基于SMITH-PID的電阻爐溫度控制系統(tǒng)設計

1、沈陽理工大學 課程設計任務書學院信息科學與工程學院專業(yè)自動化學生姓名陳大壯班級學號0903010425課程設計題目基于SMITH-PID的電阻爐溫度控制系統(tǒng)設計實踐教學要求與任務：構成電阻爐溫度控制系統(tǒng)SMITH-PID算法設計理論分析與設計仿真實驗THFCS-1現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)實驗撰寫實驗報告工作計劃與進度安排：第12天，查閱文獻，構成閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)第3天，SMITH-PID算法設計第4天，理論分析與設計第56天，仿真實驗第79天，THFCS-1現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)實驗第10天，撰寫實驗報告指導教師：201年 月曰專業(yè)負責人：201 年 月曰學院教學副院長：201 年 月曰目錄 TOC o 1

2、-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 摘要3 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 第1章課程設計方案1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 1.1概述1 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 1.2系統(tǒng)組成總體結(jié)構 1 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 第2章硬件設計2 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document

3、 2.1器件選擇2 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 22控制器2 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 2.3電源部分2 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 2.4輸入輸出通道設計32.4.1溫度輸入電路 32.4.2信號輸出電路3 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 第3章軟件設計5 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 3.1系統(tǒng)流程圖5 HYPERLI

4、NK l bookmark26 o Current Document PID算法流程圖6 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 3.3程序流程圖7 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 第4章常規(guī)PID控制器設計 8 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document PID 概述8 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 4.2數(shù)字PID控制器 8 HYPERLINK l bookmark36 o Current Docume

5、nt PID調(diào)節(jié)器參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響 9 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 第5章 溫度控制系統(tǒng)的 smith預估控制器設計 11 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 5.1史密斯（smith ）預估控制 11 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 5.2史密斯控制器方案設計13 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 第6章Smith預估補償控制的Matlab仿真與實驗 16 HYPERLINK l bo

6、okmark46 o Current Document Matlab仿真軟件的介紹 16 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 6.2采用 Matlab系統(tǒng)仿真 16 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 第7章 鍋爐夾套水溫 pid控制系統(tǒng) 17 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 7.1課程設計目的17 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 7.2被控對象17 HYPERLINK l bookmark56

7、o Current Document 7.3檢測儀表187.3執(zhí)行機構18 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 7.4控制原理框圖19 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 7.5實驗內(nèi)容與步驟 20 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 第8章組態(tài)軟件界面、邏輯、代碼 23 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document MCGS組態(tài)軟件 23 HYPERLINK l bookmark66 o Current Docu

8、ment 8.2組態(tài)軟件設計 25 HYPERLINK l bookmark68 o Current Document 第9章數(shù)據(jù)采集硬件系統(tǒng)構件、連線 26 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document 9.1數(shù)據(jù)采集硬件系統(tǒng)構件26 HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 9.2硬件系統(tǒng)連線26 HYPERLINK l bookmark74 o Current Document 第10章 實驗結(jié)果曲線及分析 27 HYPERLINK l bookmark76 o Current Document 總結(jié)29 H

9、YPERLINK l bookmark78 o Current Document 參考文獻30摘要現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，不少工業(yè)對象存在著純滯后時間。這種純滯后時間或者是由于物料或能量傳輸過程中所引起的?；蛘呤怯捎趯ο笾卸嗳莘e所引起的，或者是高階對象低階近似后所形成的等效滯后。在純滯后過程中，由于過程控制通道中存在純滯后，使得被控量不能及 時反映系統(tǒng)所承受的擾動。因此這樣的過程必然會產(chǎn)生較明顯的超調(diào)量和需 要較長的調(diào)節(jié)時間，被公認為是較難控制的過程，其難控制程度將隨著純滯 后工占整個過程動態(tài)時間參數(shù)的比例增加而增加。一般認為純滯后時間占對象的時間常數(shù)T之比大于0.3,則稱該過程為大滯后過程。此外

10、，大滯后 會降低整個控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。從自動控制理論可知，對象純滯后的存在對系統(tǒng)穩(wěn)定性極為不利。特別 是當/T 0.5時（為純滯后時間，T為對象的時間常數(shù)），若采用常規(guī)PID 控制，很難獲得良好的控制質(zhì)量。對于純滯后，普通的PID反饋控制系統(tǒng)并不能取得很好的效果，這是因為其控制效果無法通過反饋回路及時反饋，因 而使得控制問題復雜化了。在歸一化純滯后時間較大的情況下要保持系統(tǒng)穩(wěn) 定性的唯一方法是縮小增益Kp，然而這樣作將會導致系統(tǒng)調(diào)節(jié)周期 T變大, 系統(tǒng)響應變慢，從而降低了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能。大慣量物體的一個明顯特征是 慣性滯后。通常在研究數(shù)控設備時，忽略其時滯效應。然而，精密定位控制 的大慣量物體

11、，其時滯效應是不容忽視的本文采用預估補償方案，得出適合 于數(shù)字伺服的控制算法，并與PID算法加以比較。計算機仿真結(jié)果表明，對 大慣量帶有時滯的系統(tǒng)，Smith預估補償控制方案能得到優(yōu)良的控制品質(zhì)， 是一種理想的控制方案。Smith預估控制的提出就較好地解決了這個問題， 它通過在回路中加入Smith預估器，從而可以在環(huán)路中使用較大的增益而不 使系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定。隨著質(zhì)量分析儀表在線控制的推廣應用，克服純滯后已 經(jīng)成為提高過程控制自動化水平，改進控制質(zhì)量的一個迫切需要解決的問 題。Smith預估控制已經(jīng)成為克服純滯后的主要方法之一。沈陽理工大學 第1章課程設計方案1.1概述加熱爐是典型的工業(yè)過程控制

