子S系列体C积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性更高S是超小C型化的，C它合用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等S的强大C功能使其无论单机运行，或者连成网络都能实现复杂的控制功能S可提供C个不同的基本型号与种C可供选择使用（）工业通讯网络通讯网络是自动化系统的支柱，西门子的全集成自动化网络平台提供了从控制级向来到现场级的一致性通讯，“SIMATIC NET”是全部网络系列产品的总称，他们能在工厂的不同部门，在不同的自动化站以及通过不同的级交换数据，有标准的接口并且相互之间彻底兼容（）人机界面（M»硬件MI硬件配合使C用，为用户提供数据、图形和事件显示，主要有文本操作面板T（可显示中文），,,等；图形文本操作面板，等，触摸屏操作面板T,T,T第;SIMATIC面板型C等个人计算机（也可以作为犯硬件使用MI硬件需要经过软件（如T）组0态才干配合使C用西门子系列系统的基本构成系列的硬件系统配置灵便，既可用单独的c模块构成简单的开关量控制系统，也可通过扩展或者通信或者联网功能构成中等规模的控制系统系列系统的基本构成算法介绍控制简介（比例积分微分）控制器作为最早实用化的控制器已有多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，于是成为应用最为广泛的控制器在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，其他设备简称控制，又称调节控制器问世至今已有近年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一当被控对象的结构和参数不能彻底掌握，或者得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用控制技术最为方便即当我们不彻底了解一个系统和被控对象，或者不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用控制技术控制，实际中也有和控制控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的ID控制器由比例单元、积分单元I和微分单元D组成其输入e t与输出u t的关系为ut=kpet+l/TI fet dt+TD^de t/dt式中积分的上下限分别是和t因此它的传递函数为s=Us/Es=kpl+l/TI*s+TD*s其中kp为比例系数；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数它由于用途广泛、使用灵便，已有系列化产品，使用中只需设定三个参数P，T和Td即可在不少情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的控制器的参数整定ID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容它是根据被控过程的特性确定ID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小ID控制器参数整定的方法不少，概括起来有两大类一是理论计算整定法它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用ID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善现在普通采用的是临界比例法利用该方法进行ID控制器参数的整定步骤如下⑴首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；2仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应浮现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；3在一定的控制度下通过公式计算得到ID控制器的参数参数的预置与调整1比例增益变频器的ID功能是利用目标信号和反馈信号的差值来调节输出频率的，一方面，我们希翼目标信号和反馈信号无限接近，即差值很小，从而满足调节的精度另一方面，我们又希翼调节信号具有一定的幅度，以保证调节的灵敏度解决这一矛盾的方法就是事先将差值信号进行放大比例增益就是用来设置差值信号的放大系数的任何一种变频器的参数都给出一个可设置的数值范围，普通在初次调试时，可按中间偏大值预置，或者暂时默认出厂值，待设备运转时再按实际情况细调积分时间如上所述.比例增益越大，调节灵敏度越高，但由于传动系统和控制电路都有惯性，调节结果达到最佳值时不能即将住手，导致“超调”，然后反过来调整，再次超调，形成振荡为此引入积分环节，其效果是，使经过比例增益放大后的差值信号在积分时间内逐渐增大或者减小，从而减缓其变化速度，防止振荡但积分时间太长，又会当反馈信号急剧变化时，被控物理量难以迅速恢复因此，积分环节的取值与拖动系统的时间常数有关拖动系统的时间常数较小时，积分时间应短些；拖动系统的时间常数较大时，积分时间应长些微分时间微分时间是根据差值信号变化的速率，提前给出一个相应的调节动作，从而缩短了调节时间，克服因积分时间过长而使恢复滞后的缺陷的取值也与拖动系统的时间常数有关拖动系统的时间常数较小时，微分时间应短些；反之，拖动系统的时间常数较大时，微分时间应长些组态王

