可樂原液稀釋控制系統(tǒng)-本科畢業(yè)論文

桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙摘要可樂原液稀釋控制系統(tǒng)的工藝是用一定的熱水去稀釋可樂原液，使混合液達(dá)到一定的溫度，以滿足后續(xù)發(fā)酵工藝的要求。本課題主要針對可樂原液稀釋控制系統(tǒng)，提出了基于PID調(diào)節(jié)的PLC控制系統(tǒng)，并用觸摸屏顯示混合液的實測溫度，流量和電動控制閥門開度。本系統(tǒng)是一個帶負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，PID控制的輸入是被測溫度和設(shè)定溫度的偏差，溫度傳感器將測得的溫度經(jīng)過A/D模塊送給PLC處理，PID控制的輸出經(jīng)過D/A模塊后送給電動控制閥作為其輸入信號，來改變閥的開度，通過改變閥的開度來改變熱水的流量，從而改變混合液的溫度，直到達(dá)到設(shè)定溫度。然后利用觸摸屏來顯示混合液的實測溫度，流量以及電動控制閥的開度。本課題的重點是實現(xiàn)對可樂混合液的溫度控制，其采用的是PID調(diào)節(jié)控制溫度。先確定一個和系統(tǒng)相近的控制系統(tǒng)，并且在MATLAB的SMULINK環(huán)境仿真，用臨界振蕩法求得該系統(tǒng)的PID各調(diào)節(jié)參數(shù)，再根據(jù)系統(tǒng)響應(yīng)不斷調(diào)節(jié)PID的控制參數(shù)，直到得到一組合適的調(diào)節(jié)時間和超調(diào)量。將這組PID的控制參數(shù)應(yīng)用到不同的控制系統(tǒng)下，去檢驗這組控制參數(shù)的通用性。通用性良好則采用這組參數(shù)作為本系統(tǒng)的PID控制參數(shù)。關(guān)鍵詞：PLC；A/D；D/A；PID調(diào)節(jié)；溫度控制；觸摸屏；AbstractSomehotwateristousedtodilutethecolaliquidinthetechnologyofcokeliquiddilutioncontrolsystem,sothatthemixturereachesacertaintemperatureinordertomeettherequirementsofthefollow-upfermentationtechnology.

Theissueisfocusedoncokeliquiddilutioncontrolsystem,andthePLCcontrolsystemwhichisbasedonPIDregulationisproposed,usingtouchscreendisplayedthemeasuredtemperature,flowofthemixture,andelectriccontrolvalveopening.Thissystemisaclosed-loopsystemwithnegativefeedback,PIDcontrolinputisthedeviationofthemeasuredtemperatureandsettemperature,thetemperaturesensorsendsthemeasuredtemperaturethroughtheA/DmodulestogivePLprocessingC,PIDcontroloutputthroughtheD/Amoduletogiveelectriccontrolvalveasitsinputsignal,tochangethevalveopening,bychangingthevalveopeningtochangethewaterflow,thuschangingthetemperatureofthemixture,untilreachingthesettemperature.Thenusingthetouchscreentodisplaythemeasuredtemperature,flowofthemixture,andelectriccontrolvalveopening.

