基于S7-200液位過程控制系統(tǒng)設(shè)計-論文(含梯形圖)

摘要基于西門子PLC變頻控制系統(tǒng)，采用西門子S7-200PLC,其擴(kuò)展輸入模塊EM231，模擬輸出模塊EM232，利用其內(nèi)部的PID控制指令，配合三菱D700系列變頻器FR-D720S-0.4K-CHT和電機(jī)，同時采用壓力變送器來檢測管網(wǎng)壓力，構(gòu)成閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。變頻技術(shù)是一種新型的、成熟的交流電機(jī)無級調(diào)速驅(qū)動技術(shù)，變頻器的作用是為電機(jī)提供可變頻率的電源，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無級調(diào)速，從而實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓連續(xù)變化。可編程控制器〔ProgrammableLogicController，PLC〕是近幾十年開展起來的一種新型的、非常有用的工業(yè)控制裝置，作為工業(yè)自動控制的核心控制局部，使系統(tǒng)的控制精度更高、反響速度更快、系統(tǒng)穩(wěn)定性更強(qiáng)。在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，已成為當(dāng)代工業(yè)自動化的主要控制裝置之一。液位控制是工業(yè)控制中的一個重要問題，針對液位控制過程中存在大滯后、時變、非線性的特點(diǎn)，在液位控制系統(tǒng)設(shè)計中采用PLC內(nèi)部數(shù)字PID控制器，進(jìn)行輸入量的歸一化轉(zhuǎn)換，PID計算，輸出量轉(zhuǎn)換工程量等操作。促進(jìn)工業(yè)液位控制向著智能控制的方向開展。關(guān)鍵詞：PLC、PID控制、閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)、變頻、模擬信號采集目錄1緒論11.1課題的提出11.2PLC液位控制系統(tǒng)的概述及開展11.3課題研究的內(nèi)容與目的22PLC液位控制系統(tǒng)的總體設(shè)計32.1S7-200PLC的概述3STEP7-Micro/WIN簡介52.1.2PLC內(nèi)置PID模塊控制指令應(yīng)用82.2建立液位控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)122.2.1硬件組成122.2.2控制方法及實(shí)現(xiàn)的功能132.2.3軟件設(shè)計142.3PID回路輸入變量的轉(zhuǎn)化與標(biāo)準(zhǔn)化142.4液位控制系統(tǒng)PLC程序設(shè)計163系統(tǒng)調(diào)試174.1液位控制系統(tǒng)反響極性確定174.2液位控制系統(tǒng)的控制指標(biāo)17附錄1182結(jié)論36參考文獻(xiàn)：37致謝381緒論1.1課題的提出近幾十年來，自動控制系統(tǒng)已被廣泛使用，在其研究與開展上也已趨于完備，而控制的概念更是應(yīng)用在許多生活周圍的事物。在人們生活以及工業(yè)生產(chǎn)等諸多領(lǐng)域經(jīng)常涉及到液位和流量的控制問題，液位控制系統(tǒng)已是一般工業(yè)界所不可缺少，例如居民生活用水的供給,飲料、食品加工,溶液過濾,化工生產(chǎn)等多種行業(yè)的生產(chǎn)加工過程,通常需要使用蓄液池,蓄液池中的液位需要維持適宜的高度,既不能太滿溢出造成浪費(fèi),也不能過少而無法滿足需求。假假設(shè)我們能使用此系統(tǒng)來自動維持液位的高度，那么工作人員便可輕易的在操作室獲知整個設(shè)備的儲水狀況，因此液面高度是工業(yè)控制過程中一個重要的參數(shù)，特別是在動態(tài)的狀態(tài)下，采用適合的方法對液位進(jìn)行檢測、控制，不僅能得到很好的效果，而且提升了工作效率。在液位控制系統(tǒng)中采用PLC作為控制器，可以代替大量繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制，相對傳統(tǒng)液位控制大幅降低了能耗。而且可以在惡劣的工業(yè)環(huán)境中使用，加強(qiáng)了操作人員的平安系數(shù)，同時提高了工作效率。而PID控制〔比例、積分和微分控制〕是目前采用最多的控制方法，在液位控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了液位模擬量的數(shù)字PID控制，從而使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和平安性大大提高。不但大大減低工作人員的危險性，還降低了工作強(qiáng)度。因此，液位自動控制系統(tǒng)對降低能耗、節(jié)約本錢、提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，在現(xiàn)代工業(yè)液位控制中具有非常重要的意義。1.2PLC變頻控制系統(tǒng)的概述及開展在工業(yè)工程生產(chǎn)過程控制中，如液位控制等，有許多元器件需要很精確的控制，并且在生產(chǎn)過程中，為了方便系統(tǒng)的維護(hù)，往往需要隨時知道各個關(guān)鍵部件的運(yùn)行狀況，以便工作人員進(jìn)行維護(hù)，而在生產(chǎn)設(shè)備中安裝大量的傳感器顯然會增加無謂的本錢，這時我們就需要一種即可以精確的控制生產(chǎn)設(shè)備，有可以隨時可以監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的控制設(shè)備。繼電器在工業(yè)過程控制中是經(jīng)常用到的執(zhí)行元件，但是我們對繼電器發(fā)出命令后，如果想知道它的運(yùn)行狀態(tài)等信息就無能為力了，而且繼電器有機(jī)械磨損、老化和容易受環(huán)境影響的不利因素，今年來計算機(jī)技術(shù)的飛速開展，使計算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，從而使控制技術(shù)的功能發(fā)生了飛躍。尤其是可編程控制器〔PLC〕的出現(xiàn)，使得更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計、仿真量運(yùn)算、PID功能及極高的性價比的控制系統(tǒng)成為可能，同時也奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。這個時期可編程控制器開展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個階段的另一個特點(diǎn)是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。目前可編程控制器PLC主要是朝著小型化、廉價化、標(biāo)準(zhǔn)化、高速化、智能化、大容量化、網(wǎng)絡(luò)化的方向開展。與計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，形成工業(yè)控制系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)DCS〔DistributedControlSystem〕、現(xiàn)場總總線控制系統(tǒng)FCS(FieldbusControlSystem)、這將使PLC功能更強(qiáng)，可靠性更高，使用更方便，適用面更廣。1.3課題研究的內(nèi)容與目的PLC變頻控制系統(tǒng)中，主要是對一水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計過程，涉及到液位的動態(tài)控制、控制系統(tǒng)的建模、PLC控制、PID算法、傳感器和調(diào)節(jié)閥等一系列的知識。作為單容水箱液位的控制系統(tǒng)，控制方式采用了PID算法，控制核心為S7-200系列的CPU226以及PLC內(nèi)部A/D、D/A轉(zhuǎn)換模塊，檢測元件為擴(kuò)散硅壓力傳感器，執(zhí)行器為三菱變頻器D400。通過以上的器件設(shè)備、PID控制算法和PC編程軟件等，實(shí)現(xiàn)對液位的自動控制。本課題研究內(nèi)容：〔1〕通過PLC實(shí)現(xiàn)PID控制器〔2〕對輸入變量的轉(zhuǎn)換與歸一化〔3〕熟悉力控組態(tài)軟件的使用〔4〕實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對液位的實(shí)時監(jiān)控2PLC液位控制系統(tǒng)的總體設(shè)計隨著我國科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的不斷開展，社會高度信息化，新的高科技技術(shù)不斷應(yīng)用到各個方面中，使得智能化已成為一種開展的必然趨勢。智能化也往往是從設(shè)備自動控制系統(tǒng)開始?？删幊炭刂破鳌睵rogrammableLogicController,PLC〕是以微處理器為根底，綜合了計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)等現(xiàn)代科技而開展起來的一種新型工業(yè)自動裝置，是將計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域的新產(chǎn)品。