基于某MicroLogix1400地A1000实验指导书V1

('文档基于MicroLogix1400的A1000实验指导书(版本1.0)北京华晟高科教学仪器有限公司编制文件编号：A1000HH11文档前言《基于MicroLogix1400的A1000实验指导书》是根据A1000过程控制实验系统的相关内容编写的，包括了如下内容：1、MicroLogix1400PLC控制系统。2、MicroLogix1400PLC控制系统编程。3、MicroLogix1400PLC控制系统和组态软件的连接。4、范例A1000实验的编程详细介绍5、组态软件对MicroLogix1400PLC的监控6、A1000其他实验指导不介绍具体的A1000操作，有关内容将在独立的指导书中介绍。指导书中一定有许多不完善之处，敬请各位专家、院校师生和广大读者批评指正。申明：本培训书内容只适合华晟高科A1000教学实验。范例和文档内容只用于提供信息，对本书不承担任何工业应用的保证。修订记录：2010.6杨静编写本书，并提供控制程序。北京华晟高科教学仪器有限公司二零一零年六月文档目录第一章MicroLogix1400控制器............................................................................11.1MicroLogix1400控制器简介...................................................................11.1.1通讯选件........................................................................................21.1.2存储器模块....................................................................................21.1.31762扩展I/O................................................................................31.1.4LCD的使用....................................................................................41.2MicroLogix1400控制器接线图（L32BWAA）...........................................51.2.1接线端子布置图..............................................................................51.2.2控制器I/O接线...............................................................................61.2.3模拟量数据转换..............................................................................8第二章控制器编程软件和组态软件........................................................................102.1软件安装...............................................................................................102.1.1RSLogix500的安装....................................................................102.1.2RSLinx的安装.............................................................................142.1.3组态软件RSView32的安装............................................................172.2控制器编程............................................................................................212.2.1通信设置.....................................................................................212.2.2创建工程.....................................................................................222.2.3程序编写.....................................................................................232.2.4程序下载.....................................................................................272.3简洁快速的操作和使用现有程序................................................................28第三章控制器编程详细范例.................................................................................313.1单容液位调速器PID单回路控制...............................................................313.2范例的控制器编程..................................................................................313.2.1通信设置.....................................................................................323.2.2创建工程......................................................................................353.2.3程序编写.....................................................................................363.2.4校验和下载项目............................................................................413.3范例的组态软件RSView32编程..............................................................43第四章范例控制程序..........................................................................................504.1控制程序变量表......................................................................................504.2程序.....................................................................................................