12、對象，在我國應用廣泛。電加熱爐的溫度控制 具有升溫單向性，大慣性，大滯后，時變性等特點。其升溫、保溫是依靠電阻絲 加熱，降溫則是依靠環(huán)境自然冷卻。當其溫度一旦超調(diào)就無法用控制手段使其降 溫，因而很難用數(shù)學方法建立精確的模型和確定參數(shù)， 應用傳統(tǒng)的控制理論和方 法難以達到理想的控制效果。本設計采用史密斯一PID算法進行溫度控制來實現(xiàn) 溫度的較為精確的控制。在用PID算法進行控制時，需要對參數(shù)進行整定，從史密斯算法表達式可 知，參數(shù)的確定十分重要，其大小反映了表達式中差值與輸出值的不同權重之分 及制約關系。1.2系統(tǒng)組成總體結(jié)構電加熱爐溫度控制系統(tǒng)原理圖如圖 1.1，主要由溫度檢測電路、A/D轉(zhuǎn)換

13、電 路、驅(qū)動執(zhí)行電路、顯示電路及按鍵電路等組成。系統(tǒng)采用可控硅交流調(diào)壓器，輸出不同的電壓控制電阻爐溫度的大小， 溫度 通過熱電偶檢測，再經(jīng)過變送器變成0 - 5 V的電壓信號送入A/D轉(zhuǎn)換器使之變 成數(shù)字量，此數(shù)字量通過接口送到微機，這是模擬量輸入通道。圖1.1電加熱爐溫度控制系統(tǒng)硬件結(jié)構框圖第2章硬件設計2.1器件選擇系統(tǒng)采用89C51作為系統(tǒng)的微處理器來完成對爐溫的控制和鍵盤、顯示功 能。8051片內(nèi)除了 128KB的RAM夕卜，片內(nèi)又集成了 4KB的ROM作為程序存 儲器，是一個程序不超過4K字節(jié)的小系統(tǒng)。系統(tǒng)程序較多時，只需要外擴一個 容量較小的程序存儲器，占用的I/O 口減少，同時也

14、為鍵盤、顯示等功能的設計 提供了硬件資源，簡化了設計，降低了成本。因此89C51可以完成設計要求。2.2控制器單片機控制系統(tǒng)原理圖如下圖所示。微處理器采用51系列單片機AT89C51 單片機系統(tǒng)的硬件結(jié)構簡單，調(diào)試方便。單片機系統(tǒng)主要I/O 口的分配如下：89C51的P1 口為溫度信號的輸入口，P0 口為溫度顯示信號數(shù)據(jù)輸出，P2 口的P2.0 端到P2.3端為顯示信號的掃描，P2.4端口為執(zhí)行信號輸出口。X1dD 3OPF CRYSTAL *EXT b TEKT C3IOuFR7 -PH工 円235 E1垂 Rlj&? P17BiaIBC2HHSOPFXTAL1XTAL7RSTPSEiM a

15、le EAPOO/AM ro 1/Abi PO.2/AD5 PO.3/AD3 PO 4JAD4 POSAOS PO 5/A06PO 7/AD7P2O/A6P21/A9 P2.2JA10 P2.3ZA11 P2 4/A12 P2 5/A13 P2 6XA14P2.7.TA15AT89C51祁屮祖 P3.1/7XD pa 2irnb P3 3*iiYP3 4g P3 5fT1 P3 E殛 P3.7/RD26_1_LL_LLio O13”圖2.1控制器電路圖2.3電源部分本系統(tǒng)所需電源有220V交流市電、直流5V電壓和低壓交流電，故需要變壓器、整流裝置和穩(wěn)壓芯片等組成電源電路。電源變壓器是將交流電網(wǎng)

16、220V的電壓變?yōu)樗枰碾妷褐?，然后通過整流電路將交流電壓變?yōu)槊}動的直流電壓。由于此脈動的直流電壓還含有較大的紋波，必須通過濾波電路加以濾除，從而得到平滑的直流電壓。但這樣的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動(一般有+-10%左右的波動)、負載和溫度的變化而變化。因而在整流、濾波電路之后，還需要接穩(wěn)壓電 路。穩(wěn)壓電路的作用是當電網(wǎng)電壓波動、負載和溫度變化時，維持輸出直流電壓穩(wěn)定。整流裝置采用二極管橋式整流，穩(wěn)壓芯片采用7805,配合電容將電壓穩(wěn)定在5V，供控制電路、測量電路和動執(zhí)行電路中弱電部分使用。 除此之外，220V 交流市電還是加熱電阻兩端的電壓，通過控制雙向可控硅的導通與截止來控制加 熱電阻的功率

17、。低壓交流電即變壓器二次側(cè)的電壓， 通過過零檢測電路檢測交流 電的過零點，送入單片機后，控制每個采樣周期內(nèi)雙向可控硅導通正弦波個數(shù)的 方法來調(diào)節(jié)加溫功率。2.4輸入輸出通道設計2.4.1溫度輸入電路溫度信號輸入通道的原理圖如圖2-2所示。電路主要由溫度傳感器、運算放 大器和模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器三部分組成。本方案比采用溫度變送器的方案結(jié)構簡 單，體積小，價格低DS18B20RL*PSEIADC080SSTAF1EOC ctnRjTEua OLOCXTCC痢F筒VWI-)Ag 嘶 WC4? 1KS8圖2-2輸入通道原理圖2.4.2信號輸出電路為了簡化輸出通道的硬件結(jié)構，考慮到加熱系統(tǒng)具有較大的熱

18、慣性，即一階 慣性純滯后特性動態(tài)特性，本系統(tǒng)采用脈沖寬度調(diào)制 (PWM的控制方法。單片機 輸出控溫信號：輸出高電平時，使雙向可控硅導通，電熱絲通電；輸出低電平時， 雙向可控硅截止，電熱絲斷電。脈沖寬度.一與周期T的比值為P,它反映了系統(tǒng) 的輸出控制量。執(zhí)行信號輸出通道的原理圖如下，單片機系統(tǒng) AT89C51的P2.5 口輸出信號 經(jīng)過光電耦合器，直接控制雙向可控硅的門極，從而控制電熱絲的平均加熱功率。 這樣使輸出通道省去了數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器和可控硅一項觸發(fā)電路，大大簡化了 硬件；而且可控硅工作在過零觸發(fā)狀態(tài)， 提高了設備的功率因數(shù)，減輕了對電網(wǎng) 的干擾。AT89C5啲I/O腳的負載能力不足

