畢業(yè)設(shè)計(jì) -基于西門子s7300plc的連鑄機(jī)結(jié)晶器熔鋼液面控制系統(tǒng)

1、<p><b>　　2014屆畢業(yè)論文</b></p><p>　　基于西門子S7300PLC的連鑄機(jī)結(jié)晶器熔鋼液面控制系統(tǒng)</p><p>　　系 、 部： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： 職稱 </p>

2、;<p>　　專 業(yè)： </p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　完成時(shí)間： 2014年5月10號(hào) </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在現(xiàn)代的連鑄生產(chǎn)中，結(jié)晶器內(nèi)的鋼水

3、液面扮演著至關(guān)重要的角色。鋼水經(jīng)過(guò)精煉完以后在結(jié)晶中第一次人為的大范圍的冷卻，結(jié)晶器銅管內(nèi)外溫差相差有1000多度。結(jié)晶器中鋼水液面的高度直接影響拉坯的質(zhì)量，液位的波動(dòng)會(huì)造成皮下夾渣，坯殼凹陷等問(wèn)題。這樣拉出來(lái)的鋼坯表面質(zhì)量極差，這樣對(duì)軋鋼生產(chǎn)帶來(lái)極大的麻煩。特別是優(yōu)質(zhì)鋼種的生產(chǎn)對(duì)液面穩(wěn)定要求更高，所以針對(duì)怎樣穩(wěn)定結(jié)晶器內(nèi)的鋼水液面，設(shè)計(jì)了一套基于渦流傳感器的塞棒控制系統(tǒng)。</p><p>　　首先，從電磁感應(yīng)原

4、理出發(fā)，結(jié)合鋼水的導(dǎo)磁特性建立了電路模型進(jìn)行分析。對(duì)鋼水的液面高度進(jìn)行了有效的采樣，將其高度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸送給PLC。</p><p>　　其次，在PLC中對(duì)采集過(guò)來(lái)的電信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，對(duì)于得到的數(shù)字量信號(hào)進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，得到控制輸出量，然后將控制輸出量D/A轉(zhuǎn)換輸送給控制機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定。特別指出的是在控制機(jī)構(gòu)的時(shí)候，還運(yùn)用了parker驅(qū)動(dòng)器，PARKER驅(qū)動(dòng)器是自身具有強(qiáng)大運(yùn)算能力的變頻驅(qū)動(dòng)設(shè)備。其中

5、有三環(huán)控制原理——電流環(huán)控制，速度環(huán)控制以及位置環(huán)控制。運(yùn)用了次驅(qū)動(dòng)器可以大大減小中央控制器的運(yùn)算量，而且可以對(duì)電機(jī)的狀態(tài)實(shí)時(shí)進(jìn)行采樣，可以有效的抑制干擾，從而達(dá)到更好的控制效果。</p><p>　　最后，為了方便集成管理運(yùn)用了以太網(wǎng)的通訊方式，將PLC與工控機(jī)經(jīng)行通訊。在人機(jī)界面上可以實(shí)時(shí)地讀取數(shù)據(jù)，方便操作人員的觀看和使用。在人機(jī)界面上可以觀察數(shù)據(jù)，測(cè)試系統(tǒng)的調(diào)節(jié)效果。</p><p&g

6、t;　　關(guān)鍵字：結(jié)晶器；渦流傳感器；PLC；PID調(diào)節(jié)；驅(qū)動(dòng)器；以太網(wǎng)通訊</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　In the modern casting production, the height of liquid steel surface in crystallizer plays a crucial role. The

7、 refined liquid steel through crystallizer is widespread cooled by human in first time. Copper pipe in crystallizer have more than 1,000 centigrade inside and outside temperature differences.The height of the liquid stee

8、l surface in crystallizer directly influences the quality of throwing, liquid level fluctuations can cause problems ，such as hypodermic solidified shell slag、 depression </p><p>　　Firstly, from electromagnet

9、ic induction principle, and combining the characteristics of magnetic steel established circuit model analysis. The liquid surface height of molten steel effectively sampling, its height converted to electrical signal tr

10、ansmission give PLC.</p><p>　　Secondly, for the collected PLC electrical signal to A/D conversion, to get the digital quantity signal PID adjustment, controlled output, and then will control output D/A trans

11、formation piped to control mechanism to system stable. Specifically is in control of the control mechanism, still used a parker drive, parker actuator is itself is powerful operation ability of variable frequency drive e

12、quipment. There are three-ring control principle -- current loop control, speed loop control and positi</p><p>　　Finally, in order to facilitate the integration management using ethernet communication way, w

13、ill the line PLC and industrial PC communications. In man-machine interface can real-time data read, convenient operation personnel's watch and use. In man-machine interface can be observed data, test system of regul

14、ation effect.</p><p>　　Keyword: crystallizer； eddy current transducer； PLC； PID adjustment； drives； Ethernet communication</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1連鑄生產(chǎn)工藝介紹1<

15、/p><p>　　1.1連鑄生產(chǎn)中結(jié)晶器介紹1</p><p>　　1.2連鑄生產(chǎn)結(jié)晶器液位控制2</p><p>　　1.3自動(dòng)化液位控制重要性2</p><p>　　2鋼水液面控制系統(tǒng)的組成及其介紹3</p><p>　　2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.2中央

16、控制器設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.3渦流傳感器4</p><p>　　2.4PARK驅(qū)動(dòng)器6</p><p>　　2.5服電動(dòng)缸以及塞棒機(jī)構(gòu)11</p><p><b>　　3程序設(shè)計(jì)13</b></p><p>　　3.1程序總體設(shè)計(jì)13</p><

17、p>　　3.2輸入函數(shù)塊的設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.3PID算法設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.4控制器程序設(shè)計(jì)17</p><p>　　4系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)23</p><p>　　4.1OPC通訊的介紹23</p><p>　　4.2opc通訊設(shè)計(jì)24</p><

18、;p>　　4.3系統(tǒng)調(diào)試28</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)31</b></p><p><b>　　致 謝32</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)33</b></p><p><b>　　附 錄34</b></p

19、><p><b>　　連鑄生產(chǎn)工藝介紹</b></p><p>　　連鑄生產(chǎn)中結(jié)晶器介紹</p><p>　　現(xiàn)代連鑄生產(chǎn)工藝是各大冶煉企業(yè)所關(guān)注和研究的問(wèn)題，在現(xiàn)代連鑄生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)用了許多自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備?，F(xiàn)代連鑄生產(chǎn)車間鋼水主要流程分為三個(gè)階段：大包—中包—結(jié)晶器，在到二次冷車間。其中現(xiàn)在在工廠中得到運(yùn)用的設(shè)備主要有：</p>&l

20、t;p><b>　　[1]大包回轉(zhuǎn)臺(tái)</b></p><p>　　[2]大包鋼水重量自動(dòng)稱重</p><p>　　[3]大包鋼水下渣自動(dòng)檢測(cè)</p><p>　　[4]從大包到中間包長(zhǎng)水口保護(hù)澆注</p><p>　　[510]大容量中間包</p><p>　　[6]中間包鋼水稱重</