504.2.1输入输出程序...............................................................................514.2.2单回路PID范例程序......................................................................534.2.3比值控制范例程序.........................................................................544.2.4串级控制范例程序.........................................................................555.2.5前馈反馈控制范例程序...................................................................56第五章系统实验.................................................................................................586.1水箱液位数学模型测定(实验号101).........................................................586.1.1实验题目描述...............................................................................586.1.2实验步骤和数据记录......................................................................59文档6.1.3实验结果.....................................................................................606.2液位PID单回路控制(实验号202)............................................................606.2.1实验题目描述................................................................................606.2.2操作步骤和调试............................................................................616.2.3实验结果......................................................................................626.3流量PID单回路控制（实验号205）.........................................................646.3.1实验题目描述................................................................................646.3.2操作步骤和调试............................................................................656.3.3实验结果及记录............................................................................666.4压力PID单回路控制（实验号207）.........................................................676.4.1实验题目描述................................................................................676.4.2操作步骤和调试............................................................................686.4.3实验结果及记录............................................................................696.5流量比值控制实验（实验号301）............................................................696.5.1实验题目描述................................................................................696.5.2控制算法和编程............................................................................716.6.3操作过程和调试............................................................................726.5.4实验结果及记录............................................................................736.6液位和进口流量串级控制实验（实验号302）............................................736.6.1实验题目描述................................................................................736.6.2控制算法和编程............................................................................766.6.3操作步骤和调试............................................................................766.6.4实验结果及记录............................................................................776.7流量-液位前馈反馈控制实验（实验号303）..............................................786.7.1实验题目描述................................................................................786.7.2控制算法和编程............................................................................806.7.3操作步骤和调试............................................................................826.7.4实验结果及记录............................................................................83文档第一章MicroLogix1400PLC本书介绍罗克韦尔MicroLogix1400PLC，CPU为1766-L32BWAA，几乎所有内容同样适用于1766-L32AWA，1766-L32AWAA，1766-L32BWA，1766-L32BXB，1766-L32BXBA。