2.1S7-200PLC的概述可編程控制器是計算機(jī)家族中的一員，是在繼電器控制和計算機(jī)控制的根底上開發(fā)的產(chǎn)品，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的以微處理器為核心，把自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器〔ProgrammableLogicController〕，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的開展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，還可以進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和模擬量控制等，因此，美國電器制造協(xié)會〔NEMA〕于1980年正式將這種裝置命名為可編程控制器〔ProgrammableController〕，簡稱PC。但是為了防止與個人計算機(jī)〔PersonalComputer〕的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。PLC工作原理PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)〞的方式進(jìn)行工作的。即在PLC運(yùn)行時，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號〔或地址號〕作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，那么從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，在PLC中用戶程序按先后順序從放，CPU從第一條指令開始執(zhí)行程序，直到遇到結(jié)束符號后又返回到第一條，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，一般而言，PLC的掃描過程分為內(nèi)部處理〔自診斷〕、通信操作、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等幾個階段。全過程掃描一次所需的時間為掃描周期。當(dāng)PLC處于停止〔STOP〕狀態(tài)時〔自診斷〕、通信操作、輸入采樣、執(zhí)行用戶程序、輸出刷新，一直循環(huán)掃描工作。PLC在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入各對應(yīng)的輸入狀態(tài)存放器中，即刷新輸入。隨即關(guān)閉輸入端口，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)算和處理后，其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)存放器中，輸出狀態(tài)存放器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。輸出刷新階段：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)存放器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，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)備工作。S7-200系列PLCS7-200系列PLC是一類小型PLC，其外觀如圖2-2所示。由于S7-200系列PLC具有緊湊的設(shè)計、良好的擴(kuò)展性、低廉的價格和強(qiáng)大的指令系統(tǒng)，使得它能近乎完美地滿足小規(guī)模的控制要求，適用于各行各業(yè)、各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)，皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。另外，其豐富的CPU類型及電壓等級，使其在解決用戶的自動化問題時，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。1.S7-200PLC的結(jié)構(gòu)S7-200系列PLC將一個微處理器〔CPU〕、假設(shè)干I/O點(diǎn)和一個集成電源集成在一個緊湊的機(jī)殼內(nèi)，統(tǒng)稱為CPU模塊，其外形如圖2-1所示。圖2-1S7-200CPU222其硬件組成如下：電源及輸出端子：連接輸出器件及電源用的接線端子位于機(jī)箱頂部。輸入端子及傳感器電源：位于機(jī)身底部端子蓋內(nèi)。狀態(tài)指示燈：位于機(jī)身左側(cè)，顯示CPU的工作方式、本機(jī)I/O的狀態(tài)及系統(tǒng)錯誤狀態(tài)。存儲卡〔EEPOM卡〕可以存儲CPU程序。RS-485的串行通信端口：位于機(jī)身的左下部，是PLC主機(jī)實(shí)現(xiàn)人-機(jī)對話、機(jī)-機(jī)對話的通道，實(shí)現(xiàn)PLC與上位計算機(jī)的連接，實(shí)現(xiàn)PLC與PLC、編程器、彩色圖形顯示器、打印機(jī)等外部設(shè)備的連接。擴(kuò)展接口、模式選擇開關(guān)、模擬量電位器：位于機(jī)身中部右側(cè)前蓋下。擴(kuò)展接口提供PLC主機(jī)與輸入、輸出擴(kuò)展模塊的借口，做擴(kuò)展系統(tǒng)之用，主機(jī)與擴(kuò)展模塊之間由導(dǎo)軌固定，并用擴(kuò)展電纜連接；模式選擇開關(guān)具有RUN、STOP及TERM等3種狀態(tài)；模擬量電位器可用于定時器的外設(shè)定及脈沖輸出等場合。STEP7-Micro/WIN簡介STEP7-Micro/WIN是S7-200系列PLC的編程軟件，運(yùn)行在32位Windows操作系統(tǒng)下〔Windows95以后的微軟視窗操作系統(tǒng)〕。它功能強(qiáng)大，為用戶開發(fā)、編輯和監(jiān)控自己的應(yīng)用程序提供了良好的編程環(huán)境。它是西門子S7-200用戶悄可缺少的開發(fā)工具。除此之外，要對S7-200進(jìn)行實(shí)際的編程和調(diào)試，必須在運(yùn)行編程軟件的計算機(jī)和S7-200CPU間配備以下設(shè)備中的一種：〔1〕一條PC/PPI電纜或PPI多主站電纜，其價格廉價，用得最多?！?〕一塊插在個人計算機(jī)中的通信處理器〔CP〕卡和MPI〔多點(diǎn)接口〕電纜。STEP7-Micro/WIN32的根本功能是協(xié)助用戶開發(fā)應(yīng)用軟件。在STEP7-Micro/WIN32環(huán)境下可創(chuàng)立用戶程序，修改和編輯原有的用戶程序，實(shí)現(xiàn)用戶所編輯程序的管理。該軟件還具有語法檢查功能，可在編程中檢查用戶程序的語法錯誤。利用該軟件的監(jiān)控功能還能實(shí)現(xiàn)用戶程序的調(diào)試及監(jiān)控。1.軟件的根本功能STEP7-Micro/WIN是在Windows平臺上運(yùn)行的SIMATICS7-200PLC編程軟件，簡單、易學(xué)，能夠解決復(fù)雜的自動化任務(wù)。適用于所有SIMATICS7-200PLC機(jī)型的軟件編程。支持梯形圖〔LAD〕、指令表〔STL〕和功能塊圖〔FBD〕等3種編程語言，可以在三者之間隨時切換。STEP7-Micro/WIN提供軟件工具幫助用戶調(diào)試和測試程序。這些特征包括：監(jiān)視S7-200正在執(zhí)行的用戶程序狀態(tài)；為S7-200指定運(yùn)行程序的掃描次數(shù)；強(qiáng)制變量值等。指令向?qū)Чδ馨ǎ篜ID自整定界面；PLC內(nèi)置脈沖串輸出〔PTO〕和脈寬調(diào)制〔PWM〕指令向?qū)?；?shù)據(jù)記錄向?qū)?；配方向?qū)А３酥猓撥浖€具有運(yùn)動控制、PID自整定等其他功能。2.工程及其組件STEP7-Micro/WIN把每個實(shí)際的S7-200系統(tǒng)的用戶程序、系統(tǒng)設(shè)置等保存在一個工程〔Project〕文件中，擴(kuò)展名為.mwp。翻開一個.mwp文件就翻開了相應(yīng)的工程工程。如圖2-2所示的是V4.0版編程軟件的主界面，其中的“工程〞中包括以下根本組件。圖2-2PLC編程主界面程序塊程序塊有可執(zhí)行文件的代碼和注釋組成，可執(zhí)行的代碼由主程序〔OB1〕、可選的子程序和中斷程序組成。代碼被編譯并下載到PLC，注釋被忽略。數(shù)據(jù)塊顯示數(shù)據(jù)塊的內(nèi)容。由數(shù)據(jù)〔變量存儲器的初始值〕和注釋組成。數(shù)據(jù)被編譯并下載到PLC，注釋被忽略。用戶可以在該窗口設(shè)置和修改變量存儲區(qū)各個類型存儲區(qū)的變量值。系統(tǒng)塊系統(tǒng)塊用來設(shè)置系統(tǒng)的參數(shù)，例如密碼、STOP模式時PLC的輸出狀態(tài)〔輸出表〕等，以適應(yīng)具體應(yīng)用。系統(tǒng)塊需經(jīng)編譯和下載到CPU內(nèi)才起作用。符號表符號表允許程序員用符號來代替存儲器的地址，符號地址便于記憶，使程序更容易理解。程序編譯后下載到PLC時，所有的符號地址被轉(zhuǎn)換為絕對地址，符號表中國信息不會下載到PLC。狀態(tài)表狀態(tài)表用來觀察程序執(zhí)行時指定的變量的狀態(tài)，狀態(tài)表并不下載到PLC，僅僅是監(jiān)控用戶程序運(yùn)行情況的一種工具。交叉引用表交叉引用表提供3個方面的參考信息：交叉引用信息、字節(jié)使用情況信息和位使用情況信息。