19、以驅(qū)動光電耦合器的發(fā)光二極管， 所以用 1413的一路作為功放。光電耦合器的光敏二極管所能通過的電流足以觸發(fā) 5A的 雙向可控硅，其間不必加功放環(huán)節(jié)，其中對可控硅可用負極性觸發(fā)第3章軟件設計3.1系統(tǒng)流程圖本系統(tǒng)的主程序流程圖如圖3.1所示:圖3.1電加熱爐溫度控制系統(tǒng)主程序流程圖系統(tǒng)采用可控硅交流調(diào)壓器，輸出不同的電壓控制電熱爐溫度的大小， 溫度 通過熱電偶檢測，再經(jīng)過變送器變成0 - 5 V的電壓信號送入A/D轉(zhuǎn)換器使之變 成數(shù)字量，此數(shù)字量通過接口送到微機，這是模擬量輸入通道。在微機內(nèi)部，主機將采樣值與給定值比較后進行控制算法計算， 再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器變成模擬量， 然后經(jīng)放大器放大后輸入調(diào)

20、壓器，調(diào)節(jié)電壓的大小，以達到控制溫度的目的。3.2 PID算法流程圖圖3.2 PID算法流程圖3.3程序流程圖系統(tǒng)程序流程圖如圖3.3 :初始化1r1調(diào)用掃描子程序調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換子程序r調(diào)用溫度控制子程序1調(diào)用顯示子程序鍵值復原圖3.3程序流程圖第4章常規(guī)PID控制器設計4.1 PID概述目前主要的控制方法有比例積分控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制、自適 應控制等。已經(jīng)應用在溫控領域的有 PID控制、模糊控制、自適應控制以及 PID控制與模糊控制和自適應控制相結(jié)合的一些方法，女口Fuzzy-PID控制、Adaptive-PID控制、模糊自適應PID控制等。圖41基本PID控制系統(tǒng)原理圖PID控溫方

21、法是基于經(jīng)典控制理論中的調(diào)節(jié)器控制原理，基本PID控制系統(tǒng)原理如圖3-1所示。PID控制是最早展起來的控制策略之一，由于其 算法簡單、魯棒性好、可靠性高等優(yōu)點被廣泛應用工業(yè)過程控制中，尤其適 用于可建立精確數(shù)學模型的確定性控制系統(tǒng)其中數(shù)字PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)可以在現(xiàn)場實現(xiàn)在線整定，因此具有較大的靈活性，可以得到較好的控制效果。 采用這種方法實現(xiàn)的溫度控制器，其控制品質(zhì)的好壞主要取決于三個 PID參 數(shù)(即比例值、積分值、微分值)。只要PID參數(shù)選取的正確，對于一個確 定的受控系統(tǒng)來說，其控制精度是比較令人滿意的。(4-1)4.2數(shù)字PID控制器在計算機控制系統(tǒng)中， 分方程：PID控制規(guī)律的實現(xiàn)是

22、采用數(shù)值逼近的方法。差t0ke(t)dt ： Te(i)i =6(4-2)de(t) : e(k)-e(k-1) dtT式中：T為采樣周期k為采樣序號所以由(1 4)式可知(4-3)u(k) = Kpe(k) I- e(i) Td 咖響-1)Ti i _oT同理u(k1) = Kpe(k1)匚、e(i) TdTi i 30e(k -1)-e(k-2)T(4-4)將(3 3)式成(34)式相減，可得PID控制算式Lu(k) =u(k) -u(k -1) = KPe(k) -e(k -1) KIe(k) KDe(k) -2e(k -1) e(k -2) =(心 Ki K)e(k) (-2心-a)e

23、(k -1) Ke(k -2) 二心(1 T )e(k)-Kp(1 罕)e(k-1)心半出-2)I IIII=A0e(k) A,e(k -1) A2e(k -2)(4-5)其中A0 = kp(V +t)， A = Kp(1+)， A2 = Kp*I IIIIPID控制算法有許多優(yōu)點：（1）由于計算機每次只輸出控制增量 （即對應執(zhí)行結(jié)構位置的變化量），故 機器無原發(fā)生故障時影響范圍小，從而不會嚴重影響生產(chǎn)過程。（2）手動一自動切換時沖擊小?？刂茝氖謩拥阶詣忧袚Q時，可以做到無憂 動切換。此外，當計算機發(fā)生故障時，由于輸出通道或執(zhí)行裝置具有信號的鎖存 作用，故能仍然保持原值。（3）算式中不需要累加，

24、控制增量Uu（k）的確定僅與最近K次的采樣值有 關，較容易獲得比較好的控制效果！4.3 PID調(diào)節(jié)器參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響（1）比例控制Kp對系統(tǒng)性能的影響a對動態(tài)性能的影響：比例控制 Kp加大，使系統(tǒng)的動作靈敏、速度加快； Kp偏大，振蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時間加長；當Kp太大時，系統(tǒng)會趨于不穩(wěn)定。若Kp太小，又會使系統(tǒng)的動作緩慢。b對穩(wěn)定特性的影響加大比例控制Kp，在系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，可以減少穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度，但加大Kp只能減小誤差，卻不能完全消除誤差。積分控制對控制性能的影響a對動態(tài)特性的影響積分控制Ti通常使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，Ti太小，系統(tǒng)將不穩(wěn)定；Ti偏小， 震蕩次數(shù)較多；Ti太大，對

25、系統(tǒng)性能的影響減小。當Ti合適時，過度過程比較 理想。b對穩(wěn)態(tài)性能的影響積分控制Ti能消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制系統(tǒng)的控制精度。但 Ti太大, 積分作用太弱，以致不能減小穩(wěn)態(tài)誤差。微分控制Td對控制性能的影響微分控制可以改善動態(tài)特性，如超調(diào)量的減少，調(diào)節(jié)時間縮短，允許加大比 例控制，使穩(wěn)態(tài)誤差減小，提高控制精度。當Td偏大時，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時間長；當T d偏小時，超調(diào)量也較大，調(diào)節(jié)時間也較長；只有Td合適時，可以得到比較滿意的過渡過程第5章溫度控制系統(tǒng)的smith預估控制器設計5.1史密斯(smith )預估控制經(jīng)典的PID控制理論經(jīng)過多年的發(fā)展在工業(yè)控制方面得到了很大的青睞， 但是經(jīng)典的