1.1MicroLogix1400PLC简介MicroLogix1400是紧凑型PLC，具有RS-232/485通讯端口、一个以太网端口和一个非隔离的RS-232通讯端口。每个控制器支持32个离散I/O点(20个数字量输入，12个数字量输出)，另外，1766-L32BWAA,-AWAA和-BXBA有6个模拟量I/O点(4个模拟量输入和2个模拟量输出）。MicroLogix1400硬件特性如图1-1-1所示。文档图1-1-1MicroLogix1400PLC1-通讯端口2-9针D-ShellRS-232C连接器；2-存储器模块；3-用户24V电源(只适用于1766-BWA和1766-BWAA)；4-输入端子；5-LCD显示面板(ESC，OK，Up，Down，Left，Right)；6-电池箱；7-1762扩展总线连接器；8-电池连接器；9-输出端子；10-LCD显示；文档11-LED面板显示；12-通讯端口1-RJ45连接器；13-通讯端口0-8针微型DINRS-232C/RS-485连接器。1.1.1通讯选件MicroLogix1400控制器提供三个编程端口。一个隔离的RS-232/485通讯端口(Channel0)，一个以太网端口(Channel1)和一个非隔离的RS-232通讯端口(Channel2)。Channel0和Channel2端口可连接到如下。•操作员接口、个人计算机等使用DF1全双工点对点•DH-485网络•DF1无线调制解调器网络•RTU主或RTU从的DF1半双工网络•RTU主或RTU从的Modbus网络•ASCII网络•DeviceNet网络作为从端或对等，同时使用一个DeviceNet接口•使用以太网接口模块的以太网网络•DNP3网络作为一个从节点当使用DH-485、DF1半双工主/从模式、ModbusRTU主/从模式或DNP3从协议连接到RS-485网络上时，MicroLogix1400可以通过通道0连接。通道0组合端口提供RS-232和RS-485隔离连接。根据选择的通讯电缆文档选择相应的电气接口。现有的MicroLogix1761通讯电缆提供RS-232驱动接口。1763-NC01电缆提供RS-485驱动接口。MicroLogix1400可以通过通道0直接连接到RS-485网络。MicroLogix1400的通道1支持以太网通信，可以把控制器连接到本地局域网上，各种设备之间的通信速率在10Mbps或100Mbps。1.1.2存储器模块控制器上有一个存储器模块的端口盖板，可以安装可选的存储器模块附件1766-MM1。该模块可以备份用户程序和数据,并可在控制器间传送程序。MicroLogix1400上的程序和数据是非易失性的，在控制器掉电的情况下会保存下来。该存储器模块提供了可分开存储的额外备份功能，但是不能增加控制器的可用存储空间。1.1.31762扩展I/O1762扩展I/O可以和MicroLogix1400相连,如图1-1-2所示。文档1762扩展I/O1762扩展I/O连接到MicroLogix1400图1-1-21762扩展I/O可扩展I/O如表1-1所示：表1-11762扩展I/O数字量1762-IA88点灌入/拉出型24VDC输入模块1762-IQ88点灌入/拉出型24VDC输入模块1762-IQ1616点灌入/拉出型24VDC输入模块1762-OA88点120/240VAC三端双向输出模块1762-OB88点拉出型24VDC输出模块1762-OB1616点拉出型24VDC输出模块1762-OW88点AC/DC继电器输出模块1762-OW1616点AC/DC继电器输出模块1762-OX6I6点离散的AC/DC继电器输出模块1762-IQ8OW68点灌入/拉出24VDC输入和6点AC/DC继电器输出模块模拟量1762-IF44通道电压/电流模拟量输入模块1762-OF44通道电压/电流模拟量输出块文档1762-IF2OF2组合2通道输入2通道输出电压/电流模拟量模块温度1762-IR44通道RTD/电阻输入模块1762-IT44通道热电偶/mV输入模块1.1.4LCD的使用1.启动画面控制器上电，就会显示启动画面如图1-1-3所示。图1-1-3LCD缺省启动画面在应用程序中可以通过定义ASCII数据文件和具体指定用于寻址此ASCII文件的LCD功能文件的CBL元素来自定义启动画面，该ASCII数据文件包括启动画面中显示的位图格式的图像。在缺省启动画面或自定义启动画面显示3秒后，如果应用使用一个自定义的缺省画面，将会显示缺省画面(I/O状态画面)或用户自定义画面。2.主菜单主菜单有五个菜单项：I/OStatus(I/O状态)、Monitoring(监视)、ModeSwitch(模式开关)、UserDisplay(用户显示)和AdvancedSet(高级设置)，文档如图1-1-4。图1-1-4LCD主菜单I/OStatus(I/O状态)：显示I/O状态画面，显示了内置数字量I/O的状态。当输入和输出接通时，就显示为实心的矩形。当输入和输出未接通，就显示为空心的矩形。Monitoring(监视)：允许查看和更改位文件和整型文件的数据值。在LCD上监视位文件和整型文件，需要具体指明LCD功能文件的目标用户自定义文件号(TUF)单元的文件号，并将应用程序下载到控制器中。TUF单元的内容只能通过程序下载这种方式来改变。ModeSwitch(模式开关)：允许改变模式开关选项。模式转换开关具有有如下位置：PROGRAM(编程)、REMOTE(远程)和RUN(运行)。可以通过LCD上的模式切换画面改变模式。UserDisplay(用户显示)：显示用户自定义LCD画面。AdvancedSet(高级设置)：允许配置或查看以下内容：•更改按键模式使微调电位计可以输入数值。•使用通讯触发功能。文档•查看和更改以太网网络配置。•改变微调电位计的数据值。•查看系统信息，例如OS(操作系统)系列和固件版本。•用户通讯EEPROM功能。•改变液晶显示器的对比度和背光选项。1.2MicroLogix1400接线图（L32BWAA）L32BWAA型号的MicroLogix1400PLC具有100/240V交流输入电源；24V直流用户电源；32个内置离散I/O(12个快速24VDC输入、8个标准24VDC输入、12个继电器输出),6个内置模拟I/O（4个电压输入和2个电压输出）；3个通讯端口（RS232/RS485、EtherNet、RS232）。1.2.1接线端子布置图L32BWAA的端子分布如图1-2-1，标签的底纹颜色表示了端子的分组。文档图1-2-1L32BWAA接线端子布置图1.2.2控制器I/O接线1.模拟量输入接线模拟量输入电路可以监视电压信号并将其转变为连续的数字量数据。模拟量输入接线如图1-2-2所示。文档图1-2-2模拟量输入电路控制器不为模拟量输入信号提供回路电源。选择与变送器技术规范相匹配的电源，如图1-2-3所示。文档图1-2-3模拟量输入变送器规格2.模拟量输出接线模拟量输出电路可以将数字量数据转变为电压信号,模拟量输入接线如图1-2-4所示。文档图1-2-4模拟量输出电路1.2.3模拟量数据转换1.模拟量输入转换MicroLogix1400-L32BWAA支持4通道、12位分辨率的模拟量输入(带有四个12位分辨率模拟量输入通道)，这些通道的输出范围为0-10V。输入字4-7包含模拟量输入的值(字4：模拟量输入通道0，字5：模拟量输入通道1，字6：模拟量输入通道2，字7：模拟量输入通道3)。模拟量输入电路能够监视电压信号并将它们转换为数字数据。向提供四个电压输入和一个回路信号(公共端)的分配五个端子。下表显示使用标称传送函数公式对模拟量信号和数据字值进行取样：N=Vin4095/10其中，Vin(模拟量信号)以伏特(V)为单位。表1-2模拟量信号到数据字的转换模拟量信号数据字0V05V204810V4095模拟量输入将电压信号转换为12位值。要确定输入值代表的近似电压，使用如下等式。）输入电压（输入值V409510\uf03d\uf0b4V例如，如果输入映像中的输入值为1200，则计算出的值如下：文档）（V2.93041200409510\uf03d\uf0b4V2.模拟量输出转换MicroLogix1400-L32BWAA支持2通道、12位分辨率的模拟量输出。