21、p><p>　　[7]從中間包到結(jié)晶器采用浸入式水口保護(hù)澆注</p><p>　　[8]結(jié)晶器采用保護(hù)渣自動(dòng)加入</p><p>　　[9]結(jié)晶器液面自動(dòng)控制</p><p>　　[10]結(jié)晶器漏鋼預(yù)報(bào)</p><p>　　[11]多功能輥縫儀</p><p>　　[12]二次冷卻計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制&

22、lt;/p><p>　　[13]連鑄坯質(zhì)量在線自動(dòng)判定系統(tǒng)和跟蹤系統(tǒng)</p><p>　　[14]帶液芯鑄軋和輕壓下</p><p>　　[15]連鑄坯自動(dòng)噴號(hào)系統(tǒng)</p><p>　　[17]連鑄坯硫印裝置</p><p>　　結(jié)晶器是鋼水從液態(tài)1500℃冷卻到固態(tài)900℃的位置，這是鋼水第一次人為冷卻的地方，從以上的說(shuō)

23、明可以看出結(jié)晶器是連鑄生產(chǎn)工藝上的重要的一環(huán)。其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：</p><p>　　圖1 結(jié)晶器結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　連鑄生產(chǎn)結(jié)晶器液位控制</p><p>　　在生產(chǎn)過(guò)程中，為了保持鋼水結(jié)晶過(guò)程的穩(wěn)定以及提高鋼水結(jié)晶的質(zhì)量，必須控制結(jié)晶器內(nèi)鋼水液面的高度。鋼水液位的頻繁波動(dòng)或者波動(dòng)幅度過(guò)大也會(huì)造成卷入結(jié)晶器保護(hù)渣，在鑄坯表面形成皮下夾渣，影響鑄坯質(zhì)量。

24、當(dāng)皮下夾渣<2mm時(shí)鑄坯在加熱的過(guò)程中可消除影響；夾渣深度在2-5mm時(shí)，鑄坯必須進(jìn)行表面清理。也就是說(shuō)保證鋼水波動(dòng)幅度小于某一值，皮下夾渣的問(wèn)題可以消除。從多年的操作工經(jīng)驗(yàn)得知，鋼水液面波動(dòng)控制在±10mm，可以消除皮下夾渣。</p><p>　　在舊連鑄生產(chǎn)工藝過(guò)程中，這一控制環(huán)節(jié)多是人工控制中包塞棒的開口度。這樣既不能保證生產(chǎn)人員的安全，又會(huì)影響到鋼坯質(zhì)量，因?yàn)槿斯た刂贫鄶?shù)是憑借工人的經(jīng)驗(yàn)，

25、所以控制的效果不好。本論文提出自動(dòng)跟蹤鋼水液面高度，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制塞棒位置，從而達(dá)到控制結(jié)晶器中鋼水液面的高度的效果。</p><p>　　自動(dòng)化液位控制重要性</p><p>　　結(jié)晶器內(nèi)液面的高低對(duì)于鋼坯的質(zhì)量存在密切的聯(lián)系，不同的鋼種要求結(jié)晶器內(nèi)液面的高度也不同。再者，為了保證生產(chǎn)安全鋼水必須保證不能溢出，鋼水液面必須低于結(jié)晶器口約為70-100mm。并且鋼水液面波動(dòng)過(guò)大，會(huì)卷入結(jié)晶器

26、保護(hù)渣，在鑄坯表面形成皮下夾渣，影響鑄坯質(zhì)量。一般液面波動(dòng)范圍一般控制在±10mm。</p><p>　　對(duì)于靠操作工單純?nèi)藶榭刂坪茈y到達(dá)控制要求和精度，并且很容易造成生產(chǎn)事故。所以采用自動(dòng)化液位控制既能減輕工人的工作量，也能很好地保證產(chǎn)品質(zhì)量。</p><p>　　鋼水液面控制系統(tǒng)的組成及其介紹</p><p><b>　　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)<

27、/b></p><p>　　此系統(tǒng)的目的是不需人工參與,自動(dòng)控制結(jié)晶器液面的高度。主要是采用控制系統(tǒng)中閉環(huán)控制的原理。閉環(huán)控制能有效的實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)控制，抑制閉環(huán)內(nèi)的干擾，閉環(huán)控制系統(tǒng)也便于在硬件上實(shí)現(xiàn)。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如表1所示。</p><p><b>　　表1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)表</b></p><p>　　初步設(shè)計(jì)如同圖2所示，由傳感器定時(shí)采樣

28、，送給PLC，PLC通過(guò)處理控制驅(qū)動(dòng)器控制電機(jī)然后控制塞棒到達(dá)控制液位的目的。系統(tǒng)原理是，渦流傳感器中的電磁信號(hào)在鋼液表面產(chǎn)生渦電流，其感應(yīng)電流的大小隨鋼液表面到傳感器底部的距離而變化；最后輸出的電信號(hào)通過(guò)電纜傳送給系統(tǒng)PLC；系統(tǒng)PLC通過(guò)對(duì)各種信息進(jìn)行綜合處理，作用于驅(qū)動(dòng)器，控制數(shù)控電動(dòng)缸，調(diào)節(jié)塞棒位置。</p><p><b>　　圖2 系統(tǒng)框圖</b></p><

29、;p>　　通過(guò)對(duì)塞棒開度的控制，來(lái)調(diào)節(jié)從中包注入結(jié)晶器內(nèi)的鋼水流量，達(dá)到穩(wěn)定控制結(jié)晶器鋼水液面高度的目的，從而實(shí)現(xiàn)恒拉速恒液面自動(dòng)澆鑄。同時(shí)通過(guò)工控機(jī)，發(fā)出各種報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)多功能人機(jī)對(duì)話，實(shí)時(shí)監(jiān)控液面。使液面穩(wěn)定，系統(tǒng)作業(yè)率提高到99%以上；±3mm以內(nèi)的液面波動(dòng)運(yùn)行率達(dá)到95%以上，比原設(shè)計(jì)精度高，中包水口的液渣侵蝕帶縮短到12mm以內(nèi)。 </p><p><b>　　中央控制器設(shè)計(jì)

30、</b></p><p>　　針對(duì)2.1節(jié)所介紹的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，選擇了西門子公司S7-300系列的PLC作為中央控制器。S7-300是一種通用型PLC，能適合自動(dòng)化工程中的各種應(yīng)用場(chǎng)合，尤其是在生產(chǎn)制造中的應(yīng)用。</p><p>　　S7-300是由各種模塊部件所組成，各模塊能以各種不同的方式組合在一起，這樣方便設(shè)計(jì)人員根據(jù)不同的系統(tǒng)設(shè)計(jì)出最完美的控制器。S7-300的指令集包

31、括350多條指令，模塊化的程序有便于程序員的編寫和閱讀。</p><p>　　在該系統(tǒng)中，其配置表如表2所示：其中CPU313-2DP是自帶16個(gè)數(shù)字輸入以及16個(gè)數(shù)字輸出的CPU，CP343-1是一種用于以太網(wǎng)通訊的模塊在第四章OPC通訊中將作詳細(xì)說(shuō)明。SM331:AI8x12Bit，SM332:AO4x12Bit都為分辨率為0.1v的模擬量輸入，輸出模塊，它在系統(tǒng)中主要用作對(duì)外部模擬信號(hào)的處理和向驅(qū)動(dòng)器提供控