2.组态王软件简介在使用工控软件中，我们时常提到组态一词，组态英文是“Configuration”，其意义究竟是什么呢？简单的讲，组态就是用应用软件中提供的工具、方法、完成工程中某一具体任务的过程组态（Configuration）为模块化任意组合通用组态软件主要特点有（）延续性和可扩充性用通用组态软件开辟的应用程序，当现场（包括硬件设备或者系统结构）或者用户需求发生改变时，不需作不少修改而方便地完成软件的更新和升级；（）封装性（易学易用），通用组态软件所能完成的功能都用一种方便用户使用的方法包装起来，对于用户，不需掌握太多的编程语言技术（甚至不需要编程技术）’就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能；通用性，每一个用户根据工程实际情况，利用通用组态软件提供的底层设备、智能仪表、智能模块、板卡、变频器等的、开放式的数据库和画面制作工具，就能完成一个具有动画效果、实时数据处理、历史数据和曲线并存、具有多媒体功能和网络功能的工程，不受行业限制组态王软件的构成结构以使用软件的工作阶段划分1也可以说是按照系统环境划分，从总体上讲，组态软件是由两大部份构成的系统开辟环境是自动化工程设计工程师为实施其控制方案，在组态软件的支持下进行应用程序的系统生成工作所必须依赖的工作环境通过建立一系列用户数据文件，生成最终的图形目标应用系统，供系统运行环境运行时使用系统开辟环境由若干个组态程序组成，如图形界面组态程序、实时数据库组态程序等系统运行环境在系统运行环境下，目标应用程序被装入计算机内存并投入实时运行系统运行环境由若干个运行程序组成，如图形界面运行程序、实时数据库运行程序等组态软件支持在线组态技术即，在不退出系统运行环境的情况下可以直接进入组态环境并修改组态，使修改后的组态直接生效自动化工程设计工程师最先接触的一定是系统开辟环遁过，一定工作量的系统组态和调试，最终将目标应用程序在系统运行环境投入实时运究成，一个工程项目结构按照成员构成划分2组态软件因为其功能强大，而每一个功能相对来说又具有一定的独立性因，此其组成形式是一个集成软件平台，由若干程序组件构成其中必备的典型组件包括

①应用程序管理器应用程序管理器是提供应用程序的搜索备、份、解压缩、建立新应用等功能的专用管理工具

②图形界面开辟程序是自动化工程设计工程师为实施其控制方震，图形编辑工具的支持下进行图形系统生成工作所依赖的开辟环境

③图形界面运行程序在系统运行环境下，图形目标应用系统被图形界面运行程序装入计算机内存并投入实时运行

④实时数据库系统组态程序有的组态软件只在图形开辟环境中增加了简单的数据管理功能，于是不具备完整的实时数据库系统目前比较先进的组态软件（如力控等）都有独立的实时数据库组件，以提高系统的实时性，增强处理能力

⑤实时数据库系统运行程序在系统运行环境下，目标实时数据库及其应用系统被实时数据库系统运行程序装入计算机内存并执行预定的各种数据计算、数据处理任务历史数据的查询、检索、报警的管理都是在实时数据库系统运行程序中完成的

⑥驱动程序I/O是组态软件中必不可少的组成部份，用于和设备通讯，互相交换数据，I/O DDE和是两个通用的标准驱动程序，用来和支持标准和标准的OPC ClientI/O DDEOPC I/O设备通讯多数组态软件的驱动程序被整合在实时数据库系统或者图形系统中，而DDE则多数单独存在OPC Client组态王的未来发展趋势组态软件是工业应用软件的一个组成部份，其发展受到不少因素的制约归根结柢，应用的带动对其发展起着最为关键的推动作用未来的传感器、数据采集装置、控制器的智能化程度越来越高，实时数据浏览和管理的需求日益高涨，有的买主甚至要求在自己的办公室里监督定货的创造过程有的装置直接内嵌通过以太网就可以直接访问过程实时数据即使这样，也不能认为再“Web Server,也不需要组态软件了用户要求的多样化，决定了不可能有哪一种产品囊括全部用户的所有要求，直接用户对监控系统人机界面的需求不可能固定为单一的模式，因此直接用户的监控系统是始终需要“组态”和“定制”的这就导致组态软件不可能退出市场，因为需求是存在的类似这样的组织的浮现，以及现场总线、特别是工业以太网的快速发展，大大简OPC化了异种设备间互连、开辟设备驱动软件的工作量驱动软I/O I/O。