Thefocusofthisissueistorealizethetemperaturecontrolofthecolamixture,andusingthePIDregulationtocontroltemperature.Firsttoidentifyasimilarcontrolsystem,andsimulateinMATLAB'sSMULINKenvironment,obtainedthePIDadjustmentparametersbyCriticaloscillation,andthencontinuouslyadjustthethecontrolparametersofPID,untilgetasuitablesettlingtimeandovershoot.ThenthisgroupofPIDcontrolparametersappliedtodifferentcontrolsystems,toexaminethissetofcontrolparameters‘sversatility.Iftheuniversalisgood,thenusethissetofparametersasthePIDcontrolparametersofthesystem.Keywords:：PLC；A/D；D/A；temperaturecontrol；PIDregulation；touchscreen；桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙圖4-4輸入電流與輸出數(shù)字的關(guān)系則它們之間的對應(yīng)關(guān)系可用如下數(shù)學(xué)表達(dá)式描述：(4-2)綜合式公式（4-1）和公式（4-2），可得溫度值T與數(shù)字量輸出y之間的關(guān)系：（4-3）則（4-4）因此，在實際程序應(yīng)用中只需將PLC中對應(yīng)的相關(guān)數(shù)據(jù)除以10便可以得到實際測量溫度。4.3.2測量流量與PLC內(nèi)部可識別數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系根據(jù)上面對流量變送器的選擇可知，本系統(tǒng)選擇的流量傳感器的測量范圍為30~300m3/h，而流量變送器的輸出為+4~+20mA的模擬輸出。它們的數(shù)字對應(yīng)關(guān)系可用下面的線性關(guān)系圖來描述。m3/hm3/h30030mA420圖4-5輸入流量與輸出電流的關(guān)系則與他們之間的對應(yīng)關(guān)系可用如下數(shù)學(xué)表達(dá)式描述：（4-5）由于同樣流量的輸入也是采用方式1，輸入電流與輸出數(shù)據(jù)之間的關(guān)系如上式②所示。則綜合公式（4-2）和公式（4-5），可得流量Q與數(shù)字輸出y之間的關(guān)系：（4-6）即（4-7）4.3.3電動控制閥的開度與PLC內(nèi)部可識別數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系根據(jù)上面對電動控制閥的選擇可知，由于電動控制閥的輸入控制信號為4~20mA的模擬電流信號而PLC經(jīng)PID運(yùn)算后輸出的數(shù)據(jù)為數(shù)字信號，這樣要通過4D/A模塊將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。對于4D/A模塊模式1下數(shù)字輸入y與模擬電流輸出I的關(guān)系可以如下描述：442001000mA數(shù)字輸入電流輸出圖4-6數(shù)字輸入與輸出電流的關(guān)系則它們之間的對應(yīng)關(guān)系可用如下數(shù)學(xué)表達(dá)式描述：（4-38）而對于控制閥，其輸入電流I與輸出開度D之間的關(guān)系可以用如下線性圖描述：00420100mA閥度輸出電流輸入%圖4-7電流輸入與閥度輸出的關(guān)系則（4-9）則綜合公式（4-38）和公式（4-39）可得：（4-10）4.4PID控制參數(shù)的確定4.41PID控制算法描述在工程實際中，應(yīng)用最廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。它以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠，調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時，控制理論的其他技術(shù)難以實現(xiàn)時，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個系統(tǒng)和控制對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合采用PID控制技術(shù)。