这些通道的输出范围为0-10V。输出字4和5包含模拟量输出的值(字4：模拟量输出通道0，字5：模拟量输出通道1)。模拟量输出将电压信号转换为12位值。要确定输出值代表的近似电压使用如下等式：）输出电压（输出值V409510\uf03d\uf0b4V例如，如果输出映像中的输入值为3000，则计算出的值如下：）（V326.73000409510\uf03d\uf0b4V文档第二章控制器编程软件和组态软件在测试平台的计算机中，可能配置了如下软件：1、WindowsXP操作系统2、控制软件：RSLogix500软件。3、通信软件：RSLinxClassic。4、组态软件：RSView32。5、控制器实验软件、组态实验软件和多媒体软件。本章简单介绍了软件的安装及简单使用，不涉及非常具体的操作，从而让读者对软件有一个大致的认识。2.1软件安装MicroLogix1400控制器编程用RSLogix500/RSLogixMicro的8.10.00或更新的版本完成。RSLogix500与控制器的通信是通过软件RSLinxClassic实现的。组态软件使用RSView32。2.1.1RSLogix500的安装（1）执行RSLogix500V8.10.00.18安装文件夹根目录下的文档Setup.exe。如图2-1-1所示。图2-1-1安装RSLogix500开始界面（2）Next，接受协议，如图2-1-2所示。图2-1-2接受协议（3）accept，输入安装文件夹下SN.txt中10位验证码：文档1014900049，如图2-1-3所示。图2-1-3输入验证码（4）Next，选择完全安装，如图2-1-4所示。图2-1-4选择安装模式（5）Next，准备安装，如图2-1-5所示。文档图2-1-5准备安装（6）Install，软件开始安装，几分钟后，安装完成，提示软件没有授权，如图2-1-6所示，没有授权的软件不能正常使用。图2-1-6安装完成（7）Finish，安装授权。运行授权文件夹里的虚拟软驱，如图2-1-7所示。文档图2-1-7安装授权在路径中找到.img格式的授权文件，启动，加载。此时“我的电脑”里增加可移动存储设备“3.5软盘（A）”中。在电脑的开始程序里，打开RockwellSoftware>Utilities>MoveActivation，虚拟软盘“3.5软盘（A）”中的授权导入到RSLogix500的安装盘中，此时软件可正常使用。授权安装也可在全部软件安装完成后进行。2.1.2RSLinx的安装（1）执行RSLinx2.54.00安装文件夹根目录下的Setup.exe，如图2-1-8所示。文档图2-1-8安装RSLinx开始界面（2）打开RequiredSteps，如图2-1-9所示。图2-1-9RSLinx--RequiredSteps（3）选择3，InstallRSLinxClassic，开始安装，如图2-1-10所示。文档图2-1-10安装RSLinx（4）Next，accept，输入10位序列号，如图2-1-11所示。图2-1-11输入序列号（5）输入10位序列号0123456789，Next，选择所有选项安装，如图2-1-12所示。文档图2-1-12选择安装选项（6）Next，Install，开始安装，如图2-1-13所示。安装时间较长，耐心等待几分钟。图2-1-13正在安装（7）Finish，安装完成，提示软件未授权，如图2-1-14。未授权的RSLinxClassic只能以简化版RSLinxClassicLite运行，简化版的RSLinxClassic不能进行OPC通信，授权后的RSLinxClassic将以RSLinxClassicGateway运行。文档图2-1-14安装完成2.1.3组态软件RSView32的安装（1）执行RSView32安装文件夹根目录下的SETUP.EXE，如图2-1-15所示。文档图2-1-15执行RSViewSETUP.EXE（2）选择InstallRSView32，如图2-1-16所示。图2-1-16RSView安装开始界面（3）Next，Yes，输入序列号，如图2-1-17所示。图2-1-17输入10位序列号文档（4）输入10位序列号：0123456789。Next，选择安装目录，Next，选择安装选项，如图2-1-18所示。图2-1-18安装选项（5）Next，确认安装文件，如图2-1-19所示。图2-1-19确认安装文件（6）Next，开始安装。安装过程中的提示都点确定，如图2-1-20所文档示。图2-1-20软件服务信息（7）Next，安装完成，如图2-1-21所示。文档图2-1-21安装完成（8）Finish，安装完成，重启电脑，如图2-1-22所示。图2-1-21是否重启电脑选择重启电脑，Finish，安装完成，安装授权。2.2控制器编程本节提供了对于使用RSLogix500开发、编辑和运行一个梯形图(LAD)示例程序，并与组态软件通信的循序渐进的指导。工程的开发被分为4个阶段，如表2-1所示。表2-1工程开发阶段第1阶段第2阶段第3阶段第4阶段通信设置创建工程程序编写程序调试文档我们按照4步进行简单的介绍，以便读者有一个大概的了解。2.2.1通信设置想要RSLogix500的用户程序在MicroLogix1400控制器中运行，就必须建立计算机和控制器的连接，RSLogix500的通讯是通过其它软件实现的，这个软件称为RSLinxClassic。RSLogix500将告诉RSLinxClassic计算机与哪一个设备进行通信。驱动程序是一个小的软件，通过它可以使计算机与其它系统进行通信。这样RSLinxClassic使用驱动程序连接计算机和控制器，用户必须告诉RSLinxClassic使用哪种驱动程序来建立连接。我们可采用以太网驱动连接，用以太网实现通信分下面3步执行：1.组态控制器IP地址在主菜单画面中LCD的使用键盘选择AdvancedSet(高级设置)，选择ENETCfg选项，设置IP地址。2.在RSLinxClassic中配置驱动程序在RSLinxClassic中，点击Communications>ConfigureDrivers，打开配置驱动程序窗口。选择以太网驱动，设置计算机和控制器的IP地址。IP地址根据实际选取。3.验证通信要验证驱动程序是否能正常运行，点击RSLinxClassic的RSWho，在RSWho目录中，打开已配置的驱动程序，如果能看到所需的处理器，则该驱文档动程序配置正确，如果看不到所需的处理器，进行下一步之前必须纠正问题。2.2.2创建工程单击File>New…，新建一个工程项目，例如TEST。选择将要与之通信的控制器，此处选择MicroLogix1400SeriesA，如图2-2-1所示。图2-2-1新建工程单击“OK”按钮，生成如图2-2-2的新工程TEST：文档图2-2-2新工程点保存，将工程TEST保存在计算机某一目录下。2.2.3程序编写当打开或创建一个工程时，RSLogix500显示该工程的工程目录，如图2-2-3所示。工程目录允许用户操作工程中的不同程序和数据文件。文档图2-2-3工程目录工程目录是创建新文件或访问已有文件的入口。要创建一个新文件，在程序或数据表图标上单击鼠标右键，然后从菜单中点击New，将提示输入文件的相关信息。1.ProgramFiles程序文件ProgramFiles包含控制器信息、梯形图主程序以及其它子程序。双击工程目录内的程序文件图标，打开一个程序文件。在RSLogix500串口的右半部就会打开梯形图文件。通常打开一个工程时，程序文件LAD2，即主程序文件就会被打开。如果没有输入任何梯形图逻辑，那么该文件只有结束梯级。选中结束梯级，从用户工具栏选择新梯级图标，将为该文件增加一个梯级。要在梯级上添加一条指令，需要在指令工具栏上单击所需指令的图标。梯级和指令如图2-2-4所示。文档图2-2-4梯级和指令连续点击图标，可在一个梯级上按顺序添加几条指令。RSLogix500添加指令的顺序是从左到右。RSLogix500支持基于文件的编辑器。