交叉引用表不下載到PLC，程序編譯成功后才能看到交叉引用表的內(nèi)容。使用編程軟件主界面中瀏覽條上的“檢視〞按鈕，可以查看工程的各個組件，并且在它們之間切換。3．設(shè)置編程計算機(jī)與CPU通信〔1〕硬件連接建立編程計算機(jī)〔主站〕與S7-200CPU〔從站〕的通信，可通過支持PPI協(xié)議的編程電纜和PLC進(jìn)行上傳、下載程序來實(shí)現(xiàn)，這種方式主要有下面3種形式。通過PC/PPI編程電纜通信。這是單主站模式，一臺PLC和PC直接連接，PC接口為RS232串口。4．建立和修改PLC通信參數(shù)S7-200CPU提供了多種參數(shù)和選擇設(shè)置以適應(yīng)具體應(yīng)用。建立了計算機(jī)和PLC的在線聯(lián)系，就可以在“系統(tǒng)塊〞窗口內(nèi)對這些參數(shù)和選項(xiàng)進(jìn)行軟件檢查、設(shè)置和修改。單擊瀏覽條中的“系統(tǒng)塊〞圖標(biāo)，將翻開系統(tǒng)塊對話框。如圖2-3所示：設(shè)置完所有的參數(shù)后，單擊工具條中的“下載〞按鈕，把修改后的參數(shù)下載到PLC。只有把修改后的參數(shù)下載到PLC中，設(shè)置的參數(shù)才起作用。圖2-2系統(tǒng)塊參數(shù)設(shè)置2.1.2PLC內(nèi)置PID模塊控制指令應(yīng)用S7-200CPU最多可以支持8個PID控制回路〔8個PID指令功能塊〕。PID是閉環(huán)控制系統(tǒng)的比例〔P〕－積分〔I〕－微分〔D〕控制算法，是根據(jù)設(shè)定值〔給定〕與被控對象的實(shí)際值〔反響〕的差值，按照PID算法計算出控制器的輸出量，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)去影響被控對象的變化。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功能塊，按照PID運(yùn)算規(guī)律，根據(jù)當(dāng)時的給定、反響、比例－積分－微分?jǐn)?shù)據(jù)，計算出控制量。從而抑制系統(tǒng)閉環(huán)內(nèi)的各種因素所引起的擾動，使反響跟隨給定變化。PID功能塊通過一個PID回路表交換數(shù)據(jù)，這個表是在V數(shù)據(jù)存儲區(qū)中的開辟，長度為36字節(jié)。因此每個PID功能塊在調(diào)用時需要指定兩個要素：PID控制回路號以及控制回路表的起始地址〔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功能使用占調(diào)節(jié)范圍百分比的方法抽象地表示被控對象的數(shù)值大小。在實(shí)際工程中，這個調(diào)節(jié)范圍往往被認(rèn)為與被控對象〔反響〕的測量范圍〔量程〕一致。PID功能塊只接受0.0-1.0之間的實(shí)數(shù)〔實(shí)際上就是百分比〕作為反響、給定與控制輸出的有效數(shù)值，如果是直接使用PID功能塊編程，必須保證數(shù)據(jù)在這個范圍之內(nèi)，否那么會出錯。其他如增益、采樣時間、積分時間、微分時間都是實(shí)數(shù)。因此，必須把外圍實(shí)際的物理量與PID功能塊需要的〔或者輸出的〕數(shù)據(jù)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這就是所謂輸入/輸出的轉(zhuǎn)換與標(biāo)準(zhǔn)化處理。PID控制的效果就是看反響〔也就是控制對象〕是否跟隨設(shè)定值〔給定〕，是否響應(yīng)快速、穩(wěn)定，是否能夠抑制閉環(huán)中的各種擾動而回復(fù)穩(wěn)定。要衡量PID參數(shù)是否適宜，必須能夠連續(xù)觀察反響對于給定變化的響應(yīng)曲線；而實(shí)際上PID的參數(shù)也是通過觀察反響波形而調(diào)試的。因此，沒有能夠觀察反響的連續(xù)變化波形曲線的有效手段，就談不上調(diào)試PID參數(shù)。觀察反響量的連續(xù)波形，在本系統(tǒng)設(shè)計中，我們可以通過對組態(tài)王畫面的設(shè)計，在畫面中參加實(shí)時數(shù)據(jù)顯示窗口，并將要顯示的參數(shù)與此窗口連接，即可進(jìn)行觀察。新版編程軟件STEP7-Micro/WINV4.0內(nèi)置了一個PID調(diào)試控制面板工具，具有圖形化的給定、反響、調(diào)節(jié)器輸出波形顯示，可以用于手動調(diào)試PID參數(shù)。對于沒有“自整定PID〞功能的老版CPU，也能實(shí)現(xiàn)PID手動調(diào)節(jié)。PID參數(shù)的取值，以及它們之間的配合，對PID控制是否穩(wěn)定具有重要的意義。這些主要參數(shù)是：比例增益Kc比例局部與誤差同步，它的調(diào)節(jié)作用及時，較積分控制信號的反響快。在誤差出現(xiàn)時，比例控制能立即給出控制信號，使被控量朝誤差減小的方向變化。如果Kc太小，雖然沒有超調(diào)量，系統(tǒng)輸出量變化緩慢，調(diào)節(jié)時間過長。如果閉環(huán)系統(tǒng)中沒有積分作用，比例調(diào)節(jié)存在穩(wěn)態(tài)誤差，穩(wěn)態(tài)誤差與Kc成反比。增大Kc使系統(tǒng)反響靈敏，是長速度加快，且可以減小穩(wěn)態(tài)誤差。但是Kc過大會使超調(diào)量增大，振蕩次數(shù)增加，調(diào)節(jié)時間加長，導(dǎo)致動態(tài)性能變壞，Kc過大甚至?xí)归]環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。如果PID控制器中有積分作用〔如采用PI或PID控制〕，積分能消除階躍輸入的穩(wěn)態(tài)誤差，這時可以將Kc調(diào)得小一些。積分時間Ti積分局部與誤差對時間的積分成正比，因?yàn)榉e分時間Ti在積分項(xiàng)的分母中，Ti越小，積分速度越快，積分作用越強(qiáng)?？刂破髦蟹e分作用與當(dāng)前誤差的大小和誤差的歷史情況〔累加值〕都有關(guān)系，只要誤差不為零，控制器的輸出就會因積分作用而不斷變化，誤差為正時積分項(xiàng)不斷增大，反之不斷減小。積分項(xiàng)有減小誤差的作用，一直要到系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，這時誤差恒為零，比例局部和微分局部均為零，積分局部才不再變化，并且剛好等于穩(wěn)態(tài)時需要的控制器的輸出值。因此積分局部作用是消除穩(wěn)態(tài)誤差和提高控制精度，積分作用一般是必須的。但是積分作用具有滯后特性，不像比例局部，只要誤差一出現(xiàn)，就立即起作用。積分作用太強(qiáng)會使系統(tǒng)響應(yīng)的動態(tài)性能變差，超調(diào)量增大，甚至使系統(tǒng)不穩(wěn)定。因此積分作用很少單獨(dú)使用，它一般與比例和微分聯(lián)合使用，構(gòu)成PI或PID控制器。PI控制器即克服了單純的比例調(diào)節(jié)有穩(wěn)態(tài)誤差和缺點(diǎn)，又防止了積分響應(yīng)慢、動態(tài)性能不好的缺點(diǎn)，因此廣泛使用。綜上所述，積分作用太強(qiáng)〔即Ti太小〕使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，超調(diào)量增大；積分作用太弱〔即Ti太大〕使系統(tǒng)消除誤差的速度減慢，Ti的值應(yīng)取得適中。微分時間Td微分局部的輸出與誤差的微分〔即誤差的變化速率〕成正比，反映了被控量變化的趨勢其作用是阻礙被控量的變化。在圖中啟動過程的上升階段，當(dāng)c(t)<c(∞)時被控量尚感未超過其穩(wěn)態(tài)值，超調(diào)量還沒有出現(xiàn)。但是因?yàn)檎`差e(t)不斷減小，誤差的微分和控制器輸出的局部為負(fù)，減小了控制器的輸出量，相當(dāng)于提前給出制動作用，以阻礙被控量的上升，所以可以減少超調(diào)量。因此微分控制具有超前和預(yù)測的特性，在超調(diào)量出現(xiàn)之前，就能提前給出控制作用。微分時間Td表示了微分作用的強(qiáng)弱，Td越大，微分作用越強(qiáng)。但是Td太大可引起頻率較高的振蕩，或使被控量接近穩(wěn)態(tài)值時變化緩慢。這是因?yàn)榻咏€(wěn)態(tài)值時，誤差很小，比例局部消除誤差的能力很弱。因?yàn)槲⒎志植刻珡?qiáng)，抵抗了被控量上升，導(dǎo)致被控量上升極為緩慢，到達(dá)穩(wěn)態(tài)的時間過長。如果微分時間設(shè)置為0，微分局部將起不到作用。采樣周期Ts采樣同期Ts越小，采樣值越能反映模擬量的變化情況。但是Ts太小會增加CPU的運(yùn)算工作量，相鄰兩次采樣的差值幾乎沒有什么變化，將使PID控制器輸出的微分局部接近為零，所以也不宜將Ts取得過小。確定采樣周期時，應(yīng)保證在被控量迅速變化時〔如啟動過程中的上升段〕能有足夠多的采樣點(diǎn)數(shù)，以保證不會因采樣點(diǎn)過稀而喪失被采集的模擬量中的重要信息。PID回路指令PID指令〔如圖2-4〕中的TBL是回路表的起始地址，LOOP是回路的編號〔0~7〕。不同的PID指令不能使用相同的回路編號。功能：用回路表中的輸入信息和組態(tài)信息，進(jìn)行PID運(yùn)算。回路表的起始地址TBL：VB；回路號LOOP：0～7的常數(shù)。圖2-4PID指令PID調(diào)節(jié)時閉環(huán)模擬量控制的傳統(tǒng)調(diào)節(jié)方式，其控制的原理基于式2-1?！?