PID控制器是一種線性控制器，它根據(jù)給定值r(t)與實際輸出值y(t)構(gòu)成控制偏差，即e(t)=r(t)-y(t)（4-11）PID的控制規(guī)律為：（4-12）（4-12）（4-13）（4-13）或者寫成傳遞函數(shù)的形式為：（4-14）G(s)==Kp（1++*S）（4-14）式中Kp為比例系數(shù)，為積分時間常數(shù)，為微分時間常數(shù)。①比例環(huán)節(jié)：成比例地反映控制系統(tǒng)的偏差信號e(t)，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，以減少偏差。②積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的誤差度。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時間常數(shù)，越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。③微分環(huán)節(jié)：反映偏差信號的變化趨勢，并能在偏差信號變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個有效的早期修正信號，從而加快系統(tǒng)的動作速度，減少調(diào)節(jié)時間。4.4.2PID控制參數(shù)的確定由于本系統(tǒng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，從而得不到精確的數(shù)學(xué)模型。嚴(yán)格的說，工業(yè)生產(chǎn)過程中的對象特性都具有非線性、時變和分布參數(shù)的特征。因此無論是通過某些假設(shè)推導(dǎo)出的對象數(shù)學(xué)模型，還是由辨識所得的估計模型，其使用范圍都是有限的。為了研究方便，通常將受控對象當(dāng)作集中參數(shù)來處理。它們大多可以近視用一階慣性加純滯后環(huán)節(jié)來描述，其傳遞函數(shù)為：（4-15）（4-15）式中，K為調(diào)節(jié)系統(tǒng)總放大倍數(shù)；為系統(tǒng)純滯后時間；T為慣性時間常數(shù)。因此，在不能確定被控對象的傳遞函數(shù)情況下，為了確定PID控制的參數(shù)，只能先找一個和系統(tǒng)相近的傳遞函數(shù)，然后根據(jù)該相近的傳遞函數(shù)求得相應(yīng)的PID參數(shù)后，再通過不斷的調(diào)整PID控制參數(shù)直到達(dá)到系統(tǒng)的要求。再通過不同的傳遞函數(shù)去驗證這組PID控制參數(shù)的通用性，如果在不同的傳遞函數(shù)下，系統(tǒng)的各方面性能仍能達(dá)到要求，則說明這組PID控制參數(shù)具有很強(qiáng)的通用性，則可以作為PLC控制系統(tǒng)中的PID控制參數(shù)。其具體實施不夠如下：①找一個相近的與被控對象相近的傳遞函數(shù)；通過大量的查找相關(guān)信息，發(fā)現(xiàn)上述傳遞函數(shù)的確具有很強(qiáng)的通用性。在大學(xué)課本《自動控制原理》這本課本中也有詳細(xì)的描述幾個典型系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，其中電樞控制直流伺服電動機(jī)、調(diào)節(jié)閥控制單容水槽的水位的控制系統(tǒng)，電加熱爐的傳遞函數(shù)均如公式（4-15）。而且通過大范圍的查找大多數(shù)溫度控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為也是公式（4-15）。因此根據(jù)上面的描述，確定一個和系統(tǒng)的被控對象接近的傳遞函數(shù)。這個傳遞函數(shù)為（4-16）（4-16）K=4，T=3min,=0.6min②通過上述相近的傳遞函數(shù)求得其PID控制的參數(shù)；為了快速、方便的獲得系統(tǒng)的PID控制的參數(shù)，我選擇通過在MATLAB軟件下的SIMULINK環(huán)境中對系統(tǒng)的PID控制進(jìn)行仿真，并確定PID控制參數(shù)。為了確定PID控制參數(shù)，選擇通過臨界振蕩法設(shè)計得到PID控制的參數(shù)。其步驟如下：⑴首先在MATLAB軟件中進(jìn)入SIMULINK環(huán)境，在元件庫里選擇所需要是元件，用鼠標(biāo)將器件連接起來，得到一個完整方框圖如下圖所示：圖4-8系統(tǒng)的SIMULINK仿真圖⑵將積分系數(shù)Ki和Kd設(shè)為0，Kp置較小的值。逐漸改變比例控制系數(shù)Kp使系統(tǒng)的階躍響應(yīng)為臨界振蕩狀態(tài)。此時的比例系數(shù)為Kr、振蕩周期為Tr。