这样使用户能够：•每次创建并/或编辑多条梯级•在实际创建数据表文件前为I/O输入地址•在数据库中为符号分配直至之前输入符号•在进行文件检验前输入指令时，不必提供地址为指令加入地址，只需点击该指令，然后再指令上方的空白区域内写入地址即可。当输入一个地址（类型文件字母）时，想到将弹出一个可用的选项列表可以按下[Enter]键选择默认条目，或者操作列表做出不同的选择，也可以忽略该列表，继续输入地址。通过RSLogix500，还可以从数据表文件中拖放地址到梯形图逻辑指令上。2.DataFiles数据表文件DataFiles包含外部I/O以及梯形图主程序文件、子程序文件内使用的所有其它指令相关的状态信息，如图2-2-5所示。另外，这些文件还存储控制器操作方面的信息。文档图2-2-5数据文件文件类型如表2-2：表2-2文件类型012345输出文件输入文件状态文件位文件计时器文件计数器文件6789~255控制文件整数文件浮点文件3~8文件及其它文件注：其它文件包括字符串、ASCII、长字、消息、PID、可编程限位开关、路由信息和扩展路由。3.PID程序开始编写一个PID程序，Micrologix1400PID指令使用了一个PD数据文件。可以通过创建一个新数据文件，然后将其归类为PD文件类型，来创建一个PD数据文件。每个PD数据文件最多有255个元素，而且每个PID指令需要一个唯一的PD元素。每个PD元素由20个子元素构成，这些子元素各占一个位，为整型或长整型数据。文档首先在数据表文件DataFiles中创建一个PID数据文件：鼠标右键单击DataFiles--New，弹出数据文件创建窗口，Type选择PID，如图2-2-6。点击OK，在DataFiles中添加了一个PID数据文件PD9。图2-2-6新建PID数据文件然后在主程序（LAD2）中添加一个PID指令，如图2-2-7所示。PIDFile选择PD9:0,过程量和控制量可分别选择N7:0和N7:1。可为梯级添加注释，在绿色框中显示。图2-2-7建立PID指令点击PID指令的参数设置窗口SetScreen，可对PID做如图2-2-8设置。具体参数设置以后章节会详细介绍。文档图2-2-8PID指令参数设置4.校验工程在准备下载工程之前，必须校验该工程。校验可以确保用户工程符合MicroLogix编程的基本规则。用户可以单独校验一个程序文件或者一次校验整个工程。要校验一个文件，点击文件图标或点击Edit>VerifyFile。要校验用户整个工程，点击校验工程图标或点击Edit>VerifyProiect。执行校验功能后，校验结果将显示在输出窗口，给出用户在书写程序时出现的错误或遗漏。2.2.4程序下载点击菜单Comms>Download，或执行如图2-2-9操作：将程序下载到MicroLogix控制器中。文档图2-2-9程序下载下载完成后，使用LCD键盘将控制器设置到到RUN模式。此时程序状态如图2-2-10所示。图2-2-10程序运行状态2.3简洁快速的操作和使用现有程序对于不熟悉RSLogix500编程的用户来说，可能希望通过最简单直接的操作，对已有程序进行下载、运行。迅速达到使用RSLogix500控制系统进行实验的目的。本节内容就是为了达到这个目的。1）使用网线将MiroLogix1400的以太网端口和计算机的以太网端口口连文档接2）运行RSLogix500，进行通信设置。见2.2.1节：通信设置。3）打开现有程序。单击File>Open，在Open/ImportSLC500Program窗口中找到工程TEST，打开PID控制程序，如图2-3-1所示。图2-3-1打开RSLogix500PID控制程序点击Edit>VerifyProiect，校验工程，如果程序无错误，下载，如图2-3-2所示。图2-3-2下载RSLogix500PID控制程序弹出说明窗口图2-3-3所示。文档图2-3-3信息说明OK，下载确认，如图2-3-4所示。图2-3-4下载确认选择是，下载程序TEST到控制器MicroLogix1400,1766。此时图2-3-5将提示是否进入在线方式，选择是，进入在线方式。图2-3-5在线选择下载好程序后，使用LCD键盘将控制器设置到到RUN模式。此时程序状态文档如图2-3-6所示。图2-3-6程序运行状态绿色线表示状态满足，即有“能流”流过。此时可在PID参数设置处修改参数以达到实验目的。根据提示下载程序，最后确定MiroLogix1400处于运行模式。文档第三章控制器编程详细范例本章通过一个范例，详细介绍编程、组态和调试过程。3.1单容液位调速器PID单回路控制流程单容水箱液位PID控制流程图，如图3-1-1所示。可采用右边支路进行实验，图3-1-1单容右水箱液位调速器PID单回路控制测点清单如表3-1-1所示。表3-1单容液位调速器PID单回路控制测点清单序号位号设备名称用途原始信号类型工程量1U101调速器流量控制4～20mADCAO0～100％2LT103压力变送器水箱液位4～20mADCAI2.5kPa文档水介质由泵P102从水箱V4中加压获得压头，经由调速器U101进入水箱V3，通过手阀JV-26回流至水箱V4而形成水循环；其中，水箱V3的液位由LT103测得，用调节手阀JV-26的开启程度来设定负载的大小。本范例为定值自动调节系统，U101为控制变量，LT103为被控变量，采用PID调节来完成。3.2范例的控制器编程本节介绍非常详细。按照该例子的过程，希望读者可以参考完成其他控制案例的编程。3.2.1通信设置通过软件RSLinxClassic可建立计算机与控制器之间的通信。我们可以通过以太网实现通信，这一过程可分为两步；组态控制器IP地址和在RSLinxClassic中配置驱动程序。1.组态控制器IP地址（1）在主菜单画面中LCD的使用键盘上的Up(向上)和Down(向下)键选择AdvancedSet(高级设置)，如图3-2-1所示。如果在主菜单画面中没有显示如下所示的菜单选项，按Down(向下)键，向下滚动。文档图3-2-1高级设置（2）按LCD键盘上的OK键。显示高级设置菜单画面，如图3-2-2所示。如果已经选择了ENETCfg选项，按OK键。否则使用Up(向上)和Down(向下)键选择ENETCfg，然后再按OK键。图3-2-2以太网组态（3）如果已经选择了IP地址，按OK键。如果没有，使用向上Up(向上)和Down(向下)键设置IP地址，如图3-2-3所示，然后再按OK键。图3-2-3IP地址（4）显示密码画面，如图3-2-4所示。文档图3-2-4显示密码（5）使用Up(向上)、Down(向下)、Left(向左)和Right(向右)键输入Masterpassword，最多为10位数。初始Masterpassword为1234，如图3-2-5所示。图3-2-5输入初始密码（6）输入Masterpassword之后按LCD键盘上的OK键。（7）如果密码正确，显示如如图3-2-6所示的以太网网络类型画面。按Up(向上)或Down(向下)键选择适当的以太网模式ETHMode，此时应选择静态模式。图3-2-6以太网模式文档（8）使用使用Up(向上)、Down(向下)、Left(向左)和Right(向右)设置控制器的IP地址，设置完成后按OK，然后依次设置示SubnetMask(子网掩码)、Gatewayaddress(网关地址)、DNS地址和辅DNS地址。（9）控制器IP地址组态完成。2.在RSLinxClassic中配置驱动程序点击开始>所有程序>RockwellSoftware>RSLinx>RSLinx，打开RSLinxClassic。RSLinxClassic启动并最小化。此时可在任务栏右下角看到RSLinx图标，单击打开RSLinxClassic。在RSLinxClassic中，点击Communications>ConfigureDrivers，打开配置驱动程序窗口，如图3-2-7和图3-2-8所示。图3-2-7组态驱动程序文档图3-2-8选择以太网驱动此处选择Ethernetdevices，点击AddNew，弹出添加驱动窗口,可以使用默认名称，如图3-2-9所示。图3-2-9增加新驱动点击OK，弹出驱动组态窗口，如图3-2-10所示。图3-2-10组态计算机和控制器IP地址在HostName处填入计算机和控制器的IP地址。