基于MGCS的雙容液位控制系統(tǒng)分析研發(fā)

題目：基于MCGS的雙容液位限制系統(tǒng)探討書目1緒論 21.1課題的提出 21.2液位限制器的特點與作用 2液位限制器的特點 2液位限制器的作用 21.3液位限制的意義與發(fā)展前景 22THSA-1型過控綜合自動化限制系統(tǒng)簡介 32.1概述 32.2系統(tǒng)總體說明 3被控對象 4檢測裝置 5執(zhí)行機構(gòu) 62.3系統(tǒng)試驗平臺 6限制屏組件 7智能儀表限制組件 83MCGS組態(tài)軟件的介紹 103.1什么是MCGS組態(tài)軟件 103.2MCGS組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成 103.3MCGS組態(tài)軟件的功能和特點 113.4MCGS組態(tài)軟件的工作方式 123.5本章總結(jié) 124雙容液位限制系統(tǒng)分析 134.1基于MCGS的雙容液位限制試驗原理 134.2基于MCGS的雙容液位限制系統(tǒng)建模 134.3

試驗內(nèi)容與步驟 154.4基于MCGS的雙容液位限制系統(tǒng)試驗截圖 164.5試驗結(jié)論 185系統(tǒng)的PID參數(shù)整定 195.1PID概述 195.2限制器參數(shù)整定 195.3PID參數(shù)的確定 20選擇參數(shù) 20試驗湊試法 20整定比例限制 21整定積分環(huán)節(jié) 21整定微分環(huán)節(jié) 215.4系統(tǒng)特性測試 225.5本章小結(jié) 226基于MCGS的雙容液位限制系統(tǒng)探討結(jié)論 236.1雙容液位限制系統(tǒng)的特點 236.2將來可能改進的方法 23參考文獻： 24謝辭 25基于MCGS的雙容液位限制系統(tǒng)探討摘要：在化學工業(yè)生產(chǎn)中，液位限制是一項特別重要的環(huán)節(jié)。本論文以過程綜合自動化限制系統(tǒng)試驗平臺為探討背景，以智能儀表限制方法為主要工具，進行雙容液位限制方法探討。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展人們起先利用各種先進的儀器和技術(shù)組成計算機限制系統(tǒng)來代替人工困難的限制操作，智能儀表限制便是其中一種特別好的限制方法。集自動限制技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)為一體的數(shù)字式限制智能限制一般具有極其豐富的運算功能，且運用敏捷便利、圖形或數(shù)字顯示形象直觀、運行平安牢靠等優(yōu)點，智能限制儀表越來越廣泛的被應用于工業(yè)限制領(lǐng)域。

在限制算法方面，通過該試驗平臺并用智能儀表構(gòu)成限制系統(tǒng)回路。然后依據(jù)系統(tǒng)具體的限制要求選擇不同的限制算法，主回路選擇PI調(diào)整器，副回路選擇P調(diào)整器來實現(xiàn)對系統(tǒng)的整體限制，并通過工程整定法對調(diào)整器參數(shù)進行整定，使系統(tǒng)在正常工作的狀況下很快進入穩(wěn)定狀態(tài)，達到令人滿足的效果。

本課題的探討，有利于使我們駕馭過程限制的一些基本學問和算法，為理論聯(lián)系實際供應了良好的試驗環(huán)境。關(guān)鍵詞：液位限制智能儀表限制雙容位液限制PID限制

Abstract:Inthechemicalindustrialproduction,liquidlevelcontrolisaveryimportantlink.Thisthesistoprocessintegratedautomationcontrolsystemexperimentalplatformfortheresearchbackground,intelligentinstrumentcontrolmethodforthemaintools,carriesonthedoubleletlevelcontrolmethod.Alongwiththescienceandtechnologyunceasingdevelopmentpeoplebegantouseallsortsofadvancedequipmentandtechnologyofcomputercontrolsystemtoreplaceartificialcomplexcontroloperation,intelligentinstrumentcontrolisoneoftheverygoodcontrolmethod.Integratingautomaticcontroltechnology,computertechnology,communicationtechnologyfortheintegrationofdigitalcontrolintelligentcontrolisextremelyrichoperationscommonlyfunctionanduseagileandconvenient,graphicsordigitaldisplayimageintuitive,safeandreliableoperation,theintelligentcontrolinstrumentadvantagesarewidelyappliedintheindustrialcontrolarea.Attheappearancecalculationroadthatcontrol,hasbeenshouldexperimenttheflatgroundgoestooffsettheintelligencetoappeartodrawuptocontrolthesystembehindoftrack.Thenrequesttochoosethedifferentcontrol

calculationroadaccordingtothesystemofconcretecontrol,themainpart

trackchoice

PImodulatorofbehind,badhabit-thetrackchoicethePmodulatorofbehindarrivetocompleteallcontrolstowardsystem,andcarryonthebackthelongmethodofarrivetocontinuetoopentheexhibitiontoallofthemodulatorparameterstocarryonthebackthelongthroughalloftheengineering,makethesysteminputthestableemergenceverysoonundertheregularworkofcondition,attainthevirtuousresult.