再根據(jù)下表所示的經(jīng)驗公式確定各種控制類型的控制參數(shù)：表4-2臨界振蕩法的經(jīng)驗公式控制類型KpKiKdP調(diào)節(jié)器0.5KrPI調(diào)節(jié)器0.455Kr0.535Kr/TrPID調(diào)節(jié)器0.6Kr1.2Kr/Tr0.075KrTr具體在SIMULINK下可以如下實現(xiàn)：先取較大的Kr，使系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定的增幅振蕩；然后采取折半取中的辦法尋找臨界增益。當(dāng)Kr=2.5時系統(tǒng)放散；而當(dāng)Kr=2是系統(tǒng)收斂；因此，只要當(dāng)Kr處于2~2.5之間時，系統(tǒng)會出現(xiàn)臨界振蕩。當(dāng)Kr=2.36時系統(tǒng)出現(xiàn)臨界振蕩，如圖4-9所示此時Kr=2.36，從圖4-9可以讀出曲線兩峰值之間的距離約為T=2.1s。下一步即可算出按臨界振蕩法求出的整定的PID參數(shù)了。（4-17）由于Kr=2.36、Tr（4-17）Kp=0.6Kr（4-18）Ki=1.2×Kr/T（4-18）（4-19）Kd=0.075×Kr×T（4-19）（4-20）可以得到（4-20）Kp=0.6Kr=0.6×2.36=1.416（4-21）Ki=1.2×Kr/Tr=1.2×2.36/2.1=1.348（4-21）（4-22）Kd=0.075×Kr×Tr=0.075×2.36×2.1=0.3717（4-22）圖4-9臨界振蕩的階躍響應(yīng)曲線系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線如下圖4-10：圖4-10初步確定的PID參數(shù)下的系統(tǒng)的響應(yīng)圖⑶分析系統(tǒng)的響應(yīng)情況，并且慢正參數(shù)，知道得到最合適的PID控制參數(shù)。由于該系統(tǒng)的響應(yīng)曲線調(diào)節(jié)時間為8s就，具有快速性,可超調(diào)量大于60%，通過對系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)節(jié)，可以得到表格如下表4-3所示的系統(tǒng)的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。表4-3統(tǒng)的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能PID參數(shù)系統(tǒng)性能KpKiKdess1.81.7140.473系統(tǒng)不穩(wěn)定1.4161.3480.37206.5s70%1.21.1430.31507s58%10.9530.26308s48%0.60.5710.178010s39%5010s16%0.30.2860.158015s30%0.10.0270.093025s10%0.060.0570.093025s5%0.030.0290.008030s無從上表可以得到系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)的參數(shù)及其相對應(yīng)的系統(tǒng)性能，基本上可以體現(xiàn)系統(tǒng)的動態(tài)性能。超調(diào)量反應(yīng)了系統(tǒng)的阻尼程度，而調(diào)節(jié)時間是反映系統(tǒng)的響應(yīng)速度和阻尼程度的綜合指標(biāo)，穩(wěn)態(tài)誤差是描述系統(tǒng)動態(tài)性能的一種性能指標(biāo)。從系統(tǒng)綜合性能的角度考慮，調(diào)節(jié)時間不能太長，超調(diào)量也不能太大。但是這兩個指標(biāo)往往是相互制約的。調(diào)節(jié)時間太小，則會導(dǎo)致超調(diào)量可能過大；超調(diào)量太小，則會導(dǎo)致調(diào)節(jié)時間可能過長。因此應(yīng)該選擇一組比較折中的調(diào)節(jié)時間和超調(diào)量。當(dāng)Kp=0.5，Ki=0.25，Kd=0.15時，系統(tǒng)調(diào)節(jié)時間=10s，超調(diào)量=16%。這樣調(diào)節(jié)時間不會太長，超調(diào)量不會太大。因此選擇這參數(shù)作為PID控制參數(shù)。在MATLAB中SIMULINK環(huán)境下仿真的結(jié)果如下圖4-11所示：圖4-11合適的控制參數(shù)下系統(tǒng)的響應(yīng)圖從圖4-11中可以看出，系統(tǒng)的超調(diào)量都有所降低，滿足本次設(shè)計的要求。③判斷在相近被控對象的傳遞函數(shù)下求得PID控制參數(shù)的通用性。改變被控對象的傳遞函數(shù)，看看在上述PID控制參數(shù)下系統(tǒng)的響應(yīng)。