26、PID控制在系統(tǒng)具有較大純滯后的時候其控制效果不是那么的理想， 所以在經(jīng)典的PID控制基礎上再加上Simth控制器，在對具有大純滯后環(huán)節(jié)的控 制系統(tǒng)進行控制時起到了非常好的作用。圖5-1為具有純滯后的對象進行傳統(tǒng) PID調(diào)節(jié)的反饋控制系統(tǒng)，設對象的特 性為：Gpc(s) =Gp(s)e_s(5-1)圖5-1常規(guī)PID控制系統(tǒng)其中，Gp(s)為對象傳遞函數(shù)中不含純滯后的部分，調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)Gc(s)，Gc(s)為PID控制規(guī)律，干擾通道的傳遞函數(shù)為Gp(s)系統(tǒng)給定作用下的閉環(huán)傳遞函數(shù)為Y(s)Gc(s)Gp(s)=eR(s) 1 Gc(s)Gp(s)系統(tǒng)對干擾的傳遞函數(shù)(5-3)皿 Gd(s

27、)D(s) 1 Gc(s)Gp(s)(3-10)式的特征方程為1 G(s)G(s)e_s(5-4)在反饋回路中設計一個補償回路，其傳遞函數(shù)為Gl(s)，如圖5-2所示圖5-2具有時間補償?shù)姆答伩刂葡到y(tǒng) 為了補償對象的純滯后，要求：G(s) =KTs 1es(5-5)史密斯(Smith)補償函數(shù)為GL(s)=Gp(s)(1-e-s)(5-6)于是，史密斯(Smith)預估控制結(jié)構圖如圖5-3所示。圖5-3 Smith控制結(jié)構圖經(jīng)史密斯補償后，純滯后的影響已消除，從而使系統(tǒng)可以使用較大的調(diào)節(jié)增 益來改變調(diào)節(jié)品質(zhì)。5.2史密斯控制器方案設計IOqQs被控對象為G(s)二-,1+s畫出系統(tǒng)框圖設計Sm

28、ith數(shù)字預估器，已知純滯后負反饋控制系統(tǒng)，其中圖5.2系統(tǒng)框圖10 -0.1 S其中D(s)為調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)，G(s) =為對象傳遞函數(shù)，其中+s-0.1sG0(s) e包含純滯后特性,純滯后時間常數(shù)T =0.1 o系統(tǒng)的特征方程為：10e1s1 D(s)G(s) =1 D(s)01+s由于閉環(huán)特征方程中含有項，產(chǎn)生純滯后現(xiàn)象，有超調(diào)或震蕩，使系統(tǒng) 的穩(wěn)定性降低，甚至使系統(tǒng)不穩(wěn)定。為了改善系統(tǒng)特性，引入Smith預估器，使得閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程中不含有-Q.1S -re 項。Smith純滯后補償?shù)挠嬎銠C控制系統(tǒng)為：圖5.3系統(tǒng)框圖1 一 XS上圖所示ZOH為零階保持器，傳遞函數(shù)：Gh(s)二匸

29、二S 并且有： =IT (l為大于1的整數(shù)，T為采樣周期)。采樣周期T的選擇采樣周期在計算機控制中是一個重要的參數(shù)。 從信號保真度看，采樣周期不宜太長，即米樣頻率不應該過低。Sha nnon米樣定理給出了下限角頻率3 s 2伽ax, 3max為原信號的最高頻率；采樣周期應盡可能的短，以使采樣后的離散 信號可以近似于連續(xù)信號，數(shù)字控制具有接近于連續(xù)控制系統(tǒng)的質(zhì)量。但采樣頻 率過高，將使得數(shù)據(jù)存數(shù)容量加大，計算工作量加大，并且采樣頻率高到一定程 度，對系統(tǒng)性能的改善效果并不顯著。所以，我們要找到一個最佳的采樣周期。純滯后較大不可忽略時，可選擇 T在./10附近，當純滯后占主導地位時， 可選擇T約為

30、T，再加上參考課本上表3.4擴充響應曲線法選擇數(shù)字PID參數(shù) 計算公式，預選了 l =2，3，5，10。但是在matlab仿真時，1=2,3系統(tǒng)發(fā)散，所 以還剩下l =5，10?？紤]到采樣頻率過高，將使得數(shù)據(jù)存儲容量加大，計算工作 量加大，所以選擇丨=5。貝U由公式t =lT得：T = ./l=0.02。負反饋調(diào)節(jié)器D(z)的確定D(z)為負反饋調(diào)節(jié)器，通常使用PID控制規(guī)律。擴充響應曲線法是用于有純 滯后的一階對象，因此依據(jù)課本中表3.4擴充響應曲線法選擇數(shù)字PID參數(shù)計算 公式，而且前面已確定采樣周期T與純滯后時間常數(shù) T勺比值l=5,因此選定的 PID參數(shù)為：kp/(T0)=O.73，T

31、=3.6，為 PI 控制規(guī)律。其中T。為被控對象時間常數(shù)，即T)=1，T0.1，T)M=107.706z-7.3z 1所以有：kp=7.3 T =0.36則控制器傳遞函數(shù)：D(skp(1 J ) J.3.2。3Ti * ss將得到的模擬控制器用一階后向差分法 離散化得到:D二 D(s)| 2 = kp(1s T3.Smith補償器Dr (z)的確定Gp(s)e_ 二Gh(s)G(s)e0.02s、八0(1& s(1 s)0.02s、Gp(s)0(1&)s(1 s)_0.02s -es(1 s)_0.02_5 J5D(zrZD(s)20(1：監(jiān)；)Z 二D (s) =Gp(s)(1-e1s)10

32、(1)(1 一 嚴令a 二e02 =0.98 ; b = 10(仁e02) = 0.198bz(1 _z)1 -az 差分方程為:C(k)二 G(k) -G(k -I) =G(k)-G(k-5)G(k)二a G(k -1) b U (k -1) = 0.98G(k-1) 0.198 U(k-1)由此可得到：C(k) =0.98C1(k-1) 0.198 U (k -1)-G(k -5)可以看出，Smith補償器的差分方程有G(k-5)項，即存在滯后5拍的信號, 因此產(chǎn)生純滯后信號對純滯后補償控制是至關重要的。純滯后信號可以用存儲單 元法近似產(chǎn)生。第6章Smith預估補償控制的Matlab仿真與