Theresearchofthistopic,isbeneficialtomakewecontrolsomebasicknowledgeandthecalculationroadthatprocesscontrols,thecontactarrivesthesupplyforthesakeofthetheoriesgoodandtryatcourttheenvironmentbodylast.Keyword:thecontroloftheliquid;thestringclasscontrol;theintelligenceappearsthecontrol;thePIDcontrol1緒論1.1課題的提出人們生活以與工業(yè)生產(chǎn)常常涉與到液位和流量的限制問題，例如飲料、食品加工，居民生活用水的供應，溶液過濾，污水處理，化工生產(chǎn)等多種行業(yè)的生產(chǎn)加工過程，通常要運用蓄液池。蓄液池中的液位須要維持合適的高度，太滿簡潔溢出造成奢侈，過少則無法滿足需求。因此，須要設(shè)計合理的限制器自動調(diào)整蓄液池的進出流量。這些不同背景的實際問題都可以簡化為某種水箱的液位限制問題。因此液位是工業(yè)限制過程中一個重要的參數(shù)。液位限制是工業(yè)中常見的過程限制，它對生產(chǎn)的影響不容忽視。單容液位限制系統(tǒng)具有非線性，滯后，耦合等特征，能夠很好的模擬工業(yè)過程特征?；诖耍菊撐奶岢霾﹄p容液位限制系統(tǒng)做一個系統(tǒng)探討。1.2液位限制器的特點與作用1.2.1液位限制器的特點外形小巧緊湊，適合柜內(nèi)導軌安裝。就地液位限制或報警?？梢詸z測調(diào)整閥的工作狀態(tài)，關(guān)閉嚴不嚴(有無泄漏)。用于給排水限制的雙電極液位限制器1.2.2液位限制器的作用進液限制液位低于下限時,繼電器吸合,紅色報警燈亮；液位高于上限時,繼電器斷開,紅色報警燈滅排液限制液位高于上限時,繼電器吸合,紅色報警燈亮；液位低于下限時,繼電器斷開,紅色報警燈滅1.3液位限制的意義與發(fā)展前景在動態(tài)的狀態(tài)下，采納合適的方法對液位進行檢測、限制，能收到很好的生產(chǎn)效果。隨著電子技術(shù)與計算機技術(shù)的發(fā)展，液位檢測的自動限制成為其今后的發(fā)展趨勢，限制過程的自動化處理以與監(jiān)控軟件良好的人機界面，操作人員在監(jiān)控計算機上能依據(jù)限制效果與時修改運行參數(shù)，這樣能有效的削減工人的疲憊和失誤，提高生產(chǎn)過程的實時性、平安性。隨著計算機限制技術(shù)應用的普與、牢靠性的提高與價格的下降，液位檢測的PID限制必將得到更加廣泛的應用。2THSA-1型過控綜合自動化限制系統(tǒng)簡介2.1概述“THSA-1型過控綜合自動化限制系統(tǒng)試驗平臺”是由試驗限制對象、試驗限制臺與上位監(jiān)控PC機三部分組成。本裝置結(jié)合了當今工業(yè)現(xiàn)場過程限制的實際，是一套集自動化儀表技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)、自動限制技術(shù)與現(xiàn)場總線技術(shù)為一體的多功能試驗設(shè)備。該系統(tǒng)包括流量、溫度、液位、壓力等熱工參數(shù)，可實現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)辨識，單回路限制，串級限制，前饋-反饋限制，滯后限制、比值限制，解耦限制等多種限制形式。具有如下特點：真實性、直觀性、綜合性強，限制對象組件全部來源于工業(yè)現(xiàn)場。被控參數(shù)全面，涵蓋了連續(xù)性工業(yè)生產(chǎn)過程中的液位、壓力、流量與溫度等典型參數(shù)。具有廣泛的擴展性和后續(xù)開發(fā)功能，全部I/O信號全部采納國際標準IEC信號。具有限制參數(shù)和限制方案的多樣化。通過不同被控參數(shù)、動力源、限制器、執(zhí)行器與工藝管路的組合可構(gòu)成幾十種過程限制系統(tǒng)試驗項目。各種限制算法和調(diào)整規(guī)律在開放的試驗軟件平臺上都可以實現(xiàn)。試驗數(shù)據(jù)與圖表在上位機軟件系統(tǒng)中很簡潔存儲與調(diào)用，以便試驗者進行試驗后的比較和分析。多種限制方式：可采納AI智能儀表限制、DCS分布式限制、S7-200或S7-300PLC可編程限制、DDC遠程數(shù)據(jù)采集限制等多種限制方式。充分考慮了各大高校自動化專業(yè)的大綱要求，完全能滿足教學試驗、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計的須要，同時學生可自行設(shè)計試驗方案，進行綜合性、創(chuàng)建性過程限制系統(tǒng)試驗的設(shè)計、調(diào)試、分析，培育學生的獨立操作、獨立分析問題和解決問題的實力。同時本試驗裝置具有如下平安愛護體系：1．三相四線制總電源輸入經(jīng)帶漏電愛護裝置的三相四線制斷路器進入系統(tǒng)電源之后又分為一個三相電源支路和三個不同相的單相支路，每一支路都帶有各自三相、單相斷路器。總電源設(shè)有三相通電指示燈和380V三相電壓指示表，三相帶燈熔斷器作為斷相指示。2．限制屏上裝有一套電壓型漏電愛護和一套電流型漏電愛護裝置。3．限制屏設(shè)有服務管理器（即定時器兼報警記錄儀），為學生試驗技能的考核供應一個統(tǒng)一的標準。4．各種電源與各種儀表均有牢靠的自愛護功能。5．強電接線插頭采納封閉式結(jié)構(gòu)，以防止觸電事故的發(fā)生。6．強弱電連接線采納不同結(jié)構(gòu)的插頭、插座，防止強弱電混接。2.2系統(tǒng)總體說明本試驗裝置[1]對象主要由水箱、鍋爐和盤管三大部分組成。供水系統(tǒng)有兩路：一路由三相（380V恒壓供水）磁力驅(qū)動泵、電動調(diào)整閥、直流電磁閥、渦輪番量計與手動調(diào)整閥組成；另一路由變頻器、三相磁力驅(qū)動泵（220V變頻調(diào)速）、渦輪番量計與手動調(diào)整閥組成。2-1試驗對象總貌圖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(gòu)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、下水箱采納淡藍色優(yōu)質(zhì)有機玻璃，不但堅實耐用，而且透亮度高，便于學生干脆視察液位的變更和記錄結(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(gòu)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)過緩沖和線性化的處理，工作槽的液位較為穩(wěn)定，便于視察。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、三階單回路液位限制系統(tǒng)和雙閉環(huán)、三閉環(huán)液位串級限制系統(tǒng)。儲水箱由不銹鋼板制成，尺寸為：長×寬×高=68cm×52㎝×43㎝，完全能滿足上、中、下水箱的試驗供水須要。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：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，可利用它進行溫度試驗。做溫度試驗時，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，可完成溫度的定值限制、串級限制，前饋-反饋限制，解耦限制等試驗。