单回路控制系统课程设计2 - 图文(3)

方式），或者可达 250kW（可变转矩 VT 控制方式），供用户选用。 本变频器由微处理器控制，并采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管（IGBT ）作为功率输出器件。因此，它们具有很高的运行可靠性和功能的多样性。其脉冲宽度调制的开关频率是可选的，因而降低了电动机运行的噪声。全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护。 MICROMASTER 440 具有缺省的工厂设置参数，它是给数量众多的简单的电动机控制系统供电的理想变频驱动装置。由于 MICROMASTER 440 具有全面而完善的控制功能，在设置相关参数以后，它也可用于更高级的电动机控制系统。 MICROMASTER 440 既可用于单机驱动系统，也可集成到‘自动化系统’中。

5 系统组态设计

5.1 组态图

PV1 K 手动 PV2 PID控制算法 自动 控制结果输出 U((K 图5-1系统组态图

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如上图所示，主动量液体的测出的流量值 PV1 经过比值器，与 PV2 进行偏 差运算，再进行 PID 运算。系统一般在手动的情况下是不输出值的，因为在此时 在进行参数设置，若此时输出值，得到的结果不是预期要的，所以系统在手动的 情况下 PID 控制无输出值输出。只有在自动的情况下，PID 才有输出值输出。

5.2 组态画面

图 5.2 主界面

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图 5.3 历史曲线

本设计共有两个个画面：主界面、历史曲线。主界面如图 4.2，在主界面中有三个反应容器，它们在本设计中只是作为容器， 装硫酸钠溶液的A、装氧化铜溶液的B和氢氧化钠混合液体，所以在本设计中没有设置动画连接，因为本设计主要 考虑的是流量比值控制。 在主界面中还有两个电动调节阀和两个电磁流量计， 两个电动调节阀分别是控制硫酸钠液体和氧化铜液体的流量，两个电磁流量计分别是测量硫酸钠液体和氧化铜液体的流量值。当我们启动系统后进入主界面我们首先在手动状态下（手动指示为蓝色）设置硫酸铜液体的电动调节阀的开度，使硫酸铜液体得流量稳定，然后设置 Kp，Ti，Td，Kc，设置这 五个参数后，按下按钮后进入自动环节，系统按设定好的 PID 算法得到输出， 使 硫酸铜液体的流量与氧化铜液体的流量成设定的比例并稳定于此。 期间画面也能显示出电动调节阀的开度、 流量值， 并且管道也能模拟液体的流动。 并且在主界面中也能直接观察实时曲线，查看系统的稳定情况。当我们要观察历史的曲线时，我们可以单击历史曲线按钮，进入历史曲线界面。

历史曲线界面如图 5.2，在画面中有历史曲线框和两个按钮：返回（返回到 主界面）和退出。

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5.3 数据字典

根据控制系统的需要建立数据词典，以便确定内存变量与 I/O 数据，运算数据的关系。只有在数据词典中定义的变量才能在系统的控制程序中使用。本系统中所涉及到的变量的类型主要有与 AD，DA 设备进行数据交换的 I/O 实型变量， 控制电磁阀开关的 I/O 离散变量，用于定以开关动画连接的内存离散变量，参于 PID 运算的内存实型变量和实现各种动画效果所用到的内存实型或内存整型变 量等。具体的数据词典如下表 4.3 所示。

表 4.3 数据字典

变量名 U（k） 变量描述 控制B 电动调节阀输出 PV 硫化钠液体流量测量值 PV2 氧化铜液体流量测量值 自动开关 Sp Kp Ti Td Kc 设定值 手动/自动 设定值 比例系数 积分系数 微分系数 比值器大小 输出 A 电动调节阀的开度大小 A流量测量值 显示A流量 B流量测量值 显示B流量 B阀门开度 显示B电动调节阀开度 q01 增量型算法系数1 内存实型 10

变量类型 I/O实型 ID 21 连接设备 DA 寄存器 AO 0 I/O实型 22 AD AI 1 I/O实现 23 AD AI 2 内存离散 I/O实现 内存实型 内存实型 内存实型 内存实型 内存实型 24 25 26 27 28 29 30 DA AO 1 内存实型 内存实型 内存实型 31 32 33 34 Q02 Q03 T ek0 ek1 ek2 P TI D Gmax 增量型算法系数2 增量型算法系数3 采样周期 现在的偏差 前一次偏差 前两次偏差 P=Kp1 TI=Ti/T D=Td/T 电磁流量计的最大流量值 内存实型 内存实型 内存实型 内存实型 内存实型 内存实型 内存实型 内存实型 内存实型 内存实型 35 36 37 38 39 40 42 43 44 45 U(k0) 前一次控制B电动调节阀输出 内存实型 46

5.4 应用程序

本系统的主要的实现是PID算法的实现，根据流量比值单回路控制系统的原理， 运用组态王所提供的类似于C语言的程序编写语言实现PID控制算法。下图5.4为pid的算法的流程图，取采样周期Ts=1s。

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