33、實驗6.1 Matlab 仿真軟件的介紹Matlab是由美國Mathworks公司發(fā)布的主要面對科學計算、可視化以及交 互式程序設計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學數(shù)據(jù)可視化以 及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán) 境中，為科學研究、工程設計以及必須進行有效數(shù)值計算的眾多科學領域提供了 一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設計語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當今國際科學計算軟件的先進水平。Matlab是一套高性能的數(shù)值計算和可視化軟件，集數(shù)值分析、矩陣運算和圖 形顯示于一體，構成了一個方便的、界面友好的用戶環(huán)境。它

34、幾乎可以輕易地再 現(xiàn)C或FORTRAN語言的全部功能，并設計出功能強大、界面優(yōu)美、穩(wěn)定可靠 的高質(zhì)量程序來，而且編程效率和計算效率極高。Matlab環(huán)境下的Simulink是一個進行動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成軟件包，在它提供的圖形用戶界 面上，只要進行鼠標的簡單拖拽操作就可構造出復雜的仿真模型，是目前最優(yōu)秀、最容易使用的一個仿真環(huán)境工具箱，且在各個領域都得到了廣泛的應用。6.2采用Matlab系統(tǒng)仿真本系統(tǒng)采用PI控制算法，用matlab下的Simulink工具箱搭建閉環(huán)系統(tǒng) 結(jié)構，加以1v的階躍信號，PI控制器系數(shù)kp =7.3，T =0.36=0.36，取反饋系 數(shù)為1,使用Smi

35、th預估補償器的仿真結(jié)構和輸出曲線分別如圖所示：Dlscrele FilterlZem-Order Hol di圖6.1結(jié)構仿真圖第7章鍋爐夾套水溫pid控制系統(tǒng)7.1課程設計目的在系統(tǒng)的學習了自動控制原理，過程檢測技術及儀表等課程后，為了 更好的提高我們對所學知道的認識加深對理論知識的理解。借助THJ-4工程實驗平臺，通過對下水箱前饋反饋控制系統(tǒng)的設計，調(diào)試完成系統(tǒng)設計的設計與開發(fā) 提高學生工程意識和能力提高創(chuàng)新能力。了解單回路溫度控制系統(tǒng)的組成與工作原理。了解PID參數(shù)自整定的方法及參數(shù)整定在整個系統(tǒng)中的重要性。研究調(diào)節(jié)器相關參數(shù)的改變對溫度控制系統(tǒng)動態(tài)性能的影響。.分析比較鍋爐夾套水溫控

36、制與鍋爐內(nèi)膽動態(tài)水溫控制的控制效果。7.2被控對象由不銹鋼儲水箱、（上、中、下）三個串接有機玻璃水箱、 4.5KW三相電加 熱模擬鍋爐（由不銹鋼鍋爐內(nèi)膽加溫筒和封閉式鍋爐夾套構成）、盤管和敷塑不銹 鋼管道等組成。水箱：包括上水箱、中水箱、下水箱和儲水箱。上、中、下水箱采用淡 藍色優(yōu)質(zhì)有機玻璃，不但堅實耐用，而且透明度高，便于學生直接觀察液位的變 化和記錄結(jié)果。上、中水箱尺寸均為：D=25cm, H=20cm；下水箱尺寸為：D=35cm， H=20cm。水箱結(jié)構獨特，由三個槽組成，分別為緩沖槽、工作槽和出水槽，進 水時水管的水先流入緩沖槽，出水時工作槽的水經(jīng)過帶燕尾槽的隔板流入出水槽，這樣經(jīng)過緩

37、沖和線性化的處理，工作槽的液位較為穩(wěn)定，便于觀察。水箱底 部均接有擴散硅壓力傳感器與變送器，可對水箱的壓力和液位進行檢測和變送。 上、中、下水箱可以組合成一階、二階、三階單回路液位控制系統(tǒng)和雙閉環(huán)、三 閉環(huán)液位串級控制系統(tǒng)。儲水箱由不銹鋼板制成，尺寸為：長X寬X高 =68cmX52cmX43cm，完全能滿足上、中、下水箱的實驗供水需要。儲水箱內(nèi)部 有兩個橢圓形塑料過濾網(wǎng)罩，以防雜物進入水泵和管道。模擬鍋爐：是利用電加熱管加熱的常壓鍋爐，包括加熱層（鍋爐內(nèi)膽）和冷卻層（鍋爐夾套），均由不銹鋼精制而成，可利用它進行溫度實驗。做溫度 實驗時，冷卻層的循環(huán)水可以使加熱層的熱量快速散發(fā)，使加熱層的溫度快

38、速下降。冷卻層和加熱層都裝有溫度傳感器檢測其溫度，可完成溫度的定值控制、串級控制，前饋-反饋控制，解耦控制等實驗。盤管：模擬工業(yè)現(xiàn)場的管道輸送和滯后環(huán)節(jié)，長 37米（43圈），在盤管 上有三個不同的溫度檢測點，它們的滯后時間常數(shù)不同，在實驗過程中可根據(jù)不 同的實驗需要選擇不同的溫度檢測點。盤管的出水通過閥門的切換既可以流入鍋 爐內(nèi)膽，也可以經(jīng)過渦輪流量計流回儲水箱。 它可用來完成溫度的滯后和流量純 滯后控制實驗。管道及閥門：整個系統(tǒng)管道由敷塑不銹鋼管連接而成，所有的閥門均采 用優(yōu)質(zhì)閥，徹底避免了管道系統(tǒng)生銹的可能性。有效提高了實驗裝置的使用年限。 其中儲水箱側(cè)面有一個進水閥和出水閥， 當水箱需

39、要更換水時，可把球閥打開將 水直接接入或排出。7.3檢測儀表壓力傳感器、變送器：三個液位傳感器分別用來對上、中、下三個水箱 的液位進行檢測，其量程為 05KP，精度為0.5級。采用工業(yè)用的擴散硅壓力 變送器，帶不銹鋼隔離膜片，同時采用信號隔離技術，對傳感器溫度漂移跟隨補 償。采用標準二線制傳輸方式，工作時需提供24V直流電源，輸出：420mADC。.溫度傳感器：裝置中采用了六個 Pt100鉑熱電阻溫度傳感器，分別用來 檢測鍋爐內(nèi)膽、鍋爐夾套、盤管（有3個測試點）以及上水箱出口的水溫。Pt100 測溫范圍：-200+420C。經(jīng)過調(diào)節(jié)器的溫度變送器，可將溫度信號轉(zhuǎn)換成420mA直流電流信號。Pt