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，在試驗過程中可依據(jù)不同的試驗須要選擇不同的溫度檢測點。盤管的出水通過手動閥門的切換既可以流入鍋爐內(nèi)膽，也可以經(jīng)過渦輪番量計流回儲水箱。它可用來完成溫度的滯后和流量純滯后限制試驗。整個系統(tǒng)管道由敷塑不銹鋼管連接而成，全部的手動閥門均采納優(yōu)質(zhì)球閥，徹底避開了管道系統(tǒng)生銹的可能性。有效提高了試驗裝置的運用年限。其中儲水箱底部有一個出水閥，當水箱須要更換水時，把球閥打開將水干脆排出。檢測裝置壓力傳感器、變送器：三個壓力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0～5KP，精度為0.5級。采納工業(yè)用的擴散硅壓力變送器，帶不銹鋼隔離膜片，同時采納信號隔離技術(shù)，對傳感器溫度漂移跟隨補償。采納標準二線制傳輸方式，工作時需供應24V直流電源，輸出：4～20mADC。溫度傳感器：裝置中采納了六個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）以與上水箱出口的水溫。Pt100測溫范圍：-200～+420℃。經(jīng)過調(diào)整器的溫度變送器，可將溫度信號轉(zhuǎn)換成4～20mA直流電流信號。Pt100傳感器精度高，熱補償性較好。流量傳感器、變送器：三個渦輪番量計分別用來對由電動調(diào)整閥限制的動力支路、由變頻器限制的動力支路與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。采納標準二線制傳輸方式，工作時需供應24V直流電源。流量范圍：0～1.2m3/h；精度：1.0%；輸出：4～20mADC。執(zhí)行機構(gòu)電動調(diào)整閥：采納智能直行程電動調(diào)整閥，用來對限制回路的流量進行調(diào)整。電動調(diào)整閥型號為：QSVP-16K。具有精度高、技術(shù)先進、體積小、重量輕、推動力大、功能強、限制單元與電動執(zhí)行機構(gòu)一體化、牢靠性高、操作便利等優(yōu)點，電源為單相220V，限制信號為4～20mADC或1～5VDC，輸出為4～20mADC的閥位信號，運用和校正特別便利。水泵：本裝置采納磁力驅(qū)動泵，型號為16CQ-8P，流量為30升/分，揚程為8米，功率為180W。泵體完全采納不銹鋼材料，以防止生銹，運用壽命長。本裝置采納兩只磁力驅(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：在本裝置中作為電動調(diào)整閥的旁路，起到階躍干擾的作用。電磁閥型號為：2W-160-25；工作壓力：最小壓力為0Kg/㎝2，最大壓力為7Kg/㎝2；工作溫度：－5～80℃；工作電壓：24VDC。三相電加熱管：由三根1.5KW電加熱管星形連接而成，用來對鍋爐內(nèi)膽內(nèi)的水進行加溫，每根加熱管的電阻值約為50Ω左右。2.3系統(tǒng)試驗平臺“THSA-1型過控綜合自動化限制系統(tǒng)試驗平臺”主要由限制屏組件、智能儀表限制組件、遠程數(shù)據(jù)采集限制組件、DCS分布式限制組件、PLC限制組件等幾部分組成。限制屏組件SA-01電源限制屏面板充分考慮人身平安愛護，裝有漏電愛護空氣開關(guān)、電壓型漏電愛護器、電流型漏電愛護器。圖1-2為電源限制屏示意圖。合上總電源空氣開關(guān)與鑰匙開關(guān)，此時三只電壓表均指示380V左右，定時器兼報警記錄儀數(shù)顯亮，停止按鈕燈亮。此時打開照明開關(guān)、變頻器開關(guān)與24V開關(guān)電源即可供應照明燈，變頻器和24V電。按下啟動按鈕，停止按鈕燈熄，啟動按鈕燈亮，此時合上三相電源、單相Ⅰ、單相Ⅱ、單相Ⅲ空氣開關(guān)即可供應相應電源輸出，作為其他設(shè)備的供電電源。圖2-2電源限制屏示意圖SA-02I/O信號接口面板該面板的作用主要是通過航空插頭（一端與對象系統(tǒng)連接）將各傳感器檢測信號與執(zhí)行器限制信號同面板上自鎖緊插孔相連，便于學生自行連線組成不同的限制系統(tǒng)。SA-11溝通變頻限制掛件采納日本三菱公司的FR-S520S-0.4K-CH(R)型變頻器，限制信號輸入為4～20mADC或0～5VDC，溝通220V變頻輸出用來驅(qū)動三相磁力驅(qū)動泵。有關(guān)變頻器的運用請參考變頻器運用手冊中相關(guān)的內(nèi)容。變頻器常用參數(shù)設(shè)置：P30＝1；P53＝1；P62＝4；P79＝0三相移相SCR調(diào)壓裝置、位式限制接觸器采納三相可控硅移相觸發(fā)裝置，輸入限制信號為4～20mA標準電流信號，其移相觸發(fā)角與輸入限制電流成正比。輸出溝通電壓用來限制電加熱器的端電壓，從而實現(xiàn)鍋爐溫度的連續(xù)限制。位式限制接觸器和AI-708儀表一起運用，通過AI-708儀表輸出繼電器觸點的通斷來限制溝通接觸器的通斷，從而完成鍋爐水溫的位式限制試驗。智能儀表限制組件AI智能調(diào)整儀表掛件采納上海萬迅儀表有限公司生產(chǎn)的AI系列全通用人工智能調(diào)整儀表，其中SA-12智能調(diào)整儀限制掛件為AI-818型，SA-13智能位式調(diào)整儀為AI-708型。AI-818型儀表為PID限制型，輸出為4～20mADC信號；而AI-708型儀表為位式限制型，輸出為繼電器觸點型開關(guān)量信號。AI系列儀表通過RS485串口通信協(xié)議與上位計算機通訊，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的實時監(jiān)控。AI儀表常用參數(shù)設(shè)置：CtrL：限制方式。CtrL＝0，采納位式限制；CtrL＝1，采納AI人工智能調(diào)整/PID調(diào)整；CtrL＝2，啟動自整定參數(shù)功能；CtrL＝3，自整定結(jié)束。Sn：輸入規(guī)格。Sn＝21，Pt100熱電阻輸入；Sn＝32，0.2～1VDC電壓輸入；Sn＝33，1～5VDC電壓輸入。DIL：輸入下限顯示值，一般DIL＝0。DIH：輸入上限顯示值。輸入為液位信號時，DIH＝50.0；輸入為熱電阻信號時，DIH＝100；輸入為流量信號時，DIH＝100。OP1：輸出方式，一般OP1＝4為4～20mA線性電流輸出。CF：系統(tǒng)功能選擇。CF＝0為內(nèi)部給定，反作用調(diào)整；CF＝1為內(nèi)部給定，正作用調(diào)整；CF＝8為外部給定，反作用調(diào)整；CF＝9為外部給定，正作用調(diào)整。Addr：通訊地址。單回路試驗Addr＝1；串級試驗主控為Addr＝1，副控為Addr＝2；三閉環(huán)試驗主控為Addr＝1，副控為Addr＝2，內(nèi)環(huán)為Addr＝3。試驗中各儀表通訊地址不允許相同。P、I、D參數(shù)可依據(jù)試驗須要調(diào)整，其他參數(shù)請參考默認設(shè)置。有關(guān)AI系列儀表的運用請參考說明書上相關(guān)的內(nèi)容。SA-14比值、前饋補償與解耦裝置掛件比值、前饋補償裝置同調(diào)整器一起運用，其原理如圖1-3所示。上面一路作為比值器，輸入電壓經(jīng)過電壓跟隨器、反相比例放大器、反相器輸出0～5V電壓，可以實現(xiàn)流量的單閉環(huán)比值、雙閉環(huán)比值限制系統(tǒng)試驗；當上面一路作為干擾輸入，下面一路作為調(diào)整器輸出時，兩路相加或相減（通過鈕子開關(guān)切換），再經(jīng)過I/V變換輸出4～20mA電流，這部分構(gòu)成一個前饋補償器，可以實現(xiàn)液位與流量、溫度與流量的前饋-反饋限制系統(tǒng)試驗。