-1〕式中：M〔t〕——PID回路的輸出，是時間的函數(shù)；Kc——PID回路的增益；e〔t〕——PID回路的偏差〔給定值與過程變量之差〕；Mo——PID回路的初始值；為了能讓數(shù)字計算機(jī)處理這個控制算式，連續(xù)算式必須離散化為周期采樣偏差算式，才能用來計算輸出值。將式2-1離散化，第n次采樣時控制器的輸出為：QUOTEQUOTE〔2-2〕基于PLC的閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖2-5所示，圖中虛線局部在PLC內(nèi)。圖2-5PLC閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖S7-200的PID指令使用一個存儲回路參數(shù)的回路表，該表的長度為36個字節(jié)，包括回路的根本參數(shù)。PID控制回路的選擇在許多控制系統(tǒng)中，只需要一種或兩種回路控制類型。例如，只需要比例回路或比例積分回路。通過設(shè)置常量參數(shù)，可選擇需要的回路控制類型。如果不需要比例回路，但需要積分或微分回路，可把比例增益Kc設(shè)為0.0。如果不需要積分回路，可以把積分時間Ti設(shè)為無窮大。即使沒有積分作用，積分相還是不為零，因?yàn)橛谐踔礛X。如果不需要微分回路，可以把微分時間Td置為零。表2-1PID回路表：參數(shù)偏移地址數(shù)據(jù)格式I/O類型描述過程變量PVn給定值SPn輸出值Mn增益Kc采樣時間Ts積分時間Ti微分時間Td上一次積分值MX上一次過程變量PVn-1048121620242832雙字，實(shí)數(shù)雙字，實(shí)數(shù)雙字，實(shí)數(shù)雙字，實(shí)數(shù)雙字，實(shí)數(shù)雙字，實(shí)數(shù)雙字，實(shí)數(shù)雙字，實(shí)數(shù)雙字，實(shí)數(shù)III/OIIIII/OI/O過程變量，0.0～1.0給定值，0.0～1.0輸出值，0.0～1.0比例常數(shù)，正、負(fù)單位為s，正數(shù)單位為min，正數(shù)單位為min，正數(shù)積分相前值，0.0～1.0最近一次PID變量值2.2建立液位控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單容液位控制系統(tǒng)控制框圖如以下圖2-6所示：其中A/D轉(zhuǎn)換、PID調(diào)節(jié)、D/A轉(zhuǎn)換等運(yùn)算都是在PLC內(nèi)部執(zhí)行，同時為上位機(jī)提供可用的數(shù)據(jù)，用以顯示。上位機(jī)也可對相應(yīng)的地址進(jìn)行賦值，來設(shè)定相關(guān)參數(shù)。圖2-6單容液位系統(tǒng)控制框圖2.2.1硬件組成液位控制系統(tǒng)組成局部由硬件和軟件兩局部組成，硬件有水槽、擴(kuò)散硅壓力變送器、電動調(diào)節(jié)閥、S7-200PLC及模擬量擴(kuò)展模塊EM235、預(yù)裝有組態(tài)王的PC?！?〕水槽裝置〔被控對象〕水槽有一個入水口，一個出水口，一個壓力引水口。水槽用擋板分隔為假設(shè)干局部，使可調(diào)節(jié)擋板兩邊的液位互相流動，形成類似于連通器的形式，以至使得引壓槽內(nèi)的壓力變化相對穩(wěn)定，從而使壓力變送器采集到得數(shù)據(jù)較準(zhǔn)確，減小了對PID運(yùn)算的擾動量?！?擴(kuò)散硅差壓變送器，壓力變送器的主要參數(shù)，擴(kuò)散硅壓力變送器輸出4mA～20mA信號?！?〕電動執(zhí)行器〔變頻器〕〔4〕西門子S7-200PLC及擴(kuò)展模塊EM231，EM232——主要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、A/D轉(zhuǎn)換、PID運(yùn)算、D/A轉(zhuǎn)換?！?〕水泵--向水槽供水提供原動力.2.2.2控制方法及實(shí)現(xiàn)的功能單容上水箱液位PID控制結(jié)構(gòu)示意圖如2-7所示。圖2-7單容上水箱液位PID單回路控制示意圖系統(tǒng)檢測點(diǎn)清單如表2-2所示。表2-2單容上水箱液位調(diào)節(jié)閥PID單回路控制檢測點(diǎn)清單序號位號或代號設(shè)備名稱用途原始信號類型工程量12FV101LT103電動調(diào)節(jié)閥壓力變送器閥位控制上水箱液位2～10VDC4～20mADCAOAI0～100％2.5kPa注：為了使系統(tǒng)監(jiān)控方便，最終信號全部為2-10V信號。水介質(zhì)由泵P102從水箱V104中加壓獲得壓力，經(jīng)由調(diào)節(jié)閥FV101進(jìn)入水箱V103，通過擋板QV116回流至水箱V104而形成水循環(huán)；其中，水箱V103的液位由LT103測得，用調(diào)節(jié)擋板QV116的開啟程度來模擬負(fù)載的大小。本論文為定值自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，F(xiàn)V101為操縱變量，LT103為被控變量，采用PID調(diào)節(jié)來完成。手/自動無擾切換所謂手/自動無擾切換就是在進(jìn)行手動到自動或自動到手動的切換時，無須由人工進(jìn)行手動輸出控制信號與自動輸出控制信號之間的對位平衡操作，就可以保證切換時不會對執(zhí)行器機(jī)構(gòu)的現(xiàn)有位置產(chǎn)生擾動。S7-200PID回路沒有內(nèi)裝模式控制，只有在使能位進(jìn)入PID方框時才執(zhí)行PID計算。因此，循環(huán)執(zhí)行PID計算時存在“自動〞模式；不執(zhí)行PID計算時存在“手動〞模式。PID指令有一個使能位記錄位，與計數(shù)器指令類似。該指令使用該記錄位檢測0至1使能位轉(zhuǎn)換，當(dāng)檢測到這種轉(zhuǎn)換時，將執(zhí)行一系列運(yùn)算，提供從手動控制到自動控制的順利轉(zhuǎn)變。為了順利轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣幽Ｊ娇刂?，在轉(zhuǎn)換至自動控制之前由手動控制的輸出值必須作為Mn寫入回路表中對應(yīng)Mn的地址中。PID指令對回路表中的數(shù)值執(zhí)行以下運(yùn)算，以確保檢測到0至1使能位轉(zhuǎn)換時從手動控制順利轉(zhuǎn)換成自動控制：1〕使設(shè)定值〔〕等于進(jìn)程變量〔〕；2〕使上一次進(jìn)程變量〔〕等于進(jìn)程變量〔〕；3〕使輸出初始值〔MX〕等于輸出值〔〕。2.2.3軟件設(shè)計軟件設(shè)計主要包括兩局部內(nèi)容：第一：組態(tài)軟件的使用，創(chuàng)立一個單容液位控制畫面，畫面的主要內(nèi)容有：水箱的控制，主要實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的歸一化與PID算法。第二：通過STEP7-Micro/WIN4.0編寫PLC程序；實(shí)現(xiàn)可編程邏輯控制器對液位的控制，主要實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的歸一化與PID算法。2.3PID回路輸入變量的轉(zhuǎn)化與標(biāo)準(zhǔn)化PID回路有兩個輸入量，即給定值〔SP〕與過程變量〔PV〕。在實(shí)際應(yīng)用中，給定值〔SP〕與過程變量〔PV〕均為實(shí)際數(shù)值，其大小、范圍和工程單位可能不同。將這些實(shí)際數(shù)值用于PID指令之前，必須將其轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)化小數(shù)表示法。方法如下：第一步是將實(shí)際值從16位整數(shù)數(shù)值轉(zhuǎn)換成浮點(diǎn)數(shù)，然后將小數(shù)數(shù)值表示轉(zhuǎn)換成0.0~1.0之間的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值。轉(zhuǎn)化公式如式2-3(2-3)式中Rnorm——工程實(shí)際的歸一化值；Rraw——工程實(shí)際值的實(shí)數(shù)形式值，未歸一化處理；Offset——調(diào)整值。標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)數(shù)又分為單極性〔以0.0為起點(diǎn)在0.0和1.0之間變化〕和雙極性〔圍繞0.5上下變化〕兩種。對于單極性O(shè)ffset為0.0，雙極性O(shè)ffset為0.5；由于擴(kuò)散硅壓力變送器的輸出信號為4mA~20mA，也就是說PID最小輸入值為4，那么對應(yīng)的調(diào)整值為6400。Span——值域大小，可能的最大值減去可能的最小值，單極性為32，000〔典型值〕，雙極性為64，000〔典型值〕。由于調(diào)整值不為0，在系統(tǒng)中Span=32000-6400=25600。PID采樣輸入值A(chǔ)IW0由整數(shù)轉(zhuǎn)換為雙整數(shù)，然后減去調(diào)整值Offset〔6400〕，再由雙整數(shù)轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù)除以值域〔25600〕，即為工程實(shí)際的歸一化值，梯形圖如圖2-8所示?；芈份敵鲛D(zhuǎn)換成按工程量標(biāo)定的整數(shù)值回路輸出值一般是控制變量，也是一個標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)數(shù)運(yùn)行的結(jié)果。