40、100傳感器精度高，熱補償性較好。流量傳感器、變送器：三個渦輪流量計分別用來對由電動調(diào)節(jié)閥控制的動力支路、由變頻器控制的動力支路及盤管出口處的流量進行檢測。它的優(yōu)點是測量精度高，反應快。采用標準二線制傳輸方式，工作時需提供24V直流電源。流量范圍：01.2m3/h;精度：1.0%;輸出：420mADC。鍋爐防干燒保護裝置：為保證實驗效果好、不降低鍋爐加熱功率的前提 下，本套裝置配備了良好的防干燒保護系統(tǒng)， 當鍋爐內(nèi)膽液位低于紅色警戒水位 線時，保護裝置將切斷調(diào)壓模塊輸出電壓，以有效保護電加熱管不被干燒損壞 7.3執(zhí)行機構1.電動調(diào)節(jié)閥：采用智能直行程電動調(diào)節(jié)閥，用來對控制回路的流量進行調(diào)節(jié)。電

41、動調(diào)節(jié)閥型號為：QSVP-16K。具有精度高、技術先進、體積小、重量 輕、推動力大、功能強、控制單元與電動執(zhí)行機構一體化、可靠性高、操作方便 等優(yōu)點，電源為單相220V,控制信號為420mADC或15VDC，輸出為4 20mADC的閥位信號，使用和校正非常方便。2水泵：本裝置采用磁力驅(qū)動泵，型號為16CQ-8P,流量為30升/分，揚程為8米，功率為180W。泵體完全采用不銹鋼材料，以防止生銹，使用壽命長。 本裝置采用兩只磁力驅(qū)動泵，一只為三相380V恒壓驅(qū)動，另一只為三相變頻 220V輸出驅(qū)動。電磁閥：本套裝置共有17支優(yōu)質(zhì)電磁閥配合控制器完成所有實驗項目， 其閥體為黃銅材質(zhì)，磁力連接栓為不銹

42、鋼榜及彈簧、彈桿、橡皮膜片，以防止生 銹，它具有體積小、流量大、耐高溫、耐高壓、動作快、壽命長等特點。7.4控制原理框圖（a）結(jié)構圖 （b） 方框圖本實驗系統(tǒng)結(jié)構圖和方框圖如圖7.4所示。本實驗以鍋爐夾套作為被控對 象，夾套的水溫為系統(tǒng)的被控制量。本實驗要求鍋爐夾套的水溫穩(wěn)定至給定值，將鉑電阻TT2檢測到的鍋爐夾套溫度信號作為反饋信號，與給定量比較后的差，以達值通過調(diào)節(jié)器控制三相調(diào)壓模塊的輸出電壓（即三相電加熱管的端電壓） 到控制鍋爐夾套水溫的目的。在鍋爐夾套水溫的定值控制系統(tǒng)中， 其參數(shù)的整定 方法與其它單回路控制系統(tǒng)一樣，但由于鍋爐夾套的溫度升降是通過鍋爐內(nèi)膽的 熱傳導來實現(xiàn)的，所以夾套溫

43、度的加熱過程容量時延非常大， 其控制過渡時間也 較長，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器可選擇PD或PID控制。實驗中用變頻器支路以固定的小流 量給鍋爐內(nèi)膽供循環(huán)水，以加快冷卻。圖7.4 （b）為一個單回路的鍋爐夾套溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構框圖實驗前先用丹麥泵給鍋爐內(nèi)膽打適量的水，而鍋爐夾套為動態(tài)環(huán)水，變頻器，齒輪泵，鍋爐內(nèi)膽組成循環(huán)供水系統(tǒng)。實驗投入運行后，變頻器以固定得頻率使鍋爐夾套得水處 于循環(huán)狀態(tài)。在單回路的鍋爐夾套溫度控制系統(tǒng)中，若沒有循環(huán)水加以快速熱交 換，散熱過程相對比較緩慢，溫度調(diào)節(jié)得效果受對象特性和環(huán)境的限制，在精確和穩(wěn)定性上存在著一定的誤差。當增加了循環(huán)水系統(tǒng)以后，有利于熱交換并提高 散熱能力。相比與

44、靜態(tài)溫度控制實驗，在控制的精確性，快速性上有很大的提高。 本系統(tǒng)控制的被控制量鍋爐夾套水溫，既控制任務是控制鍋爐夾套水溫等于給定 值，并采取工業(yè)智能PID調(diào)節(jié)。7.5實驗內(nèi)容與步驟本實驗選擇鍋爐夾套水溫作為被控對象，實驗之前先將儲水箱中貯足水量， 然后將F2-6，F(xiàn)2-9，F(xiàn)2-8打開。將變頻器A、B C三端連接到三相磁力驅(qū)動泵（220V，打開變頻器電源并手動調(diào)節(jié)變頻器頻率，給鍋爐內(nèi)膽和夾套貯滿水， 然后關閉變頻器、關閉F2-8，打開F2-9，為給鍋爐內(nèi)膽供冷水作好準備。1、比例調(diào)節(jié)器（P ）控制（1）按圖7.4 （b）所示方框圖的要求接成實驗系統(tǒng)。（2）打開儲水箱到鍋爐內(nèi)膽和鍋爐夾套水路相關