圖2-3比值、前饋補償器原理圖解耦裝置同調(diào)整器一起運用，其原理如圖1-4所示。上面一路的輸入對輸出的影響，以與下面一路的輸入對輸出的影響均為1：1的關(guān)系；兩路之間相互的影響通過可調(diào)比例放大器與加法器實現(xiàn)。值得留意的是上面一路對下面一路的影響可通過鈕子開關(guān)選擇相加或相減，可以實現(xiàn)鍋爐內(nèi)膽與鍋爐夾套的溫度、上水箱液位與出口水溫的解耦限制系統(tǒng)試驗。圖2-4解耦裝置原理圖3MCGS組態(tài)軟件的介紹3.1什么是MCGS組態(tài)軟件MCGS(MonitorandControlGeneratedSystem)是一套基于Windows平臺的，用于快速構(gòu)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MicrosoftWindows95/98/Me/NT/2000等操作系統(tǒng)。MCGS為用戶供應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、報警和平安機制、流程限制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出以與企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。運用MCGS，用戶無須具備計算機編程的學問，就可以在短時間內(nèi)輕而易舉地完成一個運行穩(wěn)定，功能全面，維護量小并且具備專業(yè)水準的計算機監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)工作。MCGS具有操作簡便、可視性好、可維護性強、高性能、高牢靠性等突出特點，已勝利應用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測、機械制造、交通運輸、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動化、航空航天等領(lǐng)域，經(jīng)過各種現(xiàn)場的長期實際運行，系統(tǒng)穩(wěn)定牢靠。目前，MCGS組態(tài)軟件已經(jīng)勝利推出了MCGS通用版組態(tài)軟件、MCGSWWW網(wǎng)絡(luò)版組態(tài)軟件和MCGSE嵌入版組態(tài)軟件。三類產(chǎn)品風格相同，功能各異，三者完備結(jié)合，融為一體，形成了整個工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的從設(shè)備采集、工作站數(shù)據(jù)處理和限制、上位機網(wǎng)絡(luò)管理和web閱讀的全部功能，很好的實現(xiàn)了自動限制一體化的功能。3.2MCGS組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成MCGS組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu)MCGS軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境兩個部分。組態(tài)環(huán)境相當于一套完整的工具軟件，幫助用戶設(shè)計和構(gòu)造自己的應用系統(tǒng)。運行環(huán)境則依據(jù)組態(tài)環(huán)境中構(gòu)造的組態(tài)工程，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(shè)計的目標和功能。MCGS組態(tài)軟件（以下簡稱MCGS）由“MCGS組態(tài)環(huán)境”和“MCGS運行環(huán)境”兩個系統(tǒng)組成。兩部分相互獨立，又緊密相關(guān)。MCGS組態(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支持，其存放于MCGS書目的Program子書目中。用戶在MCGS組態(tài)環(huán)境中完成動畫設(shè)計、設(shè)備連接、編寫限制流程、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(gòu)成了用戶應用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程”。MCGS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McgsRun.exe支持，其存放于MCGS書目的Program子書目中。在運行環(huán)境中完成對工程的限制工作。MCGS組態(tài)軟件五大組成部分MCGS組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性。主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個設(shè)備窗口和多個用戶窗口，負責調(diào)度和管理這些窗口的打開或關(guān)閉。主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱，編制工程菜單，設(shè)計封面圖形，確定自動啟動的窗口，設(shè)定動畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱與存盤時間等。設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動外部設(shè)備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與限制輸出設(shè)備，注冊設(shè)備驅(qū)動程序，定義連接與驅(qū)動設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。用戶窗口：本窗口主要用于設(shè)置工程中的人機交互界面，諸如：生成各種動畫顯示畫面、報警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。實時數(shù)據(jù)庫：是工程各個部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將MCGS工程的各個部分連接成有機的整體。在本窗口內(nèi)定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出限制、動畫連接與設(shè)備驅(qū)動的對象。運行策略：本窗口主要完成工程運行流程的限制。包括編寫限制程序（if…then腳本程序），選用各種功能構(gòu)件，如：數(shù)據(jù)提取、定時器、配方操作、多媒體輸出等。3.3MCGS組態(tài)軟件的功能和特點與國內(nèi)外同類產(chǎn)品相比，MCGS組態(tài)軟件具有以下特點：全中文、可視化、面對窗口的組態(tài)開發(fā)界面，符合中國人的運用習慣和要求，真正的32位程序，可運行于MicrosoftWindows95/98/Me/NT/2000等多種操作系統(tǒng)。浩大的標準圖形庫、完備的繪圖工具、22種不同形式的漸進色填充功能以與豐富的多媒體支持，使您能夠快速地開發(fā)出集圖像、聲音、動畫等于一體的豐富多樣、精致的工程畫面。MCGS組態(tài)軟件不僅增加了在運行環(huán)境下支持圖形的旋轉(zhuǎn)功能，使您的工程更加生動、逼真，而且在組態(tài)環(huán)境下也可以對圖形進行隨意角度的旋轉(zhuǎn)，使您輕松完成難度較大的圖形組態(tài)工作。