這一結(jié)果同樣也要用程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為相應(yīng)的16位整數(shù)，然后周期性的傳送到AQW輸出，用以驅(qū)動模擬量的負(fù)載〔電動調(diào)節(jié)閥〕。這一過程，是給定值或過程變量的標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換的逆過程。圖2-8輸入模擬量的數(shù)值轉(zhuǎn)換把回路輸出轉(zhuǎn)換成工程量標(biāo)定的實(shí)數(shù)，公式2-4所示?！?-4〕式中Rscal——按工程量標(biāo)定的實(shí)數(shù)格式的回路輸出；Mn——回路輸出的歸一化實(shí)數(shù)值；這一過程可以用下面的梯形圖完成，如圖2-9。圖中VD416為回路輸出值。其中主要用到得指令是：運(yùn)算指令、轉(zhuǎn)換指令、傳遞指令等。圖2-9輸出轉(zhuǎn)換成按工程量標(biāo)定值2.4液位控制系統(tǒng)PLC程序設(shè)計S7-200液位控制系統(tǒng)框圖如圖2-10所示，虛線局部在PLC內(nèi)部。圖2-10PLC液位閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖編寫程序并進(jìn)行調(diào)試在PID指令框中輸入的表格〔TBL〕起始地址為首地址，回路表分配八十個字節(jié)。S7-200的PID指令引用一個包含回路參數(shù)的回路表，此表起初的長度為36個字節(jié)。在增加了PID自動調(diào)諧后，回路表現(xiàn)已擴(kuò)展到80個字節(jié)，PID回路表如表2-1所示。液位控制系統(tǒng)PLC設(shè)計流程圖如圖2-11所示〔1〕主程序〔main〕主程序要完成任務(wù)有：1〕調(diào)用輸入子程序〔SBR0〕，進(jìn)行采集PV信號，同時設(shè)定SP值；2〕調(diào)用初始化子程序〔SBR_1〕，在PLC運(yùn)行的第一個掃描周期，完成PID參數(shù)初始化，開始進(jìn)行PID計算；3〕調(diào)用子程序〔SBR_2〕，將PID計算結(jié)果送出，是電動調(diào)節(jié)閥動作；圖2-11PLC程序流程圖〔2〕輸入模擬量的數(shù)值轉(zhuǎn)換子程序〔SBR_0〕用EM235測量的模擬值，在PLC中PID單極性值域范圍為0～32000，而PLC中的PID回路表PV值的范圍為0.0～1.0的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值，所以要利用PID指令，必須將工程實(shí)際值標(biāo)準(zhǔn)化。并且進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為上位機(jī)可以顯示的數(shù)值〔百分制〕。梯形圖如圖2-12所示?！?〕參數(shù)初始化子程序〔SBR_1〕參數(shù)初始化子程序是初始化PID參數(shù)，同時使能定時中斷0，設(shè)置定時中斷時間為100ms，將定時中斷事件與INT_0子程序關(guān)聯(lián)。梯形圖如圖2-13所示〔4〕輸出模擬量的數(shù)值轉(zhuǎn)換子程序〔SBR_2〕在對模擬量進(jìn)行PID運(yùn)算后，對輸出的控制作用是在[0～1]范圍的標(biāo)準(zhǔn)化值，為能夠驅(qū)動實(shí)際的驅(qū)動裝置，必須將其轉(zhuǎn)換成工程實(shí)際值，轉(zhuǎn)換公式為2-4。梯形圖如圖2-14所示。圖2-12輸入模擬量的數(shù)值轉(zhuǎn)換子程序圖2-13參數(shù)初始化子程序圖2-14輸出模擬量的數(shù)值轉(zhuǎn)換子程序〔5〕定時中斷子程序〔INT_0〕完成輸入/輸出模擬量的數(shù)值轉(zhuǎn)換，更新輸入/輸出，根據(jù)手自動控制位，決定執(zhí)行方式，發(fā)起新一次的PID計算，并保持手動/自動無擾切換。3液位過程控制系統(tǒng)的組態(tài)界面及動畫連接3.1創(chuàng)立組態(tài)畫面進(jìn)入開發(fā)系統(tǒng)后，可以為每個工程建立無限數(shù)目的畫面，在每個畫面上可以組態(tài)相互關(guān)聯(lián)的靜態(tài)或動態(tài)圖形，這些畫面是由開發(fā)系統(tǒng)提供的豐富的圖形對象組成的。開發(fā)系統(tǒng)提供了文本、直線、矩形、圓角矩形、圓形、多邊形等根本圖形對象，同時還提供了增強(qiáng)型按鈕、實(shí)時\歷史趨勢曲線、實(shí)時\歷史報警、實(shí)時\歷史報表等組件，開發(fā)系統(tǒng)還提供了在工程窗口中復(fù)制、刪除、對齊、打成組等編輯操作，提供對圖形對象的顏色、線型、填充屬性等操作工具。力控開發(fā)系統(tǒng)提供的上述多種工具和圖形，方便用戶在組態(tài)工程時建立豐富的圖形界面。3.1.1創(chuàng)立窗口創(chuàng)立窗口的方法有三種，分別是：〔1〕選擇菜單命令“文件[F]/新建〞〔2〕在標(biāo)準(zhǔn)工具欄上，單擊按鈕〔3〕在工程工程導(dǎo)航欄上，選中“窗口〞項(xiàng)，單擊右鍵。創(chuàng)立窗口對話框如圖3-1所示。圖3-1新建窗口對話框1．窗口名字輸入窗口名稱，這個名稱將作為新窗口的標(biāo)題在開發(fā)系統(tǒng)上顯示。名稱的長度最大為64個字符。窗口名字屬性只在界面創(chuàng)立時可設(shè)。2．說明輸入與窗口相關(guān)的說明文字〔可選〕。3．背景色“背景色〞顏色框中顯示的顏色為新建窗口當(dāng)前的背景色，單擊顏色框會彈出調(diào)色板?？蔀榇翱谶x擇背景色。4．窗口風(fēng)格1)顯示風(fēng)格〔1〕覆蓋窗口〔2〕彈出式窗口〔3〕頂層窗口〔4〕隱藏窗口2〕邊框風(fēng)格〔1〕無邊框〔2〕細(xì)邊框〔3〕粗邊框3〕標(biāo)題4〕系統(tǒng)菜單5〕禁止移動6〕全屏顯示7〕帶有滾動條8〕翻開其他窗口時自動關(guān)閉9〕失去輸入焦點(diǎn)時自動關(guān)閉10〕使用高級緩緩存6.1.2圖庫在工程應(yīng)用開發(fā)的過程中，使用圖庫對界面的圖形畫面可以節(jié)省大量時間，同時，使用圖庫中的對象易于使用便于配置。1．翻開圖庫圖庫的操作方式有：〔1〕選擇菜單命令“工具[T]/圖庫[C]〞。〔2〕選擇工程工程導(dǎo)航欄中的圖庫。2．圖庫的分類圖庫中包括精靈圖庫和標(biāo)準(zhǔn)圖庫兩局部?！?〕精靈圖庫是指包含由系統(tǒng)預(yù)先定義的動畫連接，具備特定動畫效果。它的圖形是“矢量〞的，任意放大和縮小不會失真，同時精靈圖庫中的圖形對象的動畫定義可以直接進(jìn)行變量選取?！?〕標(biāo)準(zhǔn)圖庫由假設(shè)干簡單圖形對象組成，是用力控中的圖形開發(fā)工具進(jìn)行繪制，然后打成單元或智能單元，以任意進(jìn)行縮放處理，也可以打散單元進(jìn)行處理。力控的子圖庫中提供了包括控制按鈕、指示表、閥門、電機(jī)、泵、管路和其它標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)元件在內(nèi)的數(shù)千個子圖。工程人員可以從子圖庫中取出子圖加到自己的應(yīng)用中，并按照需要任意調(diào)整大小。3．圖庫中的對象點(diǎn)擊進(jìn)入圖庫對話框，如圖3-2所示。圖3-2圖庫對話框圖庫是用計算機(jī)語言編寫的一局部組件，它們的文件是以dll為后綴的，它的圖形是一個“矢量〞的，任意放大和縮小不會失真，同時子圖精靈的動畫定義可以直接進(jìn)行變量選取。6.2液位控制系統(tǒng)組態(tài)界面6.2.1液位控制系統(tǒng)組態(tài)界面要求要求設(shè)計液位控制系統(tǒng)組態(tài)界面，系統(tǒng)包含泵、水罐、出水閥各一個，報警指示燈能指示液位報警狀態(tài)，可以進(jìn)行系統(tǒng)手動運(yùn)行與自動運(yùn)行的切換按鈕，可以手動啟動水泵的開關(guān)等。設(shè)計界面效果如圖3-3所示。圖3-3液位控制系統(tǒng)組態(tài)界面1．在工程工程的窗口項(xiàng)上右鍵單擊鼠標(biāo)，在右鍵菜單中選擇新建窗口命令。2．在彈出的新建窗口對話框的窗口名字欄中輸入窗口名字“水罐液位控制〞。3．在工具欄的圖庫按鈕單擊，彈出圖庫窗口。在圖庫中找出所需要的圖元并雙擊鼠標(biāo)，將其添加到窗口組態(tài)界面中。系統(tǒng)所需圖庫如表下所示。表3-1元件庫名圖例水罐罐自動與手動選擇按鈕開關(guān)水泵啟動按鈕開關(guān)水泵泵水罐液位顯示儀表手動液位調(diào)整游標(biāo)報警指示燈報警燈出水閥閥門5．將前面添加的圖庫拜訪在適宜的位置，并在工具箱的根本圖元中選擇標(biāo)簽和立體管道控件。6.3動畫連接在創(chuàng)立圖形對象或文本后，可以通過動畫連接來賦予其“生命〞，通過動畫連接，可以改變對象的外觀，以反映變量點(diǎn)或表達(dá)式值所發(fā)生的變化，動畫功能也就是圖形對象的事件。圖形對象的事件包括鼠標(biāo)動畫、顏色動畫、尺寸動畫、數(shù)值動畫等。6.3.1動畫連接的創(chuàng)立方法創(chuàng)立并選擇連接對象，如線、填充圖形、文本、按鈕、子圖等的動畫連接創(chuàng)立方法有以下幾種：1．先選中圖形對象，然后在屬性設(shè)置導(dǎo)航欄中，點(diǎn)擊按鈕切換到動畫頁，選擇相應(yīng)的動畫功能。2．用鼠標(biāo)右鍵單擊對象，彈出右鍵菜單后選擇其中的“對象動畫〞。3．選中圖形對象后直接按下“Alt+Enter〞鍵。4．雙擊圖形對象。使用后三種方法創(chuàng)立動畫連接，會彈出“動畫連接〞。6.3.2動畫連接的刪除方法選擇存在動畫連接的連接對象，如線、填充圖形、文本、按鈕、子圖等的動畫連接創(chuàng)立方法有以下幾種：1．