45、閥門，啟動丹麥甭既變頻器與齒輪泵兩條動力支路，分別往鍋爐內(nèi)膽和鍋爐夾套進水，約進1-2分鐘后，關閉兩套動力系統(tǒng)。（3）啟動工藝流程并開啟相關儀器和計算機，把智能調(diào)節(jié)器置于“手動” 輸出，把溫度設定于某給定值（如：水溫控制在 40 C）并設置相關參數(shù)，使調(diào) 節(jié)器工作在比例度（S）調(diào)節(jié)器狀態(tài)，此時系統(tǒng)處于開環(huán)狀態(tài)。（4）啟動變頻器，以15赫茲的頻率啟動循環(huán)水系統(tǒng)。（5）運行MCG組態(tài)軟件，進入相應的試驗，觀察實時或歷史曲線，待水溫(由智能調(diào)節(jié)器的溫度顯示器指示)基本穩(wěn)定于給定值后，將調(diào)節(jié)器“手動”切 換至“自動”位置，使系統(tǒng)變?yōu)殚]環(huán)控制運行。待基本不再變化時，加入階躍擾 動。通過改變智能調(diào)節(jié)器的設

46、定值來實現(xiàn)，觀察并記錄在當前比例P余差和超調(diào) 量每當改變值S后，再加同樣大小的階躍信號，比較不同 S時的ess和c p。記錄實驗過程各項數(shù)據(jù)繪成過渡過程曲線。(數(shù)據(jù)可在軟件上獲得) 改變變頻器的輸出頻率，觀察并記錄在當前比例度S余差和超調(diào)量。待系統(tǒng) 穩(wěn)定后，再改變輸出頻率，比較不同的輸出頻率時的ess和c p。2、比例積分(PI)調(diào)節(jié)器控制在比例調(diào)節(jié)器控制實驗的基礎上，待被調(diào)量平穩(wěn)后，加入積分 (“I” ) 作用，觀察被控制量能否回到原設定的位置， 以驗證系統(tǒng)在PI調(diào)節(jié)器控制下沒有 余差。固定比例度S值(中等大小)，然后改變積分時間常數(shù)Ti值，觀察加 入擾動后被調(diào)量的動態(tài)曲線，并記錄下不同 T

47、i值時的超調(diào)量c p。固定Ti于某一中間值，然后改變比例度S的大小，觀察加擾動后被調(diào) 量的動態(tài)曲線，并記下相應的超調(diào)量 c P。選擇合適的S和Ti值，使系統(tǒng)瞬態(tài)響應曲線為一條令人滿意的曲線。3、比例微分調(diào)節(jié)器(PD)控制在比例調(diào)節(jié)器試驗的基礎上，待系統(tǒng)被調(diào)量平穩(wěn)后，引入微分作用“ D”。 固定比例度S值(中間值)，改變微分時間常數(shù)D的大小，觀察系統(tǒng)在階躍輸入作 用下相應的動態(tài)響應曲線。選擇合適的S和Td值，使系統(tǒng)的瞬態(tài)響應為一條令人滿意的動態(tài)曲線。4、比例積分微分(PID)調(diào)節(jié)器控制 在比例調(diào)節(jié)器控制實驗的基礎上，待被調(diào)量平穩(wěn)后 ，引入積分(“ I”) 作用，使被調(diào)量回復到原設定值。減小S，并

48、同時增大Ti，觀察加擾動信號后的 被調(diào)量的動態(tài)曲線，驗證在PI調(diào)節(jié)器作用下，系統(tǒng)的余差為零。在控制PI的基礎上加上適量的微分 “D”作用，然后再對系統(tǒng)加擾動(擾 動幅值與前面的實驗相同)，比較所得的動態(tài)曲線與用PI控制時的不同處。選擇合適的3、Ti和Td,以獲得一條較滿意的動態(tài)曲線。5、PID參數(shù)自整定的連續(xù)溫度控制當發(fā)現(xiàn)AI人工智能調(diào)節(jié)效果不佳時可啟動自整定功能（具體操作參考人AI工 智能工業(yè)調(diào)節(jié)器說明書）。當自整定結(jié)束后，以前設定的參數(shù)會被整定出來的參 數(shù)所替代，并自動將CTR參數(shù)設為3,這樣就無法再次從面板上啟動自整定功能， 可以避免人為的誤操作再次啟動自整定。 之后系統(tǒng)直接將整定出來的

49、參數(shù)投入運 行。根據(jù)自整定得出來的參數(shù)去控制被控對象， 若此效果不是很滿意，可根據(jù)輸 出特性，在自整定參數(shù)的基礎上適當修改一下參數(shù)，可達到滿意效果。一般通過自整定得出來的3、Ti、Td參數(shù)，效果都比較好。超調(diào)量小，過 渡過程時間短。但如果一開始，溫控對象的溫度不是最低，也就是說自整定尋求 的最大斜率不一定是真正的。此時自整定得出的 3、Ti、Td參數(shù)并不一定很理 想。第8章 組態(tài)軟件界面、邏輯、代碼8.1 MCGS組態(tài)軟件計算機技術和網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，為工業(yè)自動化開辟了廣闊的發(fā)展空間， 用戶可以方便快捷地組建優(yōu)質(zhì)高效的監(jiān)控系統(tǒng)，并且通過采用遠程監(jiān)控及診斷等 先進技術，使系統(tǒng)更加安全可靠，在這

50、方面MCG工控組態(tài)軟件發(fā)揮著重要的作用。本裝置中智能儀表控制方案、遠程數(shù)據(jù)采集控制方案和S7-200PLC控制方案 均采用了北京昆侖公司的MCGS組態(tài)軟件作為上位機監(jiān)控組態(tài)軟件。MCGS(Mon itor and Control Gen erated System )是一套基于 Win dows 平臺的，用于 快速構造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運行于Microsoft Windows95/98/NT/2000 等操作系統(tǒng)。MCGS 5.5為用戶提供了解決實際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺，能夠完 成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實時和歷史數(shù)據(jù)處理、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、 趨勢曲線和報表

51、輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡等功能。MCGS( Mon itor and Control Gen erated System) 軟件是一套幾基于Windows平臺的32位工控組態(tài)軟件，集動畫顯示、流程控制、數(shù)據(jù)采集、設備 控制與輸出、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸、工程報表、數(shù)據(jù)與曲線等諸多強大功能于一身，并 支持國內(nèi)外眾多數(shù)據(jù)采集與輸出設備，廣泛應用于石油、電力、化工、鋼鐵、冶 金、紡織、航天、建筑、材料、制冷、通訊、水處理、環(huán)保、智能樓宇、實驗室 等多種行業(yè)。MCGSS態(tài)軟件由“ MCGSS態(tài)環(huán)境”和“ MCGS行環(huán)境”兩個部分組成。 MCGS&態(tài)環(huán)境是生成用戶應用系統(tǒng)的工作環(huán)境，由可執(zhí)行程序McgsSet.exe