MCGS位圖構(gòu)件主要用于顯示靜態(tài)圖像，位圖構(gòu)件不僅可以顯示標準的Windows位圖文件（即BMP文件），還增加了允許裝載其它各種格式圖片的功能；全新的ActiveX動畫構(gòu)件，包括存盤數(shù)據(jù)處理、條件曲線、安排曲線、相對曲線、通用棒圖等，使您能夠更便利、更敏捷地處理、顯示生產(chǎn)數(shù)據(jù)。通用性強，支持目前絕大多數(shù)硬件設(shè)備，每個用戶依據(jù)工程實際狀況，利用通用組態(tài)軟件供應的底層設(shè)備（PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的I/ODriver、開放式的數(shù)據(jù)庫和畫面制作工具，就能完成一個具有動畫效果、實時數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、具有多媒體功能和網(wǎng)絡(luò)功能的工程，不受行業(yè)限制。封裝性好（易學易用），MCGS工控組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種便利用戶運用的方法包裝起來，對于用戶，不需駕馭太多的編程語言技術(shù)（甚至不須要編程技術(shù)），簡潔易學的類Basic腳本語言與豐富的MCGS策略構(gòu)件，使您能夠輕而易舉地開發(fā)出困難的流程限制系統(tǒng)。強大的數(shù)據(jù)處理功能，能夠?qū)I(yè)現(xiàn)場產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以各種方式進行統(tǒng)計處理，使您能夠在第一時間獲得有關(guān)現(xiàn)場狀況的第一手數(shù)據(jù)。便利的報警設(shè)置、豐富的報警類型、報警存貯與應答、實時打印報警報表以與敏捷的報警處理函數(shù)，使您能夠便利、與時、精確地捕獲到任何報警信息。完善的平安機制，允許用戶自由設(shè)定菜單、按鈕與退出系統(tǒng)的操作權(quán)限。此外，MCGS還供應了工程密碼、鎖定軟件狗、工程運行期限等功能，以愛護組態(tài)開發(fā)者的成果。強大的網(wǎng)絡(luò)功能，支持TCP/IP、Modem、485/422/232，以與各種無線網(wǎng)絡(luò)和無線電臺等多種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。良好的可擴充性，可通過OPC、DDE、ODBC、ActiveX等機制，便利地擴展MCGS組態(tài)軟件的功能，并與其他組態(tài)軟件、MIS系統(tǒng)或自行開發(fā)的軟件進行連接。持續(xù)性強，用MCGS組態(tài)軟件開發(fā)的應用程序，當現(xiàn)場（包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶需求發(fā)生變更時，不需作很多修改而便利地完成軟件的更新和升級；采納PLC可編程邏輯限制器工業(yè)自動限制裝置，它擁有體積小、功能強、程序設(shè)計簡潔、維護便利，所以它有更能適用惡劣工業(yè)環(huán)境的實力和它的高牢靠性；nTouch系列觸模屏作為一種新型的人機界面，是特地面對PLC應用的，功能強大，運用便利，而且應用特別廣泛，日益成為現(xiàn)代工業(yè)必不行少的設(shè)備之一；供應了WWW閱讀功能，能夠便利地實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場限制與企業(yè)管理的集成。在整個企業(yè)范圍內(nèi)，只運用IE閱讀器就可以在隨意一臺計算機上便利地閱讀與生產(chǎn)現(xiàn)場一樣的動畫畫面，實時和歷史的生產(chǎn)信息，包括歷史趨勢，生產(chǎn)報表等等，并供應完善的用戶權(quán)限限制3.4MCGS組態(tài)軟件的工作方式MCGS如何與設(shè)備進行通訊：MCGS通過設(shè)備驅(qū)動程序與外部設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換。包括數(shù)據(jù)采集和發(fā)送設(shè)備指令。設(shè)備驅(qū)動程序是由VB、VC程序設(shè)計語言編寫的DLL（動態(tài)連接庫）文件，設(shè)備驅(qū)動程序中包含符合各種設(shè)備通訊協(xié)議的處理程序，將設(shè)備運行狀態(tài)的特征數(shù)據(jù)采集進來或發(fā)送出去。MCGS負責在運行環(huán)境中調(diào)用相應的設(shè)備驅(qū)動程序，將數(shù)據(jù)傳送到工程中的各個部分，完成整個系統(tǒng)的通訊過程。每個驅(qū)動程序獨占一個線程，達到互不干擾的目的。MCGS如何產(chǎn)生動畫效果：MCGS為每一種基本圖形元素定義了不同的動畫屬性，如：一個長方形的動畫屬性有可見度，大小變更，水平移動等，每一種動畫屬性都會產(chǎn)生肯定的動畫效果。所謂動畫屬性，事實上是反映圖形大小、顏色、位置、可見度、閃耀性等狀態(tài)的特征參數(shù)。然而，我們在組態(tài)環(huán)境中生成的畫面都是靜止的，如何在工程運行中產(chǎn)生動畫效果呢？方法是：圖形的每一種動畫屬性中都有一個“表達式”設(shè)定欄，在該欄中設(shè)定一個與圖形態(tài)態(tài)相聯(lián)系的數(shù)據(jù)變量，連接到實時數(shù)據(jù)庫中，以此建立相應的對應關(guān)系，MCGS稱之為動畫連接。具體狀況請參閱后面第四講中的動畫連接。MCGS如何實施遠程多機監(jiān)控：MCGS供應了一套完善的網(wǎng)絡(luò)機制，可通過TCP/IP網(wǎng)、Modem網(wǎng)和串口網(wǎng)將多臺計算機連接在一起，構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的實時數(shù)據(jù)同步、歷史數(shù)據(jù)同步和網(wǎng)絡(luò)事務的快速傳遞。同時，可利用MCGS供應的網(wǎng)絡(luò)功能，在工作站上干脆對服務器中的數(shù)據(jù)庫進行讀寫操作。分布式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的每一臺計算機都要安裝一套MCGS工控組態(tài)軟件。MCGS把各種網(wǎng)絡(luò)形式，以父設(shè)備構(gòu)件和子設(shè)備構(gòu)件的形式，供用戶調(diào)用，并進行工作狀態(tài)、端口號、工作站地址等屬性參數(shù)的設(shè)置。如何對工程運行流程實施有效限制：MCGS開拓了專用的“運行策略”窗口，建立用戶運行策略。MCGS供應了豐富的功能構(gòu)件，供用戶選用，通過構(gòu)件配置和屬性設(shè)置兩項組態(tài)操作，生成各種功能模塊（稱為“用戶策略”），使系統(tǒng)能夠依據(jù)設(shè)定的依次和條件，操作實時數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對動畫窗口的隨意切換，限制系統(tǒng)的運行流程和設(shè)備的工作狀態(tài)。全部的操作均采納面對對象的直觀方式，避開了煩瑣的編程工作。3.5本章總結(jié)在本講中著重介紹MCGS組態(tài)軟件的五大部分的概念，明確每一部分的功能，工程組態(tài)中的各個部分的實現(xiàn)應在軟件哪一部分中完成。MCGS組態(tài)軟件的運行機制，只需做一般性了解。4雙容液位限制系統(tǒng)分析4.1基于MCGS的雙容液位限制試驗原理