先選中圖形對象，然后在屬性設(shè)置導(dǎo)航欄中，點(diǎn)擊按鈕切換到動畫頁，然后點(diǎn)擊相應(yīng)的動畫功能后面的下拉框，選擇“刪除動畫連接〞。2．雙擊圖形對象，彈出“動畫連接〞對話框，然后去掉相應(yīng)動畫功能按鈕前復(fù)選框的選擇標(biāo)志就可以了。6.3.3鼠標(biāo)動畫該類動作分為：垂直拖動、水平拖動、窗口顯示、左鍵動作、右鍵菜單、信息提示六大類，圖形對象一旦建立了與鼠標(biāo)相關(guān)的動作的動畫連接，在系統(tǒng)運(yùn)行時當(dāng)對象被鼠標(biāo)選中或拖拽時，動作即被觸發(fā)。1．垂直拖動：拖動連接使圖形對象的垂直位置與變量數(shù)值相關(guān)聯(lián)。變量數(shù)值的改變使圖形對象的位置發(fā)生變化，反之，用鼠標(biāo)拖動圖形對象又會使變量的數(shù)值改變。2．水平拖動：拖動連接使圖形對象的水平位置與變量數(shù)值相關(guān)聯(lián)。變量數(shù)值的改變使圖形對象的位置發(fā)生變化，反之，用鼠標(biāo)拖動圖形對象又會使變量的數(shù)值改變。3．窗口顯示：窗口顯示能使按鈕或其它圖形對象與某一窗口建立連接，當(dāng)用鼠標(biāo)點(diǎn)擊按鈕或圖形對象時，自動顯示連接的窗口。4．左鍵動作：對于選中的圖形對象鼠標(biāo)單擊左鍵時，執(zhí)行在按下鼠標(biāo)、鼠標(biāo)按著周期執(zhí)行、釋放鼠標(biāo)這三個事件的腳本編輯器中的動作程序。5．右鍵菜單：右鍵菜單與“自定義菜單〞中的右鍵彈出菜單配合使用，進(jìn)入運(yùn)行系統(tǒng)后，使鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊該對象時，顯示一列右鍵彈出菜單。6．信息提示：使圖形對象與鼠標(biāo)焦點(diǎn)建立連接，當(dāng)鼠標(biāo)的焦點(diǎn)移動到圖形對象上時，執(zhí)行本動作，可以顯示常量或變量等提示信息。6.3.4顏色動畫該類動作分為：邊線、實(shí)體文本、條件、閃爍、垂直填充、水平填充六大類。顏色變化連接可使圖形對象的線色、填充色、文本顏色等屬性隨著變量或表達(dá)式的值的變化而變化。1．邊線：邊線變化連接是指圖形對象的邊線顏色隨著表達(dá)式的值的變化而變化。2．實(shí)體文本：實(shí)體文本變化連接是指圖形對象的填充色或文本的前景色隨著表達(dá)式的值的變化而變化。3．條件：條件變化連接是指圖形對象的填充色或文本的前景色隨著邏輯表達(dá)式的值的變化而改變。4．閃爍：閃爍連接可使圖形對象根據(jù)一布爾變量或布爾表達(dá)式的值的狀態(tài)而閃爍。閃爍可表現(xiàn)為顏色變化及或隱或現(xiàn)。顏色變化包括填充色、線色的變化。5．垂直填充：垂直填充連接可以使具有填充形狀的圖形對象的填充比例隨著變量或表達(dá)式值的變化而改變。例如：某變量值客觀反映生產(chǎn)過程中某實(shí)際容器液位的變化，把此變量與一個填充圖形進(jìn)行垂直填充連接，這個填充圖形的填充形狀的變化就可以形象地表現(xiàn)容器液位的變化了。6．水平填充：水平填充連接的建立方法與垂直填充連接的建立方法類似。只是填充區(qū)域是在水平方向上變化。6.3.5尺寸動畫可以把變量值與圖形對象的水平、垂直方向運(yùn)動或自身旋轉(zhuǎn)運(yùn)動連接起來，以形象地表現(xiàn)客觀世界物體運(yùn)動的狀態(tài)；也可以把變量與圖形對象的尺寸大小連接，讓變量反映對象外觀的變化。此類動作包括：垂直移動、水平移動、旋轉(zhuǎn)、高度變化和寬度變化五大類。1．垂直移動：垂直移動是指圖形的垂直位置隨著變量或表達(dá)式的值的變化而變化。2．水平移動：水平移動連接的建立方法與垂直移動連接的建立方法類似。3．旋轉(zhuǎn)：旋轉(zhuǎn)連接能使圖形對象的方位隨著一變量或表達(dá)式的值的變化而變化。4．高度變化：高度變化連接是指圖形對象的高度隨著變量或表達(dá)式的值的變化而變化。5．寬度變化：寬度變化連接的建立方法與高度變化的建立方法類似6.3.6數(shù)值動畫包括數(shù)值輸入和數(shù)值輸出兩大類，其中可以細(xì)分為：模擬輸入、開關(guān)輸入、字符輸入、模擬輸出、開關(guān)輸出、字符輸出六小項(xiàng)。1．模擬輸入：模擬輸入連接可使圖形對象變?yōu)橛|敏狀態(tài)。在運(yùn)行期間，當(dāng)鼠標(biāo)點(diǎn)中該對象或直接按下設(shè)定的熱鍵后，系統(tǒng)出現(xiàn)輸入框，提示輸入數(shù)據(jù)。輸入數(shù)據(jù)后用回車確認(rèn)，與圖形對象連接的變量值被設(shè)定為輸入值。模擬輸入連接中與對象連接的變量為模擬量。2．字符輸入：字符串輸入連接中的連接變量為字符串變量。字符串輸入連接的創(chuàng)立方法與模擬輸入連接的創(chuàng)立方法類似。唯一的區(qū)別是連接的變量的數(shù)據(jù)類型是字符型變量。3．開關(guān)輸入：開關(guān)輸入連接中連接變量為開關(guān)量。4．模擬輸出：模擬輸出連接能使文本對象〔包括按鈕〕動態(tài)顯示變量或表達(dá)式的值。模擬輸出連接中與對象連接的變量為模擬量。5．開關(guān)輸出：開關(guān)輸出連接中對象連接變量為離散型變量。6．字符輸出：字符串輸出連接的建立方法與模擬輸出連接的建立方法類似。只是表達(dá)式輸入框應(yīng)填寫字符型變量或字符型表達(dá)式。需要注意的是圖形對象必須為文本或按鈕，并且文本或按鈕中的文字說明了輸出格式。6.3.7雜項(xiàng)1．隱藏：顯現(xiàn)/隱藏動作可以控制圖形的顯現(xiàn)或隱藏效果。2．禁止：允許/禁止動作可以控制圖形的允許和禁止操作。3．流動屬性：該動作可以形成流體流動的效果。6.4水罐水位控制系統(tǒng)動畫連接1．將水泵與數(shù)據(jù)庫變量Shuibengqt.PV連接起來，如圖3-4所示。圖3-4水泵動畫連接手動啟動泵開關(guān)與Shoudongbeng.PV連接，如圖3-5所示。圖3-5水泵啟動與停止開關(guān)動畫連接水罐液位變量Shuiguansw.PV與水罐連接，如圖3-6所示。圖3-6水罐液位動畫連接4．水位指示儀表與Shuiguansw.PV連接，用來以刻度顯示水罐水位上下，如圖3-7所示示。圖3-7指示儀表動畫連接出水閥與Chuishuif.PV數(shù)據(jù)庫變量連接，如圖3-8所示。圖3-8出水閥動畫連接手動控制和自動控制泵開關(guān)動畫連接如圖3-9所示。圖3-9手動/自動控制泵開關(guān)動畫連接水位報警指示燈動畫連接如圖3-10所示。圖3-10報警指示燈動畫連接報警條件表達(dá)式為：(Shuiguansw.PV<90)&&(Shuiguansw.PV>10)8．水罐水位數(shù)值顯示動畫連接。雙擊標(biāo)簽組件，彈出文本動畫連接，單擊數(shù)值輸出模擬輸出按鈕。在模擬值輸出中選擇變量Shuiguansw.PV，單擊確定。9．游標(biāo)動畫連接如圖3-13所示，游標(biāo)為數(shù)值輸入控件，可以模擬水罐水位變化情況。圖3-13游標(biāo)向?qū)赢嬤B接確認(rèn)后，進(jìn)入系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，拖動游標(biāo)控件，瀏覽水罐液位控制系統(tǒng)效果如圖3-14所示。圖3-14水罐液位控制系統(tǒng)動畫連接后效果窗口6.腳本動作動作腳本概述為了給用戶提供最大的靈活性和能力，力控提供了動作腳本編譯系統(tǒng)，具有自己的編程語言，語法采用類BASIC的結(jié)構(gòu)。這些程序設(shè)計語言，允許在力控的根本功能的根底上，擴(kuò)展自定義的功能來滿足用戶的要求。力控的動作腳本語言功能很強(qiáng)大，可以訪問和控制實(shí)時系統(tǒng)的所有組件，如實(shí)時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、報警、報表、趨勢和平安等；同時，用戶通過這類腳本語言，可以實(shí)現(xiàn)從簡單的數(shù)字計算到用于高級控制的算法的功能。力控中動作腳本是一種基于對象和事件的編程語言，可以說，每一段腳本都是與某一個對象或觸發(fā)事件緊密關(guān)聯(lián)的，利用開發(fā)系統(tǒng)編制完的動作腳本，可以在運(yùn)行系統(tǒng)中執(zhí)行，運(yùn)行系統(tǒng)通過腳本對變量、函數(shù)的操作，便可以完成對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的處理和控制，進(jìn)行圖形化監(jiān)控。動作腳本動作腳本可以增強(qiáng)對應(yīng)用程序控制的靈活性。比方，用戶可以在按下某一個按鈕，翻開某個窗口或當(dāng)某一個變量的值變化時，用腳本觸發(fā)一系列的邏輯控制、聯(lián)鎖控制，改變變量的值、圖形對象的顏色、大小，控制圖形對象的運(yùn)動等等。所有動作腳本都是事件驅(qū)動的。事件可以是數(shù)據(jù)改變、條件、鼠標(biāo)或鍵盤、計時器等。處理順序由應(yīng)用程序指定，不同類型的動作腳本決定以何種方式參加控制。動作腳本往往是與監(jiān)控畫面相關(guān)的一些控制，主要有以下類型：1．窗口腳本：可以在窗口翻開時執(zhí)行、窗口關(guān)閉時執(zhí)行或者窗口存在時周期執(zhí)行。2．應(yīng)用程序腳本：可以在整個工程啟動時執(zhí)行、關(guān)閉工程時執(zhí)行或者在運(yùn)行期間周期執(zhí)行。3．?dāng)?shù)據(jù)改變腳本：當(dāng)指定數(shù)據(jù)發(fā)生變化時執(zhí)行。