32、制信號(hào)，其接口表如附錄中表4所示。</p><p><b>　　表2 電氣配置表</b></p><p><b>　　渦流傳感器</b></p><p>　　系統(tǒng)采用渦流傳感器進(jìn)行檢測(cè)。渦流傳感器中的電磁信號(hào)在鋼水表面上產(chǎn)生渦電流，此渦電流在傳感器線圈中產(chǎn)生感應(yīng)信號(hào)，其大小隨鋼水表面到傳感器的距離而變化，其原理圖如圖3所

33、示。一般來(lái)說(shuō)，距離越大則感應(yīng)電流越小，距離越小感應(yīng)電流越大。傳感器的感應(yīng)信號(hào)經(jīng)電纜傳送給主機(jī)。傳感器信號(hào)由主機(jī)處理后給出液面高度值和各種報(bào)警信息。輸出單元將代表液面高度的電壓和電流模擬量送到儀器后面板插座的相應(yīng)端子上，用于控制拉坯速度或塞棒位置，其設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)達(dá)到的要求如下：</p><p>　　用于實(shí)時(shí)檢測(cè)結(jié)晶器內(nèi)的鋼水液面，并實(shí)時(shí)輸出對(duì)應(yīng)液面高度的模擬量。</p><p>　　信號(hào)傳輸距離

34、長(zhǎng)（120m以內(nèi)），不需另加放大器和冷卻器</p><p>　　采樣時(shí)間：0.1秒。</p><p>　　輸出標(biāo)準(zhǔn)的4~10v電壓信號(hào)。</p><p>　　任意設(shè)定結(jié)晶器工作液面(正常工作液面)。</p><p><b>　　高位液面報(bào)警。</b></p><p><b>　　低位液面

35、報(bào)警。</b></p><p>　　其中感應(yīng)電流測(cè)量電路主要是通過(guò)勵(lì)磁端的阻抗變化，使電路性能發(fā)生改變從而達(dá)到測(cè)量的目的，其原理圖如圖3所示。</p><p>　　圖3 渦流傳感器原理圖</p><p>　　本系統(tǒng)采用的是正反饋電路如圖4所示，圖中為一固定的線圈繞阻抗，為傳感器線圈電渦流效應(yīng)的等效阻抗，D為測(cè)量距離，放大器的反饋電路是由組成，當(dāng)線圈與被

36、測(cè)體之間的距離發(fā)生變化時(shí)，變化，反饋放大電路的放大倍數(shù)發(fā)生變化，從而引起運(yùn)算放大器輸出電壓變化，經(jīng)檢波和放大后使得測(cè)量電路的輸出電壓變化。因此，可以通過(guò)輸出電壓的變化來(lái)檢測(cè)傳感器和被測(cè)體之間距離的變化。</p><p>　　圖4 反饋法測(cè)量電路原理圖</p><p><b>　　PARK驅(qū)動(dòng)器</b></p><p>　　驅(qū)動(dòng)器外部結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)

37、設(shè)計(jì)</p><p>　　PARK驅(qū)動(dòng)器廣泛應(yīng)用于工業(yè)伺服電機(jī)的控制，其外觀結(jié)構(gòu)如圖5所示，PLC可以和其進(jìn)行DP通訊，也可以直接硬線控制。本系統(tǒng)采取硬線鏈接的方式，有CPU的輸入輸出模塊給其Enable,模擬量控制信號(hào)。驅(qū)動(dòng)器將伺服電機(jī)的位置信號(hào)通過(guò)編碼器反饋給PLC.其通訊地址表3所示。其中，+24VIN口是接+24電源，可以和PLC使用同一個(gè)電源模塊。0VA為位置反饋信號(hào)，它是由電機(jī)內(nèi)部編碼器提供的

38、7;5v電源，也是通過(guò)硬線輸送到PLC模擬輸入口，其負(fù)極最好是接地，可以和驅(qū)動(dòng)器電源共地。REF-和REF+口是PLC給出的位置信號(hào)輸入端，其也是通過(guò)硬線連接到PLC的模擬量輸出模塊上面，其負(fù)極最好和驅(qū)動(dòng)器電源的負(fù)極并聯(lián)起來(lái)，這樣可以保證驅(qū)動(dòng)器的正常工作。</p><p>　　表3 驅(qū)動(dòng)器接口表</p><p>　　圖5 驅(qū)動(dòng)器外觀圖</p><p><b

39、>　　驅(qū)動(dòng)器三環(huán)控制原理</b></p><p>　　本驅(qū)動(dòng)器采用電流、速度、位置三環(huán)控制，其中大量運(yùn)用了PI算法，濾波電路等理論，以下將分別介紹這三個(gè)不同的控制環(huán)節(jié)。</p><p><b>　　電流環(huán)</b></p><p>　　其原理圖如圖6所示，電流環(huán)在驅(qū)動(dòng)器中也叫做電流調(diào)節(jié)器，它是根據(jù)伺服電機(jī)電樞中的電流作為輸入量來(lái)

40、調(diào)節(jié)電機(jī)狀態(tài)的。高性能AC伺服驅(qū)動(dòng)器可以實(shí)現(xiàn)矢量控制或磁場(chǎng)定向控制。通常使用PWM逆變器作為電壓源。矢量控制的控制指令是定子電流指令，它們由以磁場(chǎng)為參照的兩個(gè)相互垂直的分量組成。AC電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩由電流與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生。逆變器電壓源直接產(chǎn)生電流控制環(huán)要求的電壓。電流控制的性能直接影響伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能。</p><p>　　圖6 電流控制系統(tǒng)的信號(hào)流程圖</p><p>　　如圖6所

41、示，電流調(diào)節(jié)器的輸入是產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流指令I(lǐng)q和建立磁場(chǎng)的電流指令I(lǐng)d。電流調(diào)節(jié)器的輸出饋給逆變器電壓源PWM調(diào)制器。DC母線電壓的在線測(cè)量是為了補(bǔ)償由DC母線電壓的波動(dòng)引起的回路增益的變化。電流控制環(huán)是數(shù)字的，它以16kHz的頻率，刷新電流指令。對(duì)于兩個(gè)相互垂直的D-Q電流分量，使用兩個(gè)獨(dú)立的帶擴(kuò)展的PI調(diào)節(jié)器。圖6給出了其中一個(gè)電流分量調(diào)節(jié)器的詳細(xì)控制結(jié)構(gòu)。</p><p>　　圖7 帶擴(kuò)展的PI電流調(diào)節(jié)器的