系統(tǒng)以中水箱與下水箱為被控對象，下水箱的液位高度為系統(tǒng)的被限制量。基于系統(tǒng)的給定量是肯定值，要求被限制量在穩(wěn)態(tài)時等于給定量所要求的值，所以調(diào)整器的限制規(guī)律為PID。本系統(tǒng)的執(zhí)行元件既可采納電動調(diào)整閥，也可用變頻調(diào)速磁力泵。采納電動調(diào)整閥作執(zhí)行元件，則變頻調(diào)速磁力泵支路中的手控閥F2-4或F2-5打開時可分別作為中水箱或下水箱的擾動。圖4-1雙容液位定值限制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖4-2雙容液位定值限制系統(tǒng)方框圖4.2基于MCGS的雙容液位限制系統(tǒng)建模圖4-3是兩個串聯(lián)單容水箱構(gòu)成的雙容水箱，其輸入量為調(diào)整閥1產(chǎn)生的閥門開度變更，而輸出量為其次個水箱的液位增量[2]。中具體推出了雙容水箱的傳遞函數(shù)[3]：（4-2-1）圖4-3雙容水箱其中和。為兩個水箱的傳遞系數(shù)。設(shè)計中通過試驗方法測定被控對象中水箱和下水箱在輸入階躍信號后的液位響應曲線和相關(guān)參數(shù)。運用MATLAB軟件對試驗數(shù)據(jù)進行處理，依據(jù)最小二乘法原理對響應曲線進行最佳擬合，得到其多項式的表達式，在MATLAB的Workspace中可以查看到中水箱的響應曲線擬合函數(shù)為：（4-2-2）下水箱的響應曲線擬合函數(shù)為：（4-2-3）對于中水箱，t一次項的系數(shù)為0．25874，即函數(shù)在零點處(t=0)的切線斜率為k=0．25874。利用切線法，算出傳遞函數(shù)，其開環(huán)傳遞函數(shù)為：（4-2-4）對于下水箱，t的一次項的系數(shù)為0．10967，即函數(shù)在零點處的切線斜率為k=0．10967，利用切線法，算出傳遞函數(shù)，其開環(huán)傳遞函數(shù)為：（4-2-5）最終得出限制系統(tǒng)的模型為：（4-2-6）系統(tǒng)限制方案設(shè)計本系統(tǒng)限制結(jié)構(gòu)如圖4-2所示，主水箱(下水箱)液位具有較大的延遲，進水箱(中水箱)液位具有明顯的導前作用，從而構(gòu)成了以中水箱為副參數(shù)，下水箱為主參數(shù)的串級限制系統(tǒng)。系統(tǒng)中的副回路可以很快的消退作用于內(nèi)回路中的各種擾動，當有擾動作用于副對象(中水箱)時，副調(diào)整器能在擾動影響主控參數(shù)之前動作，與時克服進入副回路擾動；當擾動作用于主對象(下水箱)時，由于副回路的存在也使系統(tǒng)的響應加快，消退擾動的影響，使主回路限制作用加強。依據(jù)雙容水箱液位系統(tǒng)的過程特性和數(shù)學模型，選擇限制器的限制規(guī)律如下[4]：主調(diào)整器選擇比例積分微分限制規(guī)律(PID)，對下水箱液位進行調(diào)整；副調(diào)整器選擇比例限制律(P)，對中水箱液位進行調(diào)整，并協(xié)助主調(diào)整器對系統(tǒng)進行限制，整個回路構(gòu)成雙閉環(huán)負反饋系統(tǒng)(如圖4-4)。4-4串級限制系統(tǒng)框圖在雙容水箱液位限制系統(tǒng)中，被控對象的液位變更是連續(xù)的，在遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中計算機利用的是離散的信號，所以要對模擬PID限制器進行離散化處理。在模擬限制系統(tǒng)中PID限制規(guī)律的表達式為：(4-2-7)將積分與微分項分別改寫為差分方程得：(4-2-8)式中T為采樣周期，k為采樣序號，和為第k一1和第k次采樣所得偏差信號，由此得到數(shù)字PID限制器算式為：(4-2-9)其中為第k時刻的限制輸出。4.3