4．按鍵腳本：當(dāng)按下某一個鍵時執(zhí)行指定動作。5．條件腳本：當(dāng)指定的條件發(fā)生時執(zhí)行的動作。動作腳本的創(chuàng)立方式動作腳本包括：窗口動作、應(yīng)用程序動作、數(shù)據(jù)改變動作、鍵動作和條件動作等。它們的創(chuàng)立方式有：1．工程工程導(dǎo)航欄中動作樹下可以創(chuàng)立應(yīng)用程序動作、數(shù)據(jù)改變動作、按鍵動作、條件動作。2．選擇菜單命令“特殊功能[S]/動作〞或者選擇工程工程的樹形菜單中的“動作〞子節(jié)點(diǎn)都可以創(chuàng)立各種動作腳本。腳本編輯器創(chuàng)立動作腳本時，會直接彈出腳本編輯器對話框，如圖7-2所示。在腳本編輯器中，你可以創(chuàng)立自己的腳本程序，來控制程序。腳本編輯器的語法格式腳本編輯器里的根本語法格式是：#[窗口名].#[對象名].[對象/方法]動作腳本編程語法“腳本〞的英文叫Script。它是一種解釋性的編程語言，是從主流開發(fā)編程語言演變而來的，比方C、BASIC、PASCAL等，通常是它們的子集，腳本不能單獨(dú)運(yùn)行，比方力控軟件的腳本要靠VIEW程序解釋執(zhí)行，腳本可以擴(kuò)充和增強(qiáng)VIEW程序的功能，使系統(tǒng)更具靈活，根據(jù)特殊需要可進(jìn)行特殊定制，使二次開發(fā)時更加靈活方便。在計算機(jī)控制的工程中，工程千差萬別，動作腳本是面向應(yīng)用開發(fā)工程師的，它簡單易用，便于掌握。其根本類似于BASIC語言和C語言，只要有一些高級語言的編程根底，可以很容易的掌握。注意：動作腳本語言是力控開發(fā)系統(tǒng)Draw提供的一種自行約定的內(nèi)嵌式程序語言。它只生存在VIEW的程序中，通過它便可以作用于實(shí)時數(shù)據(jù)庫DB，數(shù)據(jù)是通過消息方式通知DB程序的，本節(jié)介紹該語言的語法及用法。動作腳本語言支持賦值、數(shù)學(xué)運(yùn)算等根本語法，也可以書寫由IF-ELSE-ENDIF等語句構(gòu)成的帶有分支結(jié)構(gòu)的程序腳本。它由以下幾個局部組成：1．變量和常數(shù)：數(shù)據(jù)運(yùn)算的最根本單位。2．操作符：對數(shù)據(jù)實(shí)施的運(yùn)算。3．表達(dá)式：關(guān)鍵字、運(yùn)算符、變量、字符串常數(shù)、數(shù)字或?qū)ο蟮慕M合。表達(dá)式可用來執(zhí)行運(yùn)算、操作字符或測試數(shù)據(jù)。4．賦值語句：為變量或?qū)傩再x值的語句。5．條件語句：使用條件語句可以根據(jù)指定的條件控制腳本的執(zhí)行流程。6．多分支語句：使用多分支語句可以根據(jù)指定的條件控制腳本的執(zhí)行流程，在根據(jù)同一個條件處理多個分支時，它比條件語句更清晰。7．循環(huán)語句：循環(huán)用于重復(fù)執(zhí)行一組語句。8．注釋：用來解釋代碼如何工作的附加文本。"http://"表示該行后面的所有文本是注釋。"/*"、"*/"必須配對使用，出現(xiàn)在這兩者之間的所有文本都是注釋。不支持嵌套，"/*"會在后續(xù)文本中找一個與它最靠近的"*/"與它配對，不管中間是否又出現(xiàn)了"/*"。9．函數(shù)：軟件提供了一些定制好的系統(tǒng)函數(shù)，用戶也可以自定義函數(shù)。程序結(jié)構(gòu)程序結(jié)構(gòu)根本分為三種:順序程序結(jié)構(gòu)、分支程序結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)：1．順序程序結(jié)構(gòu)腳本是一種順序執(zhí)行的關(guān)系,是按表達(dá)式的先后順序進(jìn)行執(zhí)行2．分支程序結(jié)構(gòu)主要有以下兩種表現(xiàn)形式：1．順序程序結(jié)構(gòu)腳本是一種順序執(zhí)行的關(guān)系,是按表達(dá)式的先后順序進(jìn)行執(zhí)行2．分支程序結(jié)構(gòu)主要有以下兩種表現(xiàn)形式：1)IF結(jié)構(gòu)If語句也稱條件語句，它與Switch語句合稱為分支語句。意即程序運(yùn)行到此處可以根據(jù)條件的真假而決定執(zhí)行什么樣的后繼語句。(1)IF表達(dá)式THEN執(zhí)行體1ENDIF如果表達(dá)式的條件成立，那么執(zhí)行THEN和ENDIF之間的語句，否那么跳過執(zhí)行這些語句。2)IF表達(dá)式THEN執(zhí)行體1ELSE執(zhí)行體2ENDIF如果表達(dá)式的條件成立，那么執(zhí)行執(zhí)行體1，否那么執(zhí)行執(zhí)行體2。3)if(表達(dá)式1)then執(zhí)行體1Elseif(表達(dá)式2)then執(zhí)行體2Elseif(表達(dá)式3)then執(zhí)行體3endif//3endif//2endif//1IF語句可以嵌套使用，嵌套次數(shù)不受限制，嵌套使用時必須注意每一個IF必須要有配套的ENDIF。4)SWITCH多分支結(jié)構(gòu)Switch語句也稱為開關(guān)語句，它是多分支結(jié)構(gòu)，而if語句是二分支結(jié)構(gòu)，多分支語句用來實(shí)現(xiàn)多分支選擇，它能夠根據(jù)表達(dá)式的值來決定控制的轉(zhuǎn)向，即根據(jù)表達(dá)式的值，來決定執(zhí)行幾組語句中的其中之一。IF語句可以實(shí)現(xiàn)兩路選擇，而實(shí)際情況卻經(jīng)常需要多分支的選擇。如根據(jù)爐膛溫度的不同范圍〔如320～330；330～340；340～350；...〕，采取不同的處理方案。通過一條Switch語句可以清晰的對各種情況進(jìn)行處理。雖然IF語句嵌套也能實(shí)現(xiàn)，但是層數(shù)多，不直觀，可讀性差。語法：Switch〔E〕[Casec-1:[statements-1]]...[Casec-i:[statements-i]]...[Casec-n:[statements-n]]...[Default:[elsestatements]]EndSwitch說明：E：Switch括號內(nèi)的E為必有參數(shù)，為數(shù)值表達(dá)式。當(dāng)該表達(dá)式的值與下面哪一個Case語句中的常量匹配時，就將轉(zhuǎn)向執(zhí)行那個Case后的語句。c-1,...,c-n：一般為一常量，也可以是一組分界列表，形式為：c1,c2,c3,...各分界間以逗號“,〞分隔。To關(guān)鍵字可用來指定一個數(shù)值范圍，如5TO10,表示取值為5到10之間，包括5和10。如果使用To關(guān)鍵字，那么一般較小的數(shù)值要出現(xiàn)在To之前。當(dāng)表達(dá)式E的值與c-n的任何一分界值相匹配時，便執(zhí)行其后的執(zhí)行語句，當(dāng)執(zhí)行到下一個Case或Default語句時，將跳出多分支語句。statements-i：一條或假設(shè)干條執(zhí)行語句。Default：當(dāng)E不匹配Case子句的任何局部時執(zhí)行其后的執(zhí)行語句。當(dāng)執(zhí)行到下一個Case時，將跳出多分支語句。如果沒有Default語句，且沒有哪一個Case的界值與表達(dá)式E的值相匹配，多分支內(nèi)的任何語句都不會被執(zhí)行，控制將轉(zhuǎn)向多分支體后的語句執(zhí)行?？记绊氈篊ase語句與執(zhí)行語句間必須以“:〞結(jié)束；Default語句可以沒有，但是不能有多個；界符不能重復(fù)或交叉；Switch語句可以任意嵌套。例如1：Switch(a)Case0:b=b+1;Case1:b=b+2;Default:b=b+10;EndSwitch在上例中，a的值為0時將執(zhí)行b=b+1;a的值為1時將執(zhí)行b=b+2;a為0，1以外的其他值時將執(zhí)行b=b+10;例如2：Switch(a)Case0,1,2:-52-b=b+1;Case3:b=b+2;Default:b=b+10;EndSwitch在上例中，a的值為0,1,2時將執(zhí)行b=b+1;a的值為3時將執(zhí)行b=b+2;a為0,1,2,3以外的其他值時將執(zhí)行b=b+10。例如3：Switch(a)Case0,1,10TO15,21:B=b+1;Case3:b=b+2;Default:b=b+10;EndSwitch在上例中，a的值為0,1,10～15,21時將執(zhí)行b=b+1;a的值為3時將執(zhí)行b=b+2;a為其他值時將執(zhí)行b=b+10。3．循環(huán)結(jié)構(gòu)語句循環(huán)操作的實(shí)現(xiàn)使計算機(jī)真正充當(dāng)了代替人工作的角色。循環(huán)語句可以將計算機(jī)定義成無休止的工作狀態(tài)。力控eq\o\ac(○,R)R提供兩種循環(huán)語句，WHILE循環(huán)和FOR循環(huán),循環(huán)語句一般配合數(shù)組使用。在變量一章，我們介紹了間接變量的數(shù)組概念，這里結(jié)合循環(huán)語句介紹一下：注意：在數(shù)組元素使用前，首先要對其指向的變量進(jìn)行指定，然后才可以對其進(jìn)行各種操作。否那么對數(shù)組元素的引用或操作將無意義。這里是一個數(shù)組循環(huán)的使用舉例：求數(shù)值型變量A,B,C,D,E的最大值。