ⅰ在被控對象的傳遞函數(shù)為（4-23）時系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線如下（4-23）4-12系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線由圖4-12可知系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間為9s,超調(diào)量為21%，這樣響應(yīng)的效果是比較理想的，則這組PID控制參數(shù)適合傳遞函數(shù)為公式（4-23）的被控對象。ⅱ在被控對象的傳遞函數(shù)為（4-24）（4-24）時系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線如下4-13系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線由圖4-13可知系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間為8s,超調(diào)量為15%，這樣響應(yīng)的效果是比較理想的，則這組PID控制參數(shù)適合傳遞函數(shù)為公式（4-24）的被控對象。綜上所述，上面確定的PID控制參數(shù)的通用性很多強(qiáng)，可以作為本系統(tǒng)的PID控制參數(shù)。4.5系統(tǒng)干擾的處理系統(tǒng)在實際運(yùn)行中肯定會受到各種干擾，例如周圍的環(huán)境溫度對混合液的影響。綜合考慮到上述的PID參數(shù)的適用性很強(qiáng)，而本系統(tǒng)的PID控制又是自動控制的，系統(tǒng)會自動處理各種系統(tǒng)，基本系統(tǒng)的響應(yīng)都是符合要求的。4.6PLC控制系統(tǒng)中的各PID參數(shù)的確定PID控制指令為PIDPIDD5D154D100D150Y001圖4-14PID控制指令其中D5中放的是溫度設(shè)定值，D154中放的是當(dāng)前溫度測量值，D100~D124是PID參數(shù)表，其中D100~D106這七個存儲空間是必須要設(shè)定的，D150中放的是運(yùn)算結(jié)果。在PLC的PID控制指令中，需要設(shè)定的參數(shù)有采樣周期Ts,輸入濾波常數(shù)，比例增益Kp，積分時間TI，微分增益Kd，微分時間TD。由于PID控制的傳遞函數(shù)為G(s)==Kp（1++*S）（4-25）=Kp+Ki*+Kd*S（4-25）（4-26）則==0.5/0.25=2s（4-26）（4-27）==0.15/0.5=0.3s（4-27）①確定采樣周期。根據(jù)香農(nóng)采樣定理以及經(jīng)驗值，設(shè)定采樣周期為500ms。②確定D101的賦值。由于本系統(tǒng)中測量值小于設(shè)定值時動作，是逆動作，則D101的bit0位為1。而且由于PID的輸出是經(jīng)過D/A模塊轉(zhuǎn)換后作為電動控制閥的輸入信號來控制其開度大小，而電動控制閥的開度的范圍為0~100%，根據(jù)上述4-33中電動控制閥的開度與PLC內(nèi)部可識別數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系可知對應(yīng)的數(shù)字量為0~1000，為了避免PID輸出時輸出過大，超過0~1000的范圍使得閥的開度大于100%，因此應(yīng)該設(shè)定輸出上下限值，即D101的bit5位為1。則D101的賦值為H21。③確定輸入濾波常數(shù)。根據(jù)查找大量的資料，將其設(shè)定為一個經(jīng)驗值為70%。④確定比例增益Kp。由上面的計算可得Kp=0.5。而在PID控制指令中Kp的單位為%，則Kp=50%。⑤確定積分時間。由上面的計算可得=2s。而在PID控制指令中TI的單位為100ms，則=20*100ms。⑥確定微分增益Kd。由上面的計算可得Kd=0.15。而在PID控制指令中Kd的單位為%，則Kd=15%。⑦確定微分時間。由上面的計算可得=0.3s。而在PID控制指令中TD的單位為10ms，則=30*10ms。⑧由于D101中bit5位為1有輸出上下限設(shè)定，則D122中設(shè)定輸出上限值為1000，D123中設(shè)定輸出下限值為0。4.7系統(tǒng)軟件程序本系統(tǒng)程序分為自動程序和手動程序兩部分。由于程序中需要輸出控制啟停的只有原液電磁閥和熱水電磁閥，手動控制和自動控制都比較簡短，因此沒有運(yùn)用跳轉(zhuǎn)指令來明顯區(qū)分手動程序和自動程序。具體程序見附錄二的梯形圖和附錄三的指令表。5系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行及問題分析整個系統(tǒng)設(shè)計完成后，要進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，排除軟件和硬件的故障，同時驗證系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性，使系統(tǒng)符合設(shè)計要求。