42、結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　如圖7所示，電流調(diào)節(jié)器是參照與磁場(chǎng)同步旋轉(zhuǎn)的D-Q控制。實(shí)際定子電流在以16kHz采樣后利用e-jδ坐標(biāo)變換得到電流反饋信號(hào)iq、id。然后，三相正弦定子電流變換為與磁場(chǎng)同步旋轉(zhuǎn)，以D-Q坐標(biāo)為參照的定子電流分量。</p><p>　　為了決定D-Q坐標(biāo)所必須的磁場(chǎng)位置δ，可以用旋變或編碼器測(cè)量轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的位置。如使用旋變，通常用軟件實(shí)現(xiàn)R/D轉(zhuǎn)換。對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)磁

43、場(chǎng)的位置用建立感應(yīng)電動(dòng)機(jī)模型的方法來(lái)估計(jì)。</p><p>　　兩個(gè)被轉(zhuǎn)換的定子電流分量iq、id用來(lái)做電流調(diào)節(jié)器的反饋信號(hào)，兩個(gè)電流調(diào)節(jié)器的指令來(lái)自驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的外環(huán)。轉(zhuǎn)矩電流指令I(lǐng)q來(lái)自速度調(diào)節(jié)器，如果驅(qū)動(dòng)器作為轉(zhuǎn)矩環(huán)運(yùn)行（OPMODE2、3）直接來(lái)自用戶轉(zhuǎn)矩指令（數(shù)字指令或模擬量輸入）。D分量電流指令I(lǐng)d可以是磁場(chǎng)調(diào)節(jié)器的輸出，對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)可以是用轉(zhuǎn)矩角提前技術(shù)產(chǎn)生的信號(hào)。</p><p

44、><b>　　速度環(huán)</b></p><p>　　速度環(huán)主要是利用電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)，一般是作為最外環(huán)使用。電流環(huán)嵌套在內(nèi)部如圖8所示速度反饋信號(hào)來(lái)自被測(cè)量的位置信號(hào)進(jìn)行計(jì)算。通常，用于運(yùn)動(dòng)控制的伺服驅(qū)動(dòng)器具有位置傳感器。該位置傳感器，或是編碼器或是與RDC連接的旋變。在兩種情況下，伺服控制器根據(jù)指定的分辨率知道電動(dòng)機(jī)軸位置。速度的簡(jiǎn)單求導(dǎo)算法以較低的分辨率估計(jì)計(jì)算結(jié)果。來(lái)自速度估計(jì)

45、的噪音通過(guò)伺服環(huán)的傳播并與可聞噪音一起在電動(dòng)機(jī)中引起額外的電流脈動(dòng)。分辨率噪音可以用增加濾波來(lái)減少。但是，它以增加能引起超調(diào)和不穩(wěn)定的相位滯后為代價(jià)。另一個(gè)降低量化噪音的最簡(jiǎn)單的方法是使用帶高分辨率的反饋裝置，如圖9所示，這樣觀察到的位置信號(hào)比較純凈，可以很好的減少干擾?？梢酝ㄟ^(guò)仿真得到如圖10所示，在自動(dòng)調(diào)諧速度調(diào)節(jié)器之后可以看到所得到的最佳性能。所得到的閉環(huán)性能可以檢查如下：閉環(huán)控制參數(shù)：ωr(帶寬)：ωr=205(Hz)，相位延遲

46、-91.7°Pm(凸峰)：Pm<0.5dB,頻率范圍<200Hz</p><p>　　圖8 具有電流和速度控制環(huán)的基本控制結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖9 速度觀測(cè)器的方框圖</p><p>　　圖10 速度控制環(huán)的波德圖</p><p><b>　　位置環(huán)</b></p>&l

47、t;p>　　高性能伺服驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)是用反饋環(huán)精確地跟蹤目標(biāo)位置、目標(biāo)速度或目標(biāo)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制。在工廠自動(dòng)化（FA）中，數(shù)字控制（NC）機(jī)械，工業(yè)機(jī)器人等，是以高速?gòu)囊粋€(gè)位置到另一個(gè)位置循環(huán)運(yùn)動(dòng)的最普遍的應(yīng)用。有兩種定位控制，一種是PTP（點(diǎn)到點(diǎn)的控制），另一種是CPC（連續(xù)軌跡控制）。在兩種情況下，必須考慮精度和響應(yīng)時(shí)間。對(duì)高分辨率的定位控制，傳感器的選擇是獲得高定位精度的最重要的因素。另外，伺服環(huán)的控制速度和控制增益也起著很重要的作

48、用。因此，對(duì)高精度定位控制，速度和位置控制應(yīng)與位置反饋一起考慮。</p><p>　　位置控制通常利用典型的串級(jí)控制結(jié)構(gòu)，最里面的控制環(huán)是電流控制環(huán)和速度控制環(huán)，位置控制是最外面的控制環(huán)。串級(jí)控制需要相應(yīng)的反饋信號(hào)（例如，位置和速度反饋信號(hào)），可以直接或間接測(cè)量。同樣，串級(jí)控制結(jié)構(gòu)只能工作在控制環(huán)的帶寬增加到接近內(nèi)環(huán)的帶寬。通常，電流調(diào)節(jié)器提供高帶寬的電流控制。伺服放大器應(yīng)考慮為對(duì)位置控制和速度控制提供可控制的電

49、流源。圖11示出了電動(dòng)機(jī)與負(fù)載之間的常規(guī)連接。負(fù)載與電動(dòng)機(jī)通過(guò)具有柔性，有時(shí)具有間隙的傳動(dòng)裝置進(jìn)行連接。由于負(fù)載傳感器不能立即對(duì)電動(dòng)機(jī)位置的變化起作用，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)與負(fù)載移動(dòng)之間存在時(shí)間延遲，使負(fù)載反饋信號(hào)與快速閉環(huán)控制相比太慢。因此，對(duì)較高定位精度和較高動(dòng)態(tài)性能的位置控制通常要求雙反饋，如圖11所示。</p><p>　　圖11 雙反饋系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)與負(fù)載的連接圖</p><p>　　對(duì)

50、用于高精度和高性能的位置控制，使用電動(dòng)機(jī)反饋和外部反饋的雙反饋系統(tǒng)。當(dāng)對(duì)高動(dòng)態(tài)性能的速度控制環(huán)用電動(dòng)機(jī)反饋時(shí)，用外部編碼器的位置控制很容易得到較高的輪廓精度。對(duì)雙位置反饋系統(tǒng)，使用帶P位置調(diào)節(jié)器和PI速度調(diào)節(jié)器的控制結(jié)構(gòu)，如圖12所示。</p><p>　　為了減少或消除動(dòng)態(tài)過(guò)程中的位置跟蹤誤差，速度前饋被利用。速度前饋控制改善了系統(tǒng)的響應(yīng)而不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在沒(méi)有速度前饋控制的串級(jí)控制器中，由位置誤差產(chǎn)生速度

51、指令進(jìn)入速度環(huán)，尤其是在高速時(shí)將產(chǎn)生較大的位置誤差。速度前饋用直接從位置指令產(chǎn)生的輪廓速度的一部分，使由位置誤差產(chǎn)生的速度指令部分被減小。速度前饋由位置指令的一階導(dǎo)數(shù)提供，在這被命名為輪廓速度指令。</p><p>　　圖12 串級(jí)位置控制結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　服電動(dòng)缸以及塞棒機(jī)構(gòu)</p><p><b>　　塞棒結(jié)構(gòu)</b></