試驗內(nèi)容與步驟

1．

圖4-1所示，完成試驗系統(tǒng)的接線。

2．

接通總電源和相關(guān)儀表的電源。

3．

打開閥F1-1、F1-2、F1-7、F1-10和F1-11，且使F1-10的開度大于F1-11的開度。

4．

用臨界比例度法或4：1衰減振蕩法整定調(diào)整器的相關(guān)參數(shù)。

5．

設(shè)置系統(tǒng)的給定值后，用手動操作調(diào)整器的輸出，限制電動調(diào)整閥給中水箱打水，待中水箱液位基本穩(wěn)定不變且下水箱的液位等于給定值時，把調(diào)整器切換為自動，使系統(tǒng)投入自動運行狀態(tài)。

6．

啟動計算機，運行MCGS組態(tài)軟件軟件，并進行下列試驗：

1）當系統(tǒng)穩(wěn)定運行后，突加階躍（給定量增加5%～15%），視察并記錄系統(tǒng)的輸出響應曲線。

2）待系統(tǒng)進入穩(wěn)態(tài)后，啟運變頻器調(diào)速的磁力泵支路，分別適量變更閥F2-4或閥F2-5的開度（加擾動），視察并記錄被限制量液位的變更過程。

7.通過反復多次調(diào)整PI的參數(shù)，使系統(tǒng)具有較滿足的動態(tài)性能指標。用計算機記錄此時系統(tǒng)的動態(tài)響應曲線。4.4基于MCGS的雙容液位限制系統(tǒng)試驗截圖4-5總貌圖4-6實時狀態(tài)圖4-7PID參數(shù)圖4-8試驗曲線圖4.5試驗結(jié)論設(shè)計是在試驗室以THSA一1高級過程限制試驗裝置為基礎(chǔ)進行的，通過對雙容水箱建模，構(gòu)成以中水箱為副參數(shù)，下水箱為主參數(shù)的雙容液位串級限制系統(tǒng)，利用MCGS組態(tài)軟件來實現(xiàn)計算機監(jiān)控，為工業(yè)現(xiàn)場中的液位限制供應了理論依據(jù)和好用的限制方法。5系統(tǒng)的PID參數(shù)整定5.1PID概述PID限制器（比例-積分-微分限制器），由比例單元P、積分單元I和微分單元D組成。通過，和三個參數(shù)的設(shè)定。PID限制器主要適用于基本線性和動態(tài)特性不隨時間變更的系統(tǒng)。PID限制器是一個在工業(yè)限制應用中常見的反饋回路部件。這個限制器把收集到的數(shù)據(jù)和一個參考值進行比較，然后把這個差別用于計算新的輸入值，這個新的輸入值的目的是可以讓系統(tǒng)的數(shù)據(jù)達到或者保持在參考值。和其他簡潔的限制運算不同，PID限制器可以依據(jù)歷史數(shù)據(jù)和差別的出現(xiàn)率來調(diào)整輸入值，這樣可以使系統(tǒng)更加精確，更加穩(wěn)定?？梢酝ㄟ^數(shù)學的方法證明，在其他限制方法導致系統(tǒng)有穩(wěn)定誤差或過程反復的狀況下，一個PID反饋回路卻可以保持系統(tǒng)的穩(wěn)定。圖5-1PID示意圖5.2限制器參數(shù)整定PID限制器的參數(shù)整定是限制系統(tǒng)設(shè)計的核心內(nèi)容。它是依據(jù)被控過程的特性確定PID限制器的比例系數(shù)、積分時間和微分時間的大小。PID限制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學模型，經(jīng)過理論計算確定限制器參數(shù)。這種方法所得到的計算數(shù)據(jù)未必可以干脆用，還必需通過工程實際進行調(diào)整和修改。二是工程整定方法，它主要依靠工程閱歷，干脆在限制系統(tǒng)的試驗中進行，且方法簡潔、易于駕馭，在工程實際中被廣泛采納。PID限制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應曲線法和衰減法。三種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然后依據(jù)工程閱歷公式對限制器參數(shù)進行整定。但無論采納哪一種方法所得到的限制器參數(shù)，都需要在實際運行中進行最終調(diào)整與完善。現(xiàn)在一般采納的是臨界比例法。利用該方法進行PID限制器參數(shù)的整定步驟如下：(1)首先預選擇一個足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作；(2)僅加入比例限制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對輸入的階躍響應出現(xiàn)臨界振蕩，登記這時的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期；(3)在肯定的限制度下通過公式計算得到PID限制器的參數(shù)。在實際調(diào)試中，只能先大致設(shè)定一個閱歷值，然后依據(jù)調(diào)整效果修改。對于溫度系統(tǒng)：P（%）20--60，I（分）3--10，D（分）0.5--3對于流量系統(tǒng)：P（%）40--100，I（分）0.1--1對于壓力系統(tǒng)：P（%）30--70，I（分）0.4--3對于液位系統(tǒng)：P（%）20--80，I（分）1--5依據(jù)閱歷，有如下順口溜便于我們記憶[5]：參數(shù)整定找最佳，從小到大依次查先是比例后積分，最終再把微分加曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大曲線漂移繞大灣，比例度盤往小扳曲線偏離回復慢，積分時間往下降曲線波動周期長，積分時間再加長曲線振蕩頻率快，先把微分降下來動差大來波動慢。微分時間應加長志向曲線兩個波，前高后低4比1一看二調(diào)多分析，調(diào)整質(zhì)量不會低5.3PID參數(shù)的確定數(shù)字PID限制器限制參數(shù)的選擇，可按連續(xù)-時間PID參數(shù)整定方法進行。