本系統(tǒng)的調(diào)試主要分兩個步驟:PLC程序驗證和觸摸屏顯示驗證。5.1觸摸屏模塊的設(shè)計本系統(tǒng)采用觸摸屏來實現(xiàn)系統(tǒng)的輸入輸出。故需要對觸摸屏的畫面進(jìn)行設(shè)計。GTDesignerVer.2是由三菱電機(jī)公司所開發(fā)設(shè)計的，用于圖形終端顯示屏幕制作的Windows系統(tǒng)平臺軟件，支持所有的三菱圖形終端。該軟件功能完善，圖像、對象工具豐富，窗口界面直觀形象，操作簡單易用，可以方便的改變所接PLC的類型，實時讀取、寫入顯示屏幕，還可以設(shè)置保護(hù)密碼。設(shè)計畫面時，根據(jù)系統(tǒng)特點，由于控制分手動和自動部分，故準(zhǔn)備設(shè)計三個畫面。即主控畫面，手動畫面，和自動畫面。5.1.1主控畫面主控畫面的作用是用于切換手動與自動程序。如下所圖5-11示。其中自動和手動兩個觸摸鍵用的是畫面切換開關(guān)，這兩個開關(guān)在OFF狀態(tài)時是綠色，當(dāng)按下按鈕后是紅色。并迅速切換到相應(yīng)的畫面。畫面還設(shè)置有報警燈，屬于指示燈顯示，代表軟元件Y002。報警功能主要是在啟動1分鐘后混合液溫度仍達(dá)不到設(shè)定值則報警，報警燈滅時是綠色，亮?xí)r是紅色。圖5-1觸摸屏的主控畫面5.1.2自動畫面如下圖5-2所示，在自動畫面中，自動和停止兩個觸摸鍵，屬于位開關(guān)，動作是點動，分別代表軟元件X000和X006；返回按鍵屬于畫面切換開關(guān)，用于切換到主控畫面中。它們OFF狀態(tài)時的顏色是綠色，ON時是紅色。根據(jù)程序可以看出，自動按鍵接通后，直接跳過手動程序執(zhí)行自動程序部分。報警指示燈如5.1.1已經(jīng)提到，在此不再贅述?？蓸坊旌弦簩崪y溫度，流量，電動控制閥的開度顯示表可以讓工作人員更了解可樂原液稀釋控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。溫度顯示的代表軟元件D154.它會隨著混合液實測溫度的變化而變化。流量顯示的代表軟元件D160，它會隨著混合液實測流量的變化而變化。閥開度顯示的代表軟元件D152，它會隨著電動控制閥的開度變化而變化。圖5-2觸摸屏的自動畫面5.1.3手動畫面如下圖5-3所示為手動操作畫面。報警，返回，溫度，流量，閥開度顯示的詳細(xì)功能如前所述。手動鍵為位開關(guān)，動作是點動，代表的軟元件是X001，OFF狀態(tài)時是綠色，ON時是紅色。右兩排觸摸鍵為手動按鍵，每個按鍵控制一個動作。X002,X003分別控制原液閥和熱水閥的開啟，X004,X005分別控制原液閥和熱水閥的關(guān)閉。它們都屬于位開關(guān)，動作形式是點動。OFF狀態(tài)時為綠色，ON狀態(tài)時為紅色。圖5-3觸摸屏的手動畫面5.2梯形圖的仿真本程序運(yùn)用的編程軟件是GXDeveloper8c,此軟件需要與GXSimulator6.0一并安裝仿真。在仿真的過程中出現(xiàn)的一些問題及其解決方法。①仿真時在程序里，主要是實現(xiàn)對PID指令的賦值指令以及各數(shù)據(jù)量的轉(zhuǎn)換輸出。因此在程序中主要用到的是數(shù)據(jù)傳送指令MOV和數(shù)據(jù)運(yùn)算指令。由于程序中涉及到實數(shù)運(yùn)算，如果采用MOV指令傳給某一指定的存儲器，結(jié)果在檢查程序時出現(xiàn)亂碼。后來經(jīng)過仔細(xì)檢查及其查閱資料后發(fā)現(xiàn)問題在于MOV指令是將源操作數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制再送到目標(biāo)操作數(shù)中，其只能處理整數(shù)，不能處理小數(shù)。同樣要處理小數(shù)，數(shù)據(jù)運(yùn)算指令的前面要加DE，這樣源操作數(shù)和目標(biāo)操作數(shù)都是要占兩個存儲空間的，但是MOV指令的前面是加不了DE，也就不能處理小數(shù)了。在PID控制指令中，參數(shù)表的前七個連續(xù)的存儲空間是需要賦值的，而有的賦值可能是小數(shù)，但是由于七個存儲空間是連續(xù)的，如果通過數(shù)據(jù)運(yùn)算指令間接給存儲空間賦值，這樣就會需要兩個存儲空間，但是PID指令去對于一個需賦值的變量只提供一個存儲空間，這樣就會導(dǎo)致存儲空間的重疊使用，從而導(dǎo)致亂碼。因此為了系統(tǒng)的正常運(yùn)行，可以盡量使PID指令的各個賦值變量盡量的為整數(shù)。②由于PID指令屬于外部設(shè)備指令，在沒有接入PLC、只用軟件仿真的情況下是該指令是不被支持的。