52、p><p>　　塞棒是位于中包中控制下水口開度的機(jī)構(gòu)，也是系統(tǒng)最終的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，下水量的多少直接影響了結(jié)晶器內(nèi)的鋼水液面高度，其機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖13所示。在本系統(tǒng)中，主要將其以完全關(guān)閉時(shí)的位置為0點(diǎn)，在+120mm范圍內(nèi)變化。</p><p>　　圖13 塞棒機(jī)構(gòu)原理圖</p><p><b>　　伺服電動(dòng)機(jī)</b></p><p&

53、gt;　　伺服電機(jī)是現(xiàn)代控制中常用到的一種控制電機(jī)，其控制方式簡(jiǎn)單且控制精度高，其結(jié)構(gòu)圖如圖14所示。本系統(tǒng)中用到的是交流私服電機(jī)，其控制方式有三種：雙向控制，幅值控制，相位控制。本文中主要是運(yùn)用幅值控制，驅(qū)動(dòng)器通過(guò)PWM調(diào)節(jié)改變控制端的電壓從而到達(dá)電機(jī)位置控制的目的。也就是說(shuō)，PLC每給一個(gè)范圍為±10V的電壓，電機(jī)相對(duì)零點(diǎn)位置正傳或反轉(zhuǎn)多少圈。使用的PLC輸出±10V的電壓來(lái)對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的脈沖數(shù)是-49152~+

54、49151（不能直接對(duì)應(yīng)此值，需要通過(guò)在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部編一行程序），而驅(qū)動(dòng)器對(duì)電機(jī)反饋的分辨率是4096個(gè)脈沖一圈，所以±10V對(duì)應(yīng)的電動(dòng)缸行程±60mm。由于不可避免的干擾問(wèn)題，在驅(qū)動(dòng)器調(diào)試軟件上監(jiān)視到的計(jì)數(shù)在45個(gè)以內(nèi)跳變，可以使得電動(dòng)缸在0.05mm內(nèi)抖動(dòng)。</p><p>　　但是實(shí)際觀測(cè)電動(dòng)缸，感覺(jué)不出有任何運(yùn)動(dòng)?？赡苁怯捎诼?lián)軸器或者是絲杠的間隙引起。</p><p&

55、gt;　　由于驅(qū)動(dòng)器調(diào)試軟件不能顯示位置值，需要查看位置跟蹤的話需要第三方軟件。給定10V的電壓，即電動(dòng)缸伸出60mm時(shí)調(diào)試軟件采集到的速度和電流曲線，以及由PLC的位置輸出和采集到的驅(qū)動(dòng)器位置反饋在第三方軟件上的顯示如圖27。圖中正弦曲線速度曲線，上下波動(dòng)變化的為電流曲線。電流峰值在額定的5%，速度峰值在1000轉(zhuǎn)。結(jié)合速度曲線來(lái)看反饋的位置不穩(wěn)定應(yīng)該是由軟件采樣的原因造成，這個(gè)過(guò)程大概用了1300ms，詳細(xì)調(diào)試過(guò)程見(jiàn)4.3節(jié)。<

56、;/p><p>　　圖14 伺服電機(jī)原理圖</p><p><b>　　程序設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　程序總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)前兩章基本原理的論述，我們可以根據(jù)外部接口表如附錄表4所示，可以來(lái)設(shè)計(jì)PLC程序。首先，根據(jù)表2中所選用的PLC模塊的型號(hào)來(lái)組織PLC的硬

57、件組態(tài)，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件組態(tài)如圖15所示。在這個(gè)過(guò)程中，必須保證所用的模塊與硬件組態(tài)中的型號(hào)一致，也就是Order number 對(duì)話框中的型號(hào)要與實(shí)際模塊背板上的型號(hào)一致。如有不一致的地方，在程序下載的過(guò)程中PLC將報(bào)錯(cuò)，程序?qū)o(wú)法運(yùn)行。</p><p>　　圖15 PLC硬件組態(tài)示意圖</p><p>　　在組織硬件組態(tài)的時(shí)候需要指出的是，在兩個(gè)address欄目中設(shè)置地址時(shí)必須和

58、程序中用到得是一致的，所以在PLC編程的過(guò)程中最好首先組織好硬件組態(tài)，再進(jìn)行編程。在編程的過(guò)程中嚴(yán)格按照自己所分配的至資源經(jīng)行編程，程序中不能使用組態(tài)中未出現(xiàn)的地址。</p><p>　　完成組態(tài)后就可以設(shè)計(jì)自己的程序了，一般一個(gè)PLC系統(tǒng)的程序主要分為三大塊：輸入，處理和輸出。為了程序的標(biāo)準(zhǔn)化，最好把所有輸入的點(diǎn)都用狀態(tài)寄存器M來(lái)存儲(chǔ)，因?yàn)檫@樣既方便了程序員理清設(shè)計(jì)思路，又可以方便測(cè)試程序。最重要的一點(diǎn)，在類似

59、的程序中調(diào)用的時(shí)候只要改變外部使用資源和有規(guī)律地改變M寄存器就可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展了。本文所使用到的M寄存器如圖16所示，本文程序中用到了從MB11到MB22這些點(diǎn)，具體的用法可以見(jiàn)程序，在此不一一指出。值得說(shuō)明的是如果以后程序人員需要擴(kuò)展程序的時(shí)候，在改變M點(diǎn)的時(shí)候只需要將其MB的地址加3就行了，例如，MB11中的M11.1就可以變成M41.1這樣就可完全復(fù)用之前所設(shè)計(jì)好的程序。</p><p>　　在此系統(tǒng)中，主要的

60、程序塊有：FC12，F(xiàn)C13，F(xiàn)C14，F(xiàn)C15，F(xiàn)C16，F(xiàn)C17,FC18，F(xiàn)C19，F(xiàn)C22。其中，F(xiàn)C12，F(xiàn)C13為輸入部分模塊，F(xiàn)C14到FC18為處理模塊，F(xiàn)C19以及FC22為輸出模塊。其都為控制一個(gè)流的程序，將其封裝在FC11中，如圖17所示，對(duì)于這些程序塊將在下幾小節(jié)著重介紹其中幾個(gè)。</p><p>　　圖16 M寄存器使用情況圖</p><p>　　圖17 程序

61、概要圖</p><p><b>　　輸入函數(shù)塊的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　輸入處理函數(shù)一般是PLC整個(gè)程序塊的第一個(gè)程序塊，它主要將外部數(shù)字量輸入點(diǎn)轉(zhuǎn)換成程序員自己規(guī)定的M點(diǎn)內(nèi)，將外部的模擬量輸入點(diǎn)存儲(chǔ)在程序員設(shè)定的DB塊中。例如圖18中，將I0.0點(diǎn)的輸入量存儲(chǔ)在M11.0中。在圖19中，將拉速采樣信號(hào)存儲(chǔ)在DB11.DBD4中。</p>&l