IP地址根据实际选取。点击确定，完成驱动程序组态。文档要验证驱动程序是否能正常运行，点击RSLinxClassic的RSWho，在RSWho目录中，打开已配置的驱动程序，如果能看到所需的处理器，则该驱动程序配置正确，如图3-2-11所示。如果看不到所需的处理器，进行下一步之前必须纠正问题。图3-2-11验证驱动程序正常运行3.2.2创建工程（1）单击File>New…或者工具栏上的新建按钮，新建一个工程项目命名为PID。单击OK，系统创建了一个名为PID的新工程，保存，选择工程保存地址，如图3-2-12所示。文档图3-2-12新建工程单击OK，系统创建了一个名为PID的新工程，保存，选择工程保存地址，工程创建完成，如图3-2-13所示。图3-2-13工程创建完成3.2.3程序编写1.PID指令要进行PID单回路控制的编程，我们首先了解如何添加一个PID指令。开始编写一个PID程序，首先在数据表文件DataFiles中创建一个PID数据文件：鼠标右键单击DataFiles--New，弹出数据文件创建窗口，Type选择PID，点击OK，在DataFiles中添加了一个PID数据文件PD9，如图3-2-14所示。文档图3-2-14在主程序LAD2中，添加新梯级，输入PID指令，PID指令在选项File/Misc中，如图3-2-15所示。图3-2-15找到PID指令添加PID指令后，对指令进行编辑。PIDFile选择PD9:0,过程量和控制量可分别选择N7:0和N7:1。可为梯级添加注释，在绿色框中显示，如图3-2-16所示。图3-2-16编辑PID指令文档PID的参数可通过PID指令的SetupScreen进行设置，如图3-2-17所示。图3-2-17PID指令的参数设置下面列表说明PID的输入输出和调整参数。表3-2为PID指令的输入参数。表3-2PID指令输入参数输入参数地址数据格式SPS-设置点PD10:0.SPS字（INT）PV-过程变量用户自定义字（INT）MAXS-设置点最大值PD10:0.MAX字（INT）MINS-设置点最小值PD10:0.MINS字（INT）OSP-旧的设置点值PD10:0.OPS字（INT）文档OL-输出限制PD10:0/OL二进制CVH-控制变量上限PD10:0.CVH字（INT）CVL-控制变量下限PD10:0.CVL字（INT）表3-3为PID指令的输出参数。表3-3PID指令输出参数输出参数地址数据格式CV-控制变量用户自定义字（INT）CVP-控制变量百分比PD10:0.CVP字（INT）SPV-整定过程变量PD10:0.SPV字（INT）表3-4为PID指令的输出参数。表3-4PID指令输出参数调整参数地址数据格式KC-控制器增益-KcPD10:0.KC字（INT）TI-复位项-TiPD10:0.Ti字（INT）TD-速率项-TdPD10:0.TD字（INT）TM-时间模式PD10:0.TM二进制LUT-循环更新时间PD10:0.LUT字（INT）ZCD-过零死区PD10:0.ZCD字（INT）FF-前馈偏置PD10:0.FF字（INT）文档SE-整定误差PD10:0.SE字（INT）AM-自动/手动PD10:0/AM二进制（位）CM-控制模式PD10:0/CM二进制（位）DB-死区中的PVPD10:0/DB二进制（位）RG-PLC5增益范围PD10:0/RG二进制（位）SC-设置点整定PD10:0/SC二进制（位）TF-循环更新太快PD10:0/TF二进制（位）DA-微分作用位PD10:0/DA二进制（位）UL-CV上限报警PD10:0/UL二进制（位）LL-CV下限报警PD10:0/LL二进制（位）SP-设置点超出范围PD10:0/SP二进制（位）PV-PV超出范围PD10:0/PV二进制（位）DN-完成PD10:0/DN二进制（位）EN-启用PD10:0/EN二进制（位）IS-积分和PD10:0.IS长字(32位INT)AD-改变的微分项PD10:0.AD长字(33位INT)2.创建数值转换功能液位LT103是4~20mA信号，并联一个500欧姆的电阻转化为2—10V的电压信号（模拟量输入模块只能采集0—10V电压信号），被模拟量输入模块采集后，数据范围是819~4095。因此我们首先要将819~4095的数据转文档换成PID控制所需0~16383的数据，同时还要将819~4095的数据转换成0~100.0的数据，便于组态软件监控。在使用数值转换指令SCP之前，首先说明该指令的参数，如图3-2-18所示。图3-2-18数值转换指令它有五个输入：Input、InputMin、InputMax、ScaledMin、ScaledMax和一个输出：Out。其中：Input：需要进行转换的原始输入变量InputMin：原始变量的下限值InputMax：原始变量的上限值ScaledMin：转换成的目标变量的下限值ScaledMax：转换成的目标变量的上限值Out：输出目标变量将819~4095的数据转换成PID控制所需0~16383的数据转换指令如图3-2-19所示。文档图3-2-19输入数值转换819~4095.>0~16383这段程序的意义是：将I:0.4（模拟量输入通道0）的数据819~4095转换成0~16383，存储到N7:0中，以适合PID运算。将819~4095的数据转换成0~100.0的数据转换指令，如图3-2-20所示。图3-2-20输入数值转换819~4095.>0~100.0这段程序的意义是：将I:0.4（模拟量输入通道0）中的数据819~4095转换成0~100的数，存储到F8:0中，以适合组态监控。同理，输出的数值转换功能如图3-2-21所示。文档3-2-21输出数值转换这段程序的意义是：将N7:0中PID运算还有的数据0~16383转换成819~4095的数，松到O:0.4中(模拟量输入通道0）。3.2.4校验和下载项目在准备下载工程之前，必须校验该工程。校验可以确保用户工程符合MicroLogix编程的基本规则。用户可以单独校验一个程序文件或者一次校验整个工程。要校验一个文件，点击文件图标或点击Edit>VerifyFile。要校验用户整个工程，点击校验工程图标或点击Edit>VerifyProiect。执行校验功能后，校验结果将显示在输出窗口，给出用户在书写程序时出现的错误或遗漏。点击菜单Comms>Download，或执行如图3-2-22所示操作。文档图3-2-22程序下载弹出说明窗口图3-2-23。图3-2-23信息说明OK，下载确认，如图3-2-24。图3-2-24下载确认选择是，下载程序TEST到控制器MicroLogix1400,1766。此时图3-2-25将提示是否进入在线方式，选择是，进入在线方式。文档图3-2-25在线选择3.3范例的组态软件RSView32编程这里不介绍具体的组态软件编程过程，只是介绍组态软件RSView32与控制器之间的通信，以及标签的建立。组态软件RSView32与控制器之间的通信可以通过OPC(OLEforProcessControl)-由微软提供的基于OLE技术的一种通信标准，被设计成允许客户端的应用软件以兼容的方式访问底层数据。OPC为应用软件从任何数据源访问数据提供了公共通道，有了OPC，不同种类的计算环境的系统集成变得非常简单。RSLinxClassic是一个OPC适应的服务器。1.控制器与OPC之间的通信下面建立OPC对MicroLogix1400控制器的数据采集。在RSLinxClassic软件上点击DDE/OPC，选中TopicConfiguration，如图3-3-1所示。图3-3-1TopicConfiguration文档点击底部的New，创建Topic，并为之命名PID，在DataSource页面选择对应控制器，如图3-3-2所示。图3-3-2创建TopicApplay，自动确定了DataCollection页面和AdvancedCommunication页面。DataCollection页面和AdvancedCommunication页面设置如图3-3-3和图3-3-4所示。