52、支持，用戶在MCGSI態(tài)環(huán)境中完成動畫設計、設備連接、編寫控制流程、編制工 程打印報表等全部組態(tài)工作后，生成擴展名為 .mcg的工程文件，又稱為組態(tài)結(jié) 果數(shù)據(jù)庫，其與MCGS運行環(huán)境一起，構成了用戶應用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程”。MCG運行環(huán)境是用戶應用系統(tǒng)的運行環(huán)境，由可執(zhí)行程序McgsRu n.exe支持,以用戶指定的方式運行，并進行各種處理，完成用戶組態(tài)設計的目標和功能。利用MCG軟件組建工程的過程簡介：(1)工程項目系統(tǒng)分析：分析工程項目的系統(tǒng)構成、技術要求和工藝流程， 弄清系統(tǒng)的控制流程和測控對象的特征，明確監(jiān)控要求和動畫顯示方式，分析工程中的設備采集及輸出通道與軟件中實時數(shù)據(jù)庫變量的對應

53、關系，分清哪些變量是要求與設備連接的，哪些變量是軟件內(nèi)部用來傳遞數(shù)據(jù)及動畫顯示的。（2）工程立項搭建框架：主要內(nèi)容包括：定義工程名稱、封面窗口名稱和啟動窗口名稱，指定存盤數(shù)據(jù)庫文件的名稱以及存盤數(shù)據(jù)庫， 設定動畫刷新的周 期。經(jīng)過此步操作，即在 MCG組態(tài)環(huán)境中，建立了由五部分組成的工程結(jié)構框 架。（3）設計菜單基本體系：為了對系統(tǒng)運行的狀態(tài)及工作流程進行有效地調(diào) 度和控制，通常要在主控窗口內(nèi)編制菜單。編制菜單分兩步進行，第一步首先搭 建菜單的框架，第二步再對各級菜單命令進行功能組態(tài)。 在組態(tài)過程中，可根據(jù) 實際需要，隨時對菜單的內(nèi)容進行增加或刪除，不斷完善工程的菜單。（4）制作動畫顯示畫面：

54、動畫制作分為靜態(tài)圖形設計和動態(tài)屬性設置兩個 過程。前一部分用戶通過MCG組態(tài)軟件中提供的基本圖形元素及動畫構件庫， 在用戶窗口內(nèi)組合成各種復雜的畫面。 后一部分則設置圖形的動畫屬性，與實時 數(shù)據(jù)庫中定義的變量建立相關性的連接關系，作為動畫圖形的驅(qū)動源。（5）編寫控制流程程序：在運行策略窗口內(nèi)，從策略構件箱中，選擇所需功能策略構件，構成各種功能模塊，由這些模塊實現(xiàn)各種人機交互操作。MCGS還為用戶提供了編程用的功能構件，使用簡單的編程語言，編寫工程控制程序。（6）完善菜單按鈕功能：包括對菜單命令、監(jiān)控器件、操作按鈕的功能組 態(tài)；實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)、各種曲線、數(shù)據(jù)報表、報警信息輸出等功能；建

55、立工程安全機制等。（7）編寫程序調(diào)試工程：利用調(diào)試程序產(chǎn)生的模擬數(shù)據(jù)，檢查動畫顯示和 控制流程是否正確。（8）連接設備驅(qū)動程序：選定與設備相匹配的設備構件，連接設備通道， 確定數(shù)據(jù)變量的數(shù)據(jù)處理方式，完成設備屬性的設置。此項操作在設備窗口內(nèi)進 行。（9）工程完工綜合測試：最后測試工程各部分的工作情況，完成整個工程 的組態(tài)工作，實施工程交接。8.2組態(tài)軟件設計在開始組態(tài)工程之前，先對該工程進行剖析，以便從整體上把握工程的結(jié) 構、流程、需實現(xiàn)的功能及如何實現(xiàn)這些功能。本設計為盤管出水口水溫與流量 串級控制系統(tǒng)，目的是通過過程控制，使主控參數(shù)盤管出水口水溫穩(wěn)定為給定 值，并對擾動具有一定的適應能力。

56、因此，本系統(tǒng)應具備盤管水溫與熱水流量串 級控制系統(tǒng)的仿真界面，也應有盤管出水口水溫與流量參數(shù)設定、 實時數(shù)據(jù)顯示 窗口，實時曲線與歷史曲線顯示窗口 ，計算機與工控機的通訊狀態(tài)設定及顯示 窗口。由上述分析可知，本系統(tǒng)應具有7個用戶窗口：盤管水溫與熱水流量串級控 制、實驗指導、實時曲線、歷史曲線、通訊狀態(tài)、數(shù)據(jù)瀏覽、退出指示。實驗七鍋爐夾套水溫定值控制干燒崔*幻一 ir圖8.1組態(tài)軟件界面第9章數(shù)據(jù)采集硬件系統(tǒng)構件、連線9.1數(shù)據(jù)采集硬件系統(tǒng)構件遠程數(shù)據(jù)采集控制即我們通常所說的直接數(shù)字控制(DDC,它的特點是以計算機代替模擬調(diào)節(jié)器進行控制，并通過數(shù)據(jù)采集板卡或模塊進行 A/D、D/A轉(zhuǎn)換， 控制算法全部在計算機上實現(xiàn)。在本裝置中遠程數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)包括SA-21遠程數(shù)據(jù)采集熱電阻輸入模塊掛件、SA-22遠程數(shù)據(jù)采集模擬量輸入模塊掛件、 SA-23遠程數(shù)據(jù)采集模擬量輸出模塊掛件。 采用臺灣鴻格ICP7000系列智能采集 模塊，其中I-7017是8路模擬量輸入模塊，I-7024是4路模擬量輸出模塊，I-7033 是3路熱電阻輸入模塊。ICP7000系列智能采集模塊通過 RS485等串行口通訊協(xié) 議與PC相連，由PC中的算法及程序控制并實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集模塊對現(xiàn)場的模擬量、 開關量信號的輸入和輸出、脈沖信號的計數(shù)和測量脈沖頻