62、t;p>　　FC131為輸入函數(shù)公共塊。在設(shè)計(jì)函數(shù)的時(shí)候，為了方便擴(kuò)展可以將每一流的程序相同功能的語(yǔ)句做成FC塊，只要改變其外部變量就行了，也就是如同我們熟悉的C語(yǔ)言中的函數(shù)一樣。與其不同的是，PLC的FC塊中所有變量都是正對(duì)輸入輸出，在函數(shù)內(nèi)部定義了一個(gè)輸入或者是輸出變量必須有一個(gè)接口對(duì)應(yīng)，程序員也必須使用它如有變量定義了為使用，也就是程序塊出現(xiàn)未使用的引腳，編譯時(shí)就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。所以，在設(shè)計(jì)程序的時(shí)候不能隨便定義變量，有作用再定

63、義，這不像C那樣的自由。</p><p>　　在公共函數(shù)塊中變量一般有輸入型、輸出型、輸入輸出型和中間變量。如圖20所示，在Name欄中書寫變量的名稱，Data Type中為變量的類型，commont中可以書寫中文注釋，方便其他程序員閱讀和調(diào)試程序。</p><p>　　圖18 輸入程序塊圖</p><p>　　圖19 拉速采樣程序圖</p>&l

64、t;p>　　圖20 FC131輸入變量的定義</p><p><b>　　PID算法設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　增量式PID設(shè)計(jì)</b></p><p>　　在許多情況下，執(zhí)行機(jī)構(gòu)有累加或記憶功能，如圖13所提到的私服電動(dòng)缸。此時(shí)只要控制器給出一個(gè)增量信號(hào)，即可使執(zhí)行機(jī)構(gòu)在原來(lái)的位置上前進(jìn)或后退一步，

65、到達(dá)新的位置，即只要控制器給出如下的增量,如式（1）。</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　又由基本控制學(xué)理論，如式（2）</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　將式（2）代入式（1）得式（3）</p><p><b

66、>　?。?）</b></p><p>　　結(jié)合本系統(tǒng)的情況可以將系統(tǒng)更加細(xì)化，便于PLC的編程與調(diào)試。其增量控制算式的方法如下：</p><p>　　液位波動(dòng)正負(fù)2mm之內(nèi), > 17mm，如式（4）</p><p><b>　　（4）</b></p><p>　　液位波動(dòng)正負(fù)2mm~6mm之內(nèi)，

67、如式（5）</p><p><b>　　（5）</b></p><p>　　液位波動(dòng)正負(fù)6mm之外，<17mm，如式（6）</p><p><b>　　（6）</b></p><p><b>　　即：</b></p><p>　　Kp=0.1*A；

68、比例系數(shù)</p><p><b>　?。悍e分系數(shù)</b></p><p><b>　　Kd=0：微分系數(shù)</b></p><p>　　E ： 液位偏差，即設(shè)定液位與實(shí)際液位之差</p><p>　　E1： 前次液位偏差</p><p>　　這樣細(xì)化以后只要調(diào)節(jié)A,B,M,

69、N幾個(gè)系數(shù)就可以做到不同區(qū)域的PI調(diào)節(jié)的過(guò)程。DT調(diào)節(jié)由于不好控制，而且本身系統(tǒng)的滯后并不大，所以一般不用，在實(shí)際生產(chǎn)中用到的也非常小。</p><p>　　PID帶死區(qū)輸出設(shè)計(jì)</p><p>　　帶死區(qū)的PID控制算法</p><p><b>　?、?控制算式：</b></p><p>　　當(dāng)∣E∣<=e0,

70、△U =0；當(dāng)∣E∣>e0時(shí)，如式（7）。</p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　?、?優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p>　　帶死區(qū)的PID控制，可消除由于頻繁動(dòng)作所引起的振蕩，現(xiàn)程序中e0固定為0.5；e0可設(shè)置為一可調(diào)參數(shù)，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，若值太小，使控制動(dòng)作過(guò)于頻繁，穩(wěn)定性

71、下降；若值太大，則系統(tǒng)將產(chǎn)生較大的滯后；</p><p>　　帶積分分離的PID控制算法</p><p>　?、倏刂扑闶剑喝缡剑?）</p><p>　　(0≤β≤1) （8）</p><p>　?、趦?yōu)點(diǎn)：根據(jù)實(shí)際情況，不同的偏差范圍，設(shè)置不同的β系數(shù)，當(dāng)偏差較大時(shí)，β設(shè)置往0接近，抑制積分項(xiàng)，可避免過(guò)大的超調(diào)，使系統(tǒng)

72、有較快的響應(yīng)；當(dāng)偏差較小時(shí)，β設(shè)置往1接近，加大積分作用，保證系統(tǒng)的控制精度；</p><p><b>　　PID消弱積分設(shè)計(jì)</b></p><p>　?、?控制算式：如式（9）。</p><p>　　( 0≤β≤1) （9）</p><p><b>　?、?優(yōu)點(diǎn)：</b>&

73、lt;/p><p>　　根據(jù)實(shí)際情況，不同的偏差范圍，設(shè)置不同的β系數(shù)，當(dāng)偏差較大時(shí)，β設(shè)置往0接近，抑制積分項(xiàng)，可避免過(guò)大的超調(diào)，使系統(tǒng)有較快的響應(yīng)；當(dāng)偏差較小時(shí)，β設(shè)置往1接近，加大積分作用，保證系統(tǒng)的控制精度。</p><p><b>　　控制器程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)表2.2和系統(tǒng)的功能說(shuō)明，可以設(shè)計(jì)出PLC模塊的接口表如

74、附錄中表3.2所示。根據(jù)設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)可分為點(diǎn)動(dòng)，手動(dòng)，自動(dòng)三個(gè)檔位，可以供操作員工使用。程序中FC12為輸入處理函數(shù)，它可以對(duì)數(shù)字量輸入模塊的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部寄存器的變量，這些變量對(duì)于輸出進(jìn)行控制。對(duì)于PIW416的0-10v的信號(hào)處理在FC14當(dāng)中，F(xiàn)C14主要將模擬量信號(hào)經(jīng)過(guò)采樣量化得到實(shí)數(shù)型的數(shù)字量格式，這數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到PLC數(shù)據(jù)塊中，供PLC和界面使用。其中采樣量化程序?yàn)镕C105.,采樣周期為100ms。得到液位

75、信號(hào)后，經(jīng)過(guò)3.1節(jié)所述的PID算法的調(diào)節(jié)得到塞棒控制信號(hào)，通過(guò)POW468以±10v的電壓信號(hào)輸出給驅(qū)動(dòng)器。對(duì)于D/A轉(zhuǎn)換程序?yàn)镕C106，這兩個(gè)程序的代碼如附錄中程序，PID算法程序如下所示：</p><p>　　FUNCTION "Comm_PID" : VOID</p><p><b>　　TITLE =</b></p>

76、;<p>　　VERSION : 0.1</p><p><b>　　VAR_INPUT</b></p><p>　　in_Auto : BOOL ;</p><p>　　in_I_Sel : BOOL ;</p><p>　　in_D_Sel : BOOL ;</p><p>