文档图3-3-3DataCollection页面图3-3-4AdvancedCommunication页面文档OPC数据可被RSView32或第三方软件访问，要想测试OPC是否采集到数据，可用DDE/OPCLink来检查。点击RSLinx>Edit>CopyDDE/OPCLink，如图3-3-5所示。3-3-5CopyDDE/OPCLink此时，进入连接页面，此时可看到RSLinkOPC服务器，如果在服务器的下面可以浏览到创建的TOPIC，并在TOPIC下可在线或离线地浏览到数据，说明TOPIC对下面控制器的数据采集是成功的，如图3-3-6所示。3-3-6OPC数据采集成功2.RSView对OPC的访问打开RSView32，File.>New，设定工程名TEST1，保存到D盘下。则系文档统建立了一个工程。打开System>Node，如图3-3-7所示。图3-3-7打开站点进入站点编辑页面，如图3-3-8所示。图3-3-8站点编辑数据源选择OPCServer，Name可为CLX，服务器选择所需要的OPC文档服务器，Type选In-Process。此时，建立了一个名为CLX的节点。每个站点将对应RSLinx中的一个TOPIC,因此为数据的访问建立了连接。打开数据库TagDatabase，建立数据标签，如图3-3-9所示。图3-3-9建立数据标签Accept，建立了液位LT103的标签，DataSource选择Device，表明数据从MicroLogix1400中获取，选中对应的站点CLX，Address就在站点CLX下浏览选择，所选地址[PID]F8:0是程序中输入模块采集数据后，转换为0~100.0的变量地址。3.组态连接测试点击Graphics>Display，右键New，新建一张画面，如图3-3-10.所示。文档3-3-10新建画面保存新建画面为TEXT，为画面TEXT添加一个数据写入和一个数据显示。以数据显示为例，说明数据显示框与标签的连接。建立一个数据显示，会弹出如下窗口：点击按钮Tags，如图3-3-11所示。图3-3-11添加数据显示文档选择标签LT103，OK，OK，建立数据显示。类似方法建立数据写入SP(液位设置点)，如图3-3-12所示。图3-3-12数据显示与数据写入将画面切换到运行模式，数据显示LT103会显示LT103的值，通过数据写入SP可随时改变液位设置点。需要注意的是：PID指令中的设置点范围是0~16383，应将其转换为组态监控数据0~100.0。范例所用的变量名称如表3-5所示：表3-5RSView变量名称标签名描述数据类型数据范围SPPID设定值FLOAT0~100.0LT103液位信号FLOAT0~100.0CVPPID的输出百分比值FLOAT0~100.0KPPID比例FLOAT0~32,767KIPID积分FLOAT0~32,767KDPID微分FLOAT0~32,767U101流量控制，PID百分比输出FLOAT0~100.0AM0手自动切换BYTE0和1文档第四章范例控制程序并不是每个测试题都有独立的控制程序，本章介绍各个测试程序的内容，以及对应的测试题，不再详细介绍实现过程，如果需要详细过程，请参考第三章。由于各个测试题的工程量转换可能不同，所以一个测试题一个组态工程。但是为了演示方便，组态软件采用所有的工程量都是0-100.0。为了简单化，把相关程序合并到一个程序中，采用实验选择变量来切换。4.1控制程序变量表在控制程序中定义了很多变量，表5-1的变量地址将和组态软件交互数据。变量定义在所有的控制范例程序中均是一致的。表5-1程序中变量信息变量（地址）描述数据类型数据范围I:0.4模拟量输入1INT819-4095I:0.5模拟量输入2INT819-4095N7:0PID用模拟量输入1转换INT0-16383N7:1PID用模拟量输入2转换INT0-16383N7:4实验选择INT-32,768~32,767文档PD9:0PID0PIDPD9:0.CVP控制变量百分比FLOAT0-100.0PD9:0.SPV整定过程变量INT0-16383PD9:1PID1PIDPD9:1.CVP控制变量百分比FLOAT0-100.0PD9:1.SPV整定过程变量INT0-16383N7:7比值INT-32,768~32,767N7:8前馈系数INT-32,768~32,767N7:9前馈实验中的临时变量INT-32,768~32,767N7:5PID0输出INT0-16383N7:6PID1输出INT0-16383O:0.4模拟量输出0INT819-4095O:0.5模拟量输出1INT819-4095F8:0组态用模拟量输入1转换FLOAT0-100.0F8:1组态用模拟量输入2转换FLOAT0-100.04.2程序为了简单化，把相关程序合并到一个程序中，采用实验选择变量来切换。所有程序基本上三步：输入、运算、输出。文档4.2.1输入输出程序输入信号为2~10V。输入通道0（I：0.4）作为PID的过程值输入，通道1（I：0.5）可以用来监控某些过程值，比如流量等，以后的章节同理。使用RSLogx500的数值转换指令SCP，把两个输入的819-4095转换为0-16383，送入N7:0和N7:1，最终送入PID指令，同时把819-4095转换为100.0，送入F8:0和F8:1用于组态监控，两个数值转换如图4-2-1和图4-2-2和所示。注意：在RSLogix500编程软件中，一个梯级只能包含条一条输出指令。图4-2-1输入819-4095转换为0-16383文档图4-2-2输入819-4095转换为0-16383输出信号为2~10V。使用RSLogx500的数值转换指令SCP，把PID输出的0-16383转换为819-4095，送入模拟量输出，如图4-2-3所示。文档图4-2-3PID输出0-16383转换为819-40954.2.2单回路PID范例程序所有PID单回路控制程序都使用同一个程序。压力调速器控制的PID调节器为正作用，其他为反作用。在组态程序中可以通过KP的正负来改变：P<0为正作用，P>0为反作用。202-207为单回路实验,程序跳转指令JSR使程序跳转到U:4(LAD4)，U:4执行后将返回主程序，如图4-2-4所示。文档图4-2-4单回路实验选择N7:0作为过程值，送给PID0.PV，执行PID，如图4-2-5所示。图4-2-5PID运算PID指令执行后，程序返回主程序LAD2，执行数据输出转换。4.2.3比值控制范例程序301为比值控制实验,程序跳转指令JSR使程序跳转到U:5(LAD5)，U:5执行后将返回主程序，如图4-2-6所示。图4-2-6比值控制实验选择输入信号为2~10V。N7:0作为过程值，送给PID0.PV，执行PID。比值算法是把两个流量相除作为PID的给定，如果比值大于100，则比值设为100，如果比值小于0，则比值设为0，否则计算当前比值,并限制在文档0~100以内，以免过于饱和。程序如图4-2-7所示。图4-2-7比例运算N7:0作为过程值，送给PID0.PV，执行PID，如图4-2-8所示。图4-2-8比值PID运算文档4.2.4串级控制范例程序302为串级控制实验,程序跳转指令JSR使程序跳转到U:6(LAD6)，U:6执行后将返回主程序，如图4-2-9所示。图4-2-9串级控制实验选择串级控制：将PD9:0.CVP送到PD9:1.SPV，PD9:0主回路PID或PI控制，PD9:1副回路一般只采用P控制，可以加积分，如图4-2-10所示。4-2-10串级PID运算文档4.2.5前馈反馈控制范例程序303为前馈反馈控制实验,程序跳转指令JSR使程序跳转到U:7(LAD7)，U:7执行后将返回主程序，如图4-2-11所示。图4-2-11前馈反馈控制实验选择前馈反馈.：输入乘以前馈系数，加到输出：N7:5=PD9:0.CVP-N7:8N7:1。N7:5为临时变量，N7:8为前馈系数，如图4-2-12所示。文档4-2-12前馈反馈PID运算文档第五章系统实验5.1水箱液位数学模型测定(实验号101)一般情况下，系统特性实验是属于开发性测试。在用户现场一般不会再次进行，如果用户有兴趣可以抽取进行。测试的对象实际包括控制系统。单容系统测试和多容系统的编程和界面都一样，只是出水口和目标液位对象不同。