因此要觀察PID指令效果就應(yīng)該接入到PLC進(jìn)行仿真。5.3系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真的方法是：將FX2N-64MR、A/D模塊、D/A模塊與PC機(jī)連接起來，（A/D模塊的輸入部分用兩個電位器代替）。打開程序，將程序稍入PLC中，按鍵F3打開監(jiān)視狀態(tài)。再打開GTsimulator2（觸摸屏仿真軟件），在此軟件中打開之前設(shè)計的觸摸屏畫面設(shè)計（可樂原液稀釋控制系統(tǒng)）。點擊各個觸摸鍵，看其是否能實現(xiàn)相應(yīng)的功能，并在PLC中實現(xiàn)相應(yīng)動作。由于之前只是用此軟件在PC機(jī)上仿真，只需要同時打開GXsimulator6.0和GTsimulator2便可實現(xiàn)，此時的連接方式是GXsimulator。當(dāng)把程序稍入PLC中時，必須將選項中的連接方式改為CPU，否則觸摸屏中的按鍵都是無效的，無法控制PLC的相應(yīng)動作。經(jīng)過改變此設(shè)置，便能順利仿真程序。6結(jié)論本課題主要針對可樂原液稀釋控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。系統(tǒng)是以基于PLC的PID調(diào)節(jié)為控制核心，并用觸摸屏顯示混合液的實測溫度和流量以及電動控制閥的開度。本系統(tǒng)是一個帶負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)，其中涉及到的元器件很少，只有兩個電磁閥，一個電動控制閥，還有一個溫度變送器和一個流量變送器。其主要核心還是PID控制。系統(tǒng)主要是將實際溫度與設(shè)定溫度之間的溫度差作為PID控制的輸入信號，然后通過PID的輸出去控制電動控制閥的開度，從而改變熱水的流量達(dá)到控制混合液溫度的效果。因此本課題最大的難題就是確定PID控制參數(shù)，由于不能通過具體的數(shù)學(xué)關(guān)系去求得控制對象的傳遞函數(shù)，也沒有具體的實物去獲得相關(guān)傳遞函數(shù)，因此只能通過大量的查找相關(guān)的資料，找到一個相近的系統(tǒng)，在MATLAB軟件的SIMULINK環(huán)境中通過臨界振蕩法去求得PID控制的各參數(shù)，然后不斷修整參數(shù)，直到確定一組比較理想的PID控制參數(shù)。然后在用不同的傳遞函數(shù)去檢驗這組控制參數(shù)的通用性。由于本人最開始在這個確定PID參數(shù)的過程中，不是很明白一些具體的實踐過程，因此迷茫了很久，請教了很多人，浪費(fèi)了大量的時間和人力。但是最終還是在老師和同學(xué)的細(xì)心直到下，找到了正確的方向，基本按要求完成了本次課題。謝辭經(jīng)過幾個月的查資料、整理材料、寫作論文，今天終于可以順利的完成論文的最后的謝辭了，想了很久，要寫下這一段謝詞，表示可以進(jìn)行畢業(yè)答辯了，時光匆匆飛逝，四年多的努力與付出，隨著論文的完成，終于讓我在大學(xué)的生活得以劃下完美的句點。論文得以完成，要感謝的人實在太多了，首先要感李海標(biāo)老師，因為本畢業(yè)設(shè)計是在李海標(biāo)老師的悉心指導(dǎo)下完成的。李海標(biāo)老師淵博的專業(yè)知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠(yuǎn)。李海標(biāo)老師指引我的畢業(yè)設(shè)計的著手方向和架構(gòu)，并對本論文初稿進(jìn)行逐字批閱，指正出其中誤謬之處，使我有了思考的方向，他的循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪，他的嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)，將一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣。李海標(biāo)老師要指導(dǎo)很多同學(xué)的畢業(yè)設(shè)計，加上本來就有的教學(xué)任務(wù)，工作量之大可想而知，但在一次次的答疑中，詳細(xì)得到老師的指導(dǎo)給了我深刻的印象，使我在論文之外明白了做學(xué)問所應(yīng)有的態(tài)度。論文的順利完成，也離不開其它各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。在整個的畢業(yè)設(shè)計中，各位老師、同學(xué)和朋友積極的幫助我查資料和提供有利于畢業(yè)設(shè)計動手方向的建議和意見，在他們的幫助下，設(shè)計得以不斷的完善，最終幫助我完整的寫完了整個論文。另外，要感謝在大學(xué)期間所有傳授我知識的老師，