77、;　　in_Lv : REAL ;</p><p>　　in_SetLv : REAL ;</p><p>　　in_Kp : REAL ;</p><p>　　in_Ti : REAL ;</p><p>　　in_Td : REAL ;</p><p>　　in_T : REAL ;</p>

78、<p>　　in_DeadBand : REAL ;</p><p>　　in_MinSP : REAL ;</p><p>　　in_MaxSP : REAL ;</p><p>　　in_pLv : REAL ;</p><p>　　in_ppLv : REAL ;</p><p>　　in

79、_spi : REAL ;</p><p>　　in_spd : REAL ;</p><p>　　END_VAR//結(jié)束對(duì)于程序塊外部封裝口得定義。</p><p>　　VAR_OUTPUT</p><p>　　out_PidVal : REAL ;//最終輸出值的定義。</p><p><b&g

80、t;　　END_VAR</b></p><p>　　VAR_IN_OUT</p><p>　　Ti : REAL ;//時(shí)間常數(shù)的定義。</p><p><b>　　END_VAR</b></p><p><b>　　VAR_TEMP</b></p><p>

81、;　　Error : REAL ;//偏差。</p><p>　　PreErr : REAL ;//前次偏差</p><p>　　PPreErr : REAL ;//前前次偏差</p><p>　　P_Part : REAL ;//比例系數(shù)</p><p>　　I_Part : REAL ;//積分系數(shù)</p>&l

82、t;p>　　D_Part : REAL ;//微分系數(shù)</p><p>　　Error1 : REAL ;//偏差絕對(duì)值</p><p>　　PreErr1 : REAL ;//前次偏差絕對(duì)值</p><p>　　in_Kp_temp : REAL ;</p><p>　　in_Ti_temp : REAL ;</p&g

83、t;<p><b>　　END_VAR</b></p><p><b>　　BEGIN</b></p><p><b>　　NETWORK</b></p><p><b>　　TITLE =</b></p><p>　　//calculati

84、on : Error</p><p>　　L #in_SetLv; </p><p>　　L #in_Lv; </p><p>　　-R ; //實(shí)際液位-設(shè)定液位</p><p>　　T #Error; //偏差</p><p><b>　　ABS ; </

85、b></p><p>　　T #Error1; //偏差絕對(duì)值</p><p><b>　　NETWORK</b></p><p><b>　　TITLE =</b></p><p>　　L #in_SetLv; </p><p>　　L #i

86、n_pLv; //前一次液位</p><p>　　-R ; //前次液位-設(shè)定液位</p><p>　　T #PreErr; //前次偏差</p><p><b>　　ABS ; </b></p><p>　　T #PreErr1; //前次偏差絕對(duì)值</p><

87、p>　　L #in_SetLv; </p><p>　　L #in_ppLv; </p><p><b>　　-R ; </b></p><p>　　T #PPreErr; //前前次偏差</p><p><b>　　NETWORK</b></p>

88、<p><b>　　TITLE =</b></p><p>　　//次環(huán)節(jié)主要是對(duì)于帶死區(qū)積分算法的實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　A( ; </b></p><p>　　L #Error; </p><p>　　L #in_DeadBand; </p&g

89、t;<p>　　NEGR ; //取反</p><p>　　>R ; //液位差>死區(qū)</p><p><b>　　) ; </b></p><p><b>　　A( ; </b></p><p>　　L #Error; </

90、p><p>　　L #in_DeadBand; </p><p><b>　　<R ; </b></p><p>　　) ; //如果偏差在死區(qū)范圍內(nèi)，ORL中的值為1.</p><p>　　JCN J01; //上不成立跳到J01，成立順序執(zhí)行</p><p

91、>　　L 0.000000e+000; //成立表示在死區(qū)里面，輸出值為0.</p><p>　　T #out_PidVal; </p><p>　　JU XO; </p><p><b>　　NETWORK</b></p><p>　　TITLE =//calculation :

92、 P I D value</p><p>　　X01: NOP 0; </p><p>　　L #Error; </p><p>　　L #PreErr; </p><p><b>　　-R ; </b></p><p>　　L #in_Kp_temp; <

93、;/p><p><b>　　*R ; </b></p><p>　　T #P_Part; //P=KP *( Error - PreErr)</p><p>　　L #Error; </p><p>　　L #in_T; </p><p><b>　　*R

94、 ; </b></p><p>　　L #Ti; </p><p><b>　　/R ; </b></p><p>　　L #in_Kp_temp; </p><p><b>　　*R ; </b></p><p>　　T

95、#I_Part; //I=KP * Error *T/TI</p><p>　　L 2.000000e+000; </p><p>　　L #PreErr; </p><p><b>　　*R ; </b></p><p>　　L #Error; </p><p>

96、;<b>　　TAK ; </b></p><p>　　-R ; //#Error- #PreErr*2</p><p>　　L //#PPreErr; </p><p>　　+R ;//#Error- #PreErr*2+ #PPreErr</p><p>　　L

97、 #in_Td; </p><p>　　*R ;//(#Error-#PreErr*2+ #PPreErr )*Td</p><p>　　L #in_T; </p><p>　　/R ;//(#Error- #PreErr*2+ #PPreErr )*Td/T</p><p>　　L #

98、in_Kp_temp;//kp*(#Error-#PreErr*2+#PPreErr )*Td/T</p><p><b>　　*R ; </b></p><p>　　T #D_Part;//微分算法輸出值。</p><p><b>　　NETWORK</b></p><p>

99、<b>　　TITLE =</b></p><p>　　AN #in_I_Sel;//用in_I_Sel限制微分輸出。</p><p>　　JC D01; // in_I_Sel=0，微分環(huán)節(jié)不輸出。</p><p>　　L 0.000000e+000; //滿足積分等于0</p><p>

100、　　T #I_Part; </p><p>　　D01: A #in_D_Sel; </p><p>　　JC D03; </p><p>　　L 0.000000e+000; //滿足微分等于0</p><p>　　T #D_Part; </p><p><b>　　

101、NETWORK</b></p><p><b>　　TITLE =</b></p><p>　　//收斂時(shí)，如果偏差大于5，減弱比例項(xiàng)的作用，加快收斂速度</p><p>　　D03: L #Error1; </p><p>　　L 5.000000e+000; </p>&l

102、t;p><b>　　<R ; </b></p><p>　　JC D02; </p><p>　　L #Error1; </p><p>　　L #PreErr1; </p><p><b>　　>R ; </b></p><p

103、>　　JC D02; </p><p>　　L #P_Part; </p><p>　　L 5.000000e-001; </p><p><b>　　*R ; </b></p><p>　　T #P_Part; </p><p><b>　　N

104、ETWORK</b></p><p>　　TITLE =//calculation : PID value</p><p>　　D02: L #P_Part; </p><p>　　L #I_Part; </p><p><b>　　+R ; </b></p><p

105、>　　L #D_Part; </p><p><b>　　+R ; </b></p><p>　　T #out_PidVal; //將三個(gè)環(huán)節(jié)的輸出值加起來(lái)。</p><p><b>　　NETWORK</b></p><p><b>　　TITLE =<