〔IndirVar為一間接變量〕IndirVar[0]=&A;IndirVar[1]=&B;IndirVar[2]=&C;IndirVar[3]=&D;IndirVar[4]=&E;n=0;Max=IndirVar[0];WHILEn<5DO-53-IF(IndirVar[n]>Max)THENMax=IndirVar[n];ENDIFn=n+1;ENDWHILE1)FOR循環(huán)FOR的語法為：FORI=E1TOE2[STEPE3]執(zhí)行體NEXT說明：上述語法結(jié)構(gòu)中的變量或表達(dá)式含義如下：I為循環(huán)控制變量，必須為整型，一般應(yīng)為中間變量，或窗口中間變量。E1為I的初值表達(dá)式。E2為I的上限。E3為循環(huán)控制變量I的增量表達(dá)式。FORTOSTEPNEXT為FOR循環(huán)保存字。中括號中的STEPE3可以省略，如果沒有STEP子句，增量缺省為1。注意：初值表達(dá)式E2,增量表達(dá)式E3在進(jìn)入循環(huán)時對其求值一次，循環(huán)中不在計算。例如1：m=0;FORI=0TO3m=m+1;NEXT在上例中，循環(huán)次數(shù)為4，I每次增量為1。第一次循環(huán)I取值為0。第二次循環(huán)I取值為1。第三次循環(huán)I取值為2。執(zhí)行完后m的值為3。其中I＝0為循環(huán)變量初始化，I=0TO3表示循環(huán)的結(jié)束判斷，當(dāng)I=3時，那么說明循環(huán)應(yīng)用結(jié)束;在這個例如中STEP省略，所以增量為1進(jìn)行修正。例如2：m=0;FORI=0TO10STEP2m=m+1;NEXT在上例中，循環(huán)次數(shù)為6，I每次增量為2。執(zhí)行完后m的值為5。-54-例如3：m=0;FORI=0TOI+10STEPI+2m=m+1;m=m+1;NEXT在上例中，I上限為10，循環(huán)增量為2。循環(huán)次數(shù)為6，I每次增量為2。執(zhí)行完后m的值為10。2)WHILE循環(huán)WHILE的語法為：WHILE條件表達(dá)式DO執(zhí)行體ENDWHILE例如:n=0;m=1;WHILEn<10DOm=m*n;n=n+1;//n為循環(huán)控制變量ENDWHILE7.2.7調(diào)試腳本當(dāng)保存或從腳本編輯器中返回時，腳本編輯器對腳本程序進(jìn)行語法檢查和編譯。當(dāng)發(fā)現(xiàn)語法錯誤時，會發(fā)出警告提示。如圖7-3所示。圖7-3語法錯誤對話框也可以使用編輯器自帶的編譯工具對所輸入腳本進(jìn)行檢查，如果腳本有語法錯誤，編譯時同樣會提示語法錯誤。-55-7.3實(shí)例——水罐液位控制系統(tǒng)腳本控制7.3.1水罐液位控制胸膛那個腳本控制設(shè)計要求在本例中，使用的是力控的仿真驅(qū)動程序〔Simulator〕，并不是真實(shí)的硬件，因此，為了實(shí)現(xiàn)鍋爐的控制邏輯，在“應(yīng)用程序動作〞中實(shí)現(xiàn)，以到達(dá)邏輯控制仿真的效果。7.3.2腳本程序設(shè)計步驟1．在工程工程的動作中選擇應(yīng)用程序動作雙擊，如圖7-4所示。圖7-4工程工程管理器2．在應(yīng)用程序動作腳本編輯器的進(jìn)入程序窗口編寫系統(tǒng)初始化腳本，如圖7-5所示。圖7-5腳本編輯器窗口-56-系統(tǒng)初始化腳本如下：shuiguansw.pv=0;shuibengqt.pv=0;chushuif.pv=0;kongzhi.pv=0;shoudongbeng.pv=0;3．在程序運(yùn)行周期執(zhí)行窗口輸入如下控制程序，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的手動和自動控制。IFkongzhi.pv==0&&shoudongbeng.pv==1THENshuibengqt.pv=1;ELSEENDIFIFkongzhi.pv==0&&shoudongbeng.pv==0THENshuibengqt.pv=0;ELSEENDIF//手動擋控制；IFkongzhi.pv==0&&shoudongbeng.pv==1&&chushuif.pv==0&&shuiguansw.pv<100THENshuiguansw.pv=shuiguansw.pv+10;ELSEENDIFIFkongzhi.pv==0&&shoudongbeng.pv==0&&chushuif.pv==1&&shuiguansw.pv>0THENshuiguansw.pv=shuiguansw.pv-10;ELSEENDIFIFkongzhi.pv==0&&shoudongbeng.pv==1&&chushuif.pv==1THEN-57-shuiguansw.pv=shuiguansw.pv;ELSEENDIF//自動擋控制；IFkongzhi.pv==1&&shuiguansw.pv>90THENshuibengqt.pv=0;chushuif.pv=1;ELSEENDIFIFkongzhi.pv==1&&shuiguansw.pv<10THENshuibengqt.pv=1;chushuif.pv=0;ELSEENDIFIFkongzhi.pv==1&&shuibengqt.pv==0&&chushuif.pv==1THENshuiguansw.pv=shuiguansw.pv-10;ELSEENDIFIFkongzhi.pv==1&&shuibengqt.pv==1&&chushuif.pv==0THENshuiguansw.pv=shuiguansw.pv+10;ELSEENDIF4．輸入完成后，進(jìn)入運(yùn)行系統(tǒng)觀看系統(tǒng)運(yùn)行情況如圖7-6所示。-58-圖7-6水罐液位控制系統(tǒng)主控窗口運(yùn)行狀態(tài)-59-第8章運(yùn)行系統(tǒng)8.1運(yùn)行系統(tǒng)4系統(tǒng)調(diào)試液位過程控制是對連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。PLC通過其模擬量I/O模塊，及數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)運(yùn)算等功能，實(shí)現(xiàn)對模擬量的閉環(huán)控制?，F(xiàn)代的大中型PLC一般都具有PID閉環(huán)控制功能，這一功能可以用PID子程序或?qū)Ｓ玫腜ID模塊來實(shí)現(xiàn)，S7-200具有專門的PID指令，配置適當(dāng)?shù)膮?shù)，就可以方便地實(shí)現(xiàn)PID控制功能。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用的較多的一種調(diào)節(jié)方法，在其他行業(yè)如：冶金、化工、熱處理、鍋爐、液位控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。4.1液位控制系統(tǒng)反響極性確定液位控制系統(tǒng)屬于閉環(huán)控制，閉環(huán)控制必須保證系統(tǒng)是負(fù)反響，而不是正反響。如果系統(tǒng)接成了正反響，將會失控，被控量將會往單一方向增大或減小，給系統(tǒng)的平安帶來極大的威脅。閉環(huán)控制系統(tǒng)的反響極性與很多因素有關(guān)，例如因?yàn)榻泳€改變了變送器輸出電流或輸出電壓的極性，在PID控制程序中改變了誤差的計算公式，都會改變反響的極性。在調(diào)試前可以用下述方法來判斷反響的極性：在調(diào)試時斷開D/A轉(zhuǎn)換器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的連線，在開環(huán)狀態(tài)下運(yùn)行PID控制程序。如果控制器中有積分環(huán)節(jié)，因?yàn)榉错懕粩嚅_了，不能誤差，D/A轉(zhuǎn)換器的輸出會朝一個方向變化。這時如果接上執(zhí)行機(jī)構(gòu)，能減小誤差，那么為負(fù)反響，反之為正反響。本控制系統(tǒng)，假設(shè)開環(huán)運(yùn)行時給定值大于反響值，假設(shè)D/A轉(zhuǎn)換器的輸出值不斷增加，如果形成閉環(huán)，將電動調(diào)節(jié)閥的開度減小，閉環(huán)后液位反響值將會增大，使誤差減小，由此可以判斷系統(tǒng)是負(fù)反響。4.2液位控制系統(tǒng)的控制指標(biāo)閉環(huán)控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)主要由過渡過程性能反映?？刂葡到y(tǒng)的過渡過程是衡量控制系統(tǒng)品質(zhì)優(yōu)劣的重要依據(jù)。一個合格的、穩(wěn)定的控制系統(tǒng)，當(dāng)受到外界干擾以后，被控變量的變化應(yīng)是一條衰減的曲線。圖4-1表示了一個定值控制系統(tǒng)受到外界階躍干擾以后的過渡過程曲線，對此曲線采用以下指標(biāo)來衡量系統(tǒng)的好壞。1〕最大偏差A(yù)或超調(diào)量最大偏差是指在過渡過程中，被控變量偏離設(shè)定值的最大數(shù)值。最大偏差表示系統(tǒng)瞬間偏離新穩(wěn)態(tài)值的最大程度。在衰減震蕩過程中，最大偏差就是第一波的峰值，用A來表示。超調(diào)量來表征被控變量偏離設(shè)定值的程度。在圖4-1中超調(diào)量用B來表示，它是第一個波峰值與新穩(wěn)態(tài)值的差，由于圖4-1所示系統(tǒng)為無差系統(tǒng)，所以新穩(wěn)態(tài)值等于設(shè)定值，即A=B。在工程實(shí)際中一般以百分?jǐn)?shù)給出，即相對超調(diào)量?！?-1〕圖4-1過渡過程品質(zhì)指標(biāo)示意圖2〕衰減比衰減比是衡量調(diào)節(jié)過程衰減速度的指標(biāo)，它用過渡過程曲線相鄰兩個波峰