在選擇數(shù)字PID參數(shù)之前，首先應當確定限制器結(jié)構(gòu)。對允許有靜差（或穩(wěn)態(tài)誤差）的系統(tǒng)，可以適當選擇P或PD限制器，使穩(wěn)態(tài)誤差在允許的范圍內(nèi)。對必需消退穩(wěn)態(tài)誤差的系統(tǒng)，應選擇包含積分限制的PI或PID限制器。一般來說，PI、PID和P限制器應用較多。對于有滯后的對象,往往都加入微分限制。選擇參數(shù)限制器結(jié)構(gòu)確定后，即可起先選擇參數(shù)。參數(shù)的選擇，要依據(jù)受控對象的具體特性和對限制系統(tǒng)的性能要求進行。工程上，一般要求整個閉環(huán)系統(tǒng)是穩(wěn)定的，對給定量的變更能快速響應并平滑跟蹤，超調(diào)量?。辉诓煌蓴_作用下，能保證被控量在給定值；當環(huán)境參數(shù)發(fā)生變更時，整個系統(tǒng)能保持穩(wěn)定，等等。這些要求，對限制系統(tǒng)自身性能來說，有些是沖突的。我們必需滿足主要的方面的要求，兼顧其他方面，適當?shù)卣壑蕴幚怼ID限制器的參數(shù)整定，可以不依靠于受控對象的數(shù)學模型。工程上，PID限制器的參數(shù)常常是通過試驗來確定，通過試湊，或者通過試驗閱歷公式來確定。試驗湊試法試驗湊試法是通過閉環(huán)運行或模擬，視察系統(tǒng)的響應曲線，然后依據(jù)各參數(shù)對系統(tǒng)的影響，反復湊試參數(shù)，直至出現(xiàn)滿足的響應，從而確定PID限制參數(shù)。試驗湊試法整定步驟試驗湊試法的整定步驟為"先比例，再積分，最終微分"。整定比例限制將比例限制作用由小變到大，視察各次響應，直至得到反應快、超調(diào)小的響應曲線。整定積分環(huán)節(jié)若在比例限制下穩(wěn)態(tài)誤差不能滿足要求，需加入積分限制。先將步驟（1）中選擇的比例系數(shù)減小為原來的50～80％，再將積分時間置一個較大值，觀測響應曲線。然后減小積分時間，加大積分作用，并相應調(diào)整比例系數(shù)，反復試湊至得到較滿足的響應，確定比例和積分的參數(shù)。整定微分環(huán)節(jié)若經(jīng)過步驟（2），PI限制只能消退穩(wěn)態(tài)誤差，而動態(tài)過程不能令人滿足，則應加入微分限制，構(gòu)成PID限制。先置微分時間=0，漸漸加大，同時相應地變更比例系數(shù)和積分時間，反復試湊至獲得滿足的限制效果和PID限制參數(shù)。試驗閱歷法擴充臨界比例度法試驗閱歷法調(diào)整PID參數(shù)的方法中較常用的是擴充臨界比例度法,其最大的優(yōu)點是，參數(shù)的整定不依靠受控對象的數(shù)學模型，干脆在現(xiàn)場整定、簡潔易行。擴充比例度法適用于有自平衡特性的受控對象，是對連續(xù)-時間PID限制器參數(shù)整定的臨界比例度法的擴充。整定步驟擴充比例度法整定數(shù)字PID限制器參數(shù)的步驟是：預選擇一個足夠短的采樣周期TS。一般說TS應小于受控對象純延遲時間的特別之一。2、 用選定的TS使系統(tǒng)工作。這時去掉積分作用和微分作用，將限制選擇為純比例限制器，構(gòu)成閉環(huán)運行。漸漸減小比例度，即加大比例放大系數(shù)KP，直至系統(tǒng)對輸入的階躍信號的響應出現(xiàn)臨界振蕩（穩(wěn)定邊緣），將這時的比例放大系數(shù)記為Kr,臨界振蕩周期記為Tr。3、 選擇限制度限制度，就是以連續(xù)-時間PID限制器為基準，將數(shù)字PID限制效果與之相比較。通常采納誤差平方積分作為限制效果的評價函數(shù)定義限制度采樣周期TS的長短會影響采樣-數(shù)據(jù)限制系統(tǒng)的品質(zhì)，同樣是最佳整定，采樣-數(shù)據(jù)限制系統(tǒng)的限制品質(zhì)要低于連續(xù)-時間限制系統(tǒng)。因而，限制度總是大于1的，而且限制度越大，相應的采樣-數(shù)據(jù)限制系統(tǒng)的品質(zhì)越差。限制度的選擇要從所設(shè)計的系統(tǒng)的限制品質(zhì)要求動身。4、查表確定參數(shù)依據(jù)所選擇的限制度，查表3一2，得出數(shù)字PID中相應的參數(shù)TS,KP,TI和TD。5、運行與修正將求得的各參數(shù)值加入PID限制器,閉環(huán)運行,視察限制效果,并作適當?shù)恼{(diào)整以獲得比較滿足的效果。5.4系統(tǒng)特性測試依據(jù)系統(tǒng)原理圖完成硬件電路接線工作，完成MCGS軟件的調(diào)試運行工作。三相380V／lOA溝通電源向三相磁力泵供電，單相2~,o／5A溝通電源向電動調(diào)整閥供電。壓力變送器輸出的4～20mA標準電流信號(上下水箱液位檢測信號)串聯(lián)250Q電阻，轉(zhuǎn)變?yōu)?～5V的標準電壓信號，分別送入智能采集模塊ICP一7017的第一輸入通道A／10和其次輸入通道A／II，再經(jīng)A／D轉(zhuǎn)化將液位信號送到計算機。智能采集模塊ICP一7024接受計算機離散限