106、/b></p><p>　　//輸出幅值的限定，當(dāng)超過(guò)限定幅度輸出值為0.</p><p><b>　　A( ; </b></p><p>　　L #out_PidVal; </p><p>　　L #in_MaxSP; </p><p><b>　　>

107、R ; </b></p><p><b>　　) ; </b></p><p><b>　　O ; </b></p><p><b>　　A( ; </b></p><p>　　L #out_PidVal; </p>

108、<p>　　L #in_MinSP; </p><p><b>　　<R ; </b></p><p><b>　　) ; </b></p><p>　　JC X02;</p><p>　　L 0.000000e+000; </p>

109、<p>　　T #out_PidVal; </p><p>　　JU XO; </p><p>　　X02: NOP 0; </p><p><b>　　NETWORK</b></p><p><b>　　TITLE =</b></p><p>

110、;　　//save the error value</p><p>　　XO: NOP 0; //為下次運(yùn)算做準(zhǔn)備。</p><p>　　L #PreErr; </p><p>　　T #PPreErr; </p><p>　　L #Error; </p><p>　　T

111、 #PreErr; </p><p>　　END_FUNCTION</p><p><b>　　系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　OPC通訊的介紹 </b></p><p>　　OPC(OLE for Process Control,用于過(guò)程控制的OLE)是一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，管理這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)

112、國(guó)際組織是OPC基金會(huì)，OPC基金會(huì)現(xiàn)有會(huì)員已超過(guò)220家。遍布全球，包括世界上所有主要的自動(dòng)化控制系統(tǒng)、儀器儀表及過(guò)程控制系統(tǒng)的公司。</p><p>　　基于微軟的OLE(現(xiàn)在的Active X)、COM(部件對(duì)象模型)和DCOM(分布式部件對(duì)象模型)技術(shù)。OPC包括一整套接口、屬性和方法的標(biāo)準(zhǔn)集，用于過(guò)程控制和制造業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)。</p><p>　　OPC全稱是OLE for Pro

113、cess Control，它的出現(xiàn)為基于Windows的應(yīng)用程序和現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程控制應(yīng)用建立了橋梁。</p><p>　　在過(guò)去，為了存取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，每一個(gè)應(yīng)用軟件開發(fā)商都需要編寫專用的接口函數(shù)。由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的種類繁多，且產(chǎn)品的不斷升級(jí)，往往給用戶和軟件開發(fā)商帶來(lái)了巨大的工作負(fù)擔(dān)。通常這樣也不能滿足工作的實(shí)際需要，系統(tǒng)集成商和開發(fā)商急切需要一種具有高效性、可靠性、開放性、可互操作性的即插即用的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。在這

114、種情況下，OPC標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生。OPC標(biāo)準(zhǔn)以微軟公司的OLE技術(shù)為基礎(chǔ)，它的制定是通過(guò)提供一套標(biāo)準(zhǔn)的OLE/COM接口完成的，在OPC技術(shù)中使用的是OLE2技術(shù)，OLE標(biāo)準(zhǔn)允許多臺(tái)微機(jī)之間交換文檔、圖形等對(duì)象。</p><p>　　COM是Component Object Model的縮寫，是所有OLE機(jī)制的基礎(chǔ)。COM是一種為了實(shí)現(xiàn)與編程語(yǔ)言無(wú)關(guān)的對(duì)象而制定的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)將Windows下的對(duì)象定義為獨(dú)立單元，可

115、不受程序限制地訪問(wèn)這些單元。這種標(biāo)準(zhǔn)可以使兩個(gè)應(yīng)用程序通過(guò)對(duì)象化接口通訊，而不需要知道對(duì)方是如何創(chuàng)建的。</p><p>　　例如，用戶可以使用C++語(yǔ)言創(chuàng)建一個(gè)Windows對(duì)象，它支持一個(gè)接口，通過(guò)該接口，用戶可以訪問(wèn)該對(duì)象提供的各種功能，用戶可以使用Visual Basic，C，Pascal，Smalltalk或其它語(yǔ)言編寫對(duì)象訪問(wèn)程序。在Windows NT4.0操作系統(tǒng)下，COM規(guī)范擴(kuò)展到可訪問(wèn)本機(jī)以外

116、的其它對(duì)象，一個(gè)應(yīng)用程序所使用的對(duì)象可分布在網(wǎng)絡(luò)上，COM的這個(gè)擴(kuò)展被稱為DCOM（Distributed COM）。</p><p>　　通過(guò)DCOM技術(shù)和OPC標(biāo)準(zhǔn)，完全可以創(chuàng)建一個(gè)開放的、可互操作的控制系統(tǒng)軟件。OPC采用客戶/服務(wù)器模式，把開發(fā)訪問(wèn)接口的任務(wù)放在硬件生產(chǎn)廠家或第三方廠家，以O(shè)PC服務(wù)器的形式提供給用戶，解決了軟、硬件廠商的矛盾，完成了系統(tǒng)的集成，提高了系統(tǒng)的開放性和可互操作性。</p

117、><p><b>　　opc通訊設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　虛擬站點(diǎn)組態(tài)</b></p><p>　　首先建立PLC與PC機(jī)的硬件站點(diǎn)，如圖21所示，其中SIMATIC PC為虛擬站點(diǎn)它其實(shí)就是代表著工控機(jī)，在設(shè)計(jì)的的時(shí)候注意兩者的一致性。其設(shè)計(jì)方法在4.2.2節(jié)中將做詳細(xì)的說(shuō)明。</p><

118、p><b>　　圖21 硬件設(shè)置</b></p><p>　　在每一個(gè)CPU中設(shè)置其對(duì)應(yīng)的地址，如圖22所示，設(shè)置的地址必須在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)里面，即地址最后一項(xiàng)的設(shè)置不同，點(diǎn)擊properties項(xiàng)可以設(shè)置。如圖17所示，其中MAC地址為生產(chǎn)商給元器件分配的原始地址是不能更改的，MAC地址在MAC協(xié)議通訊中用到，這里不做詳細(xì)的說(shuō)明。</p><p>　　圖22 地

119、址設(shè)置一</p><p>　　在設(shè)置網(wǎng)絡(luò)地址的時(shí)候，注意將兩個(gè)站點(diǎn)的地址設(shè)置在同一網(wǎng)絡(luò)下。一般IP地址最后一個(gè)數(shù)位不同，設(shè)置值可以在0-255之間任意選擇，圖23所示。下是不能通訊的，這里要特別注意,如果要在不同網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行通訊可以使用路由器，機(jī)理是一樣的，這里不做詳細(xì)的說(shuō)明。</p><p>　　圖23 地址設(shè)置二</p><p>　　將每一個(gè)CPU組好網(wǎng)以后就

120、可以建立網(wǎng)絡(luò)組態(tài)了。</p><p><b>　　網(wǎng)絡(luò)組態(tài)</b></p><p>　　首先添加一個(gè)SIMATIC PC Station將其改名為RAM_OPCStation為了和OPC的虛擬站一致。如圖24所示：</p><p>　　圖24 硬件組態(tài)一</p><p>　　點(diǎn)擊configuration，設(shè)置虛擬站點(diǎn)