多容系统的特性时间更长。5.1.1实验题目描述阀门的开度，以及调速器、水泵的特性都可能影响到系统的传递函数，所以没有一样的传递函数，但是在一定的液位高度范围内和一定的开度下，系统时间基本是一样的。阀门的开度会影响到传递函数，所以同学们测量的数据可能不同。把系统作为一阶系统，传递函数G(S)=K/(TcS+1)。对于单容水箱，如果考虑进行线性简化，可以认为它是一阶惯性环节加纯延迟的系统。由于纯延迟相对系统时间比较少。可以不考虑纯延迟。下面求出系统时间参数Tc和增益K。直接在调速器上加定值电流，从而使得水泵具有固定的流量。可以通过智能调节仪表手动给定，或者AO模块直接输出电流，调整水箱出口到一定的开度，文档等待稳定后，突然加大调速器上所加的定值电流观察液位随时间的变化，从而可以获得液位数学模型，测试工艺如图5-1-1所示。图5-1-1单容液位特性测量流程图相关理论计算可以参考清华大学出版社1993年出版的《过程控制》，金以慧编著。实验方案连线如表5-1-1所示。表5-1-1实验连线测量或控制量测量或控制量标号控制系统端口水箱液位LT101AI0调速器U101AO05.1.2实验步骤和数据记录步骤如下：1、JV12全开，JV16打开45度左右（由于开度不同，特性也有差异），其余阀门关闭。2、将LT101连到AI0输入端，AO0输出端连到U101(手动输出)。文档3、工艺对象上电，控制系统上电，调速器U101上电，启动P101。4、启动组态软件，设定U101控制40%，等待系统稳定。液位和流量稳定在某个值。注意观察液面，不能太低，否则不算稳定。5、设定U101控制45%，记录水位随时间的数据，到新的稳定点或接近稳定。如果阶越太大，可能导致溢出。6、抓图，修改U101控制量，然后获得一个新的稳定曲线。7、可以修改JV16开度，重复4和6步。8、关闭系统，分析数据。5.1.3实验结果单容水箱水位阶跃响应曲线，如图5-1-2所示。文档图5-1-2单容测试飞升特性曲线传递函数G(S)=K/(TcS+1)。控制量从20%上升到25%，液位从27.1%上升到61.2%。按照63.2%变动，则从54.6%高度画线。从开始变化到70.6%变动范围时间Tc就是178秒。增益K=(70.6-27.1)/(25-20)=8.7传递函数G(S)=8.7/(178S+1)。5.2液位PID单回路控制(实验号202)同样的程序和界面，可以用于单容、水平双容、垂直双容和水平三容的液位控制。只是管路有所不同，目标液位不同，我们选择单容来进行描述。5.2.1实验题目描述单容水箱液位PID控制流程图如图5-2-1所示，采用右边支路进行实验，左边支路也是一样的。文档图5-2-1单容水箱液位调速器PID单回路控制测点清单如表5-2-1所示。表5-2-1单容水箱液位调速器PID单回路控制测点清单序号位号设备名称用途原始信号类型工程量1U101电动调速器阀位控制2～10VDCAO0～100％2LT103压力变送器水箱液位4～20mADCAI3.5kPa水介质由泵P102从水箱V4中加压获得压头，经由调速器U101进入水箱V3，通过手阀JV26回流至水箱V4而形成水循环；其中，水箱V3的液位由LT103测得，用调节手阀JV26的开启程度来模拟负载的大小。本例为定值自动调节系统，U101为操纵变量，LT103为被控变量，采用PID调节来完成。文档5.2.2操作步骤和调试1、编写控制器算法程序，下装调试；编写实验组态工程，连接控制器，进行联合调试。2、在现场系统上，打开手阀JV22，调节JV26开度(如果你希望控制量范围50-70%，则要开很大，否则开少一些)，其余阀门关闭。3、在控制系统上，将IO面板的水箱液位输出连接到AI0，IO面板的电动调速器控制端连到AO0。注意：具体哪个通道连接指定的传感器和执行器依赖于控制器编程。对于全连好线的系统，例如DCS，则必须按照已经接线的通道来编程。4、打开设备电源。5、启动计算机组态软件，进入实验项目界面。启动调节器，设置各项参数。启动右边水泵P102和调速器。6、系统稳定后可将调节器的手动控制切换到自动控制7、设置比例参数。观察计算机显示屏上的曲线，待被调参数基本稳定于给定值后，可以开始加干扰实验。8、待系统稳定后，对系统加扰动信号(在纯比例的基础上加扰动，一般可通过改变设定值实现，也可以通过支路1增加干扰，或者临时改变一下出口闸板的高度)。记录曲线在经过几次波动稳定下来后，系统有稳态误差，并记录余差大小。9、减小P重复步骤6，观察过渡过程曲线，并记录余差大小。10、增大P重复步骤6，观察过渡过程曲线，并记录余差大小。文档11、选择合适的P，可以得到较满意的过渡过程曲线。改变设定值(如设定值由50％变为60％)，同样可以得到一条过渡过程曲线。注意：每当做完一次实验后，必须待系统稳定后再做另一次实验。12、在比例调节实验的基础上，加入积分作用，即在界面上设置I参数不是特别大的数。固定比例P值（中等大小），改变PI调节器的积分时间常数值Ti，然后观察加阶跃扰动后被调量的输出波形，并记录不同Ti值时的超调量σp。13、固定I于某一中间值，然后改变P的大小，观察加扰动后被调量输出的动态波形，据此列表记录不同值Ti下的超调量σp。14、选择合适的P和Ti值，使系统对阶跃输入扰动的输出响应为一条较满意的过渡过程曲线。此曲线可通过改变设定值（如设定值由50%变为60%）来获得。15、在PI调节器控制实验的基础上，再引入适量的微分作用，即把软件界面上设置D参数，然后加上与前面调节时幅值完全相等的扰动，记录系统被控制量响应的动态曲线。15、选择合适的P、Ti和Td，使系统的输出响应为一条较满意的过渡过程曲线（阶跃输入可由给定值从突变10%左右来实现）。5.2.3实验结果测试结果如图5-2-2和如图5-2-3所示。由于手阀的开度不同，有不同的控制情况，所以各个用户的测试数据不一定相同。文档图5-2-2单容水箱液位调速器PID单回路控制曲线1图5-2-3单容水箱液位调速器PID单回路控制曲线2文档5.3流量PID单回路控制（实验号205）5.3.1实验题目描述流量调速器控制流程图如图5-3-1所示。采用右边支路进行实验，左边支路也是一样的。图5-3-1流量调速器PID单回路控制测点清单如表5-3-1所示。表5-3-1流量调速器PID单回路控制测点清单序号位号设备名称用途原始信号类型工程量1FT102电磁流量计给水流量4～20mADCAI0～3m3/h2U101电动调速器阀位反馈2～10VDCAO0～100％水介质由泵P102从水箱V4中加压获得压头，经由流量计FT102、调速器文档U101进入水箱V3，通过手阀JV26回流至水箱V4而形成水循环；其中，给水流量由FT102测得。本例为定值自动调节系统，U101为操纵变量，FT102为被控变量，采用PID调节来完成。上位组态，实验要求的组态流程图界面（要求复显），如图5-3-2所示。图5-3-2组态流程图界面组态控制点清单如表5-3-2所示。表5-3-2组态控制点清单名称描述数据格式控制器中对应变量U101流量控制，PID百分比输出FLOATPD9:0.CVPFT102流量信号FLOATF8:0SP调速器设定值FLOATF8:10PPID比例FLOATPD9:0.KCIPID积分FLOATPD9:0.TiDPID微分FLOATPD9:0.Ti手/自动手自动切换BYTEPD9:0.AM调速器输出调节器手动状态下，点击则弹出输入对话框（改变调节器输出值），自动状态跟随调节器输出值。FLOATPD9:0.CVP文档5.3.2操作步骤和调试1、编写控制器算法程序，下装调试；编写实验组态工程，连接控制器，进行联合调试。2、在现场系统上，将手阀JV22，JV26完全打开，其余阀门关闭。水箱容器只是作为水介质流通回路的一个部分。3、在控制机柜上，把IO面板的FT102流量计信号端子通过实验连接线连到AI0端，面板上的U101调速器控制端连接到控制器AO0端。注意：具体哪个通道连接指定的传感器和执行器依赖于控制器编程。对于全连好线的系统，例如DCS，则必须按照已经接线的通道来编程。4、打开设备电源，包括调速器，流量计电源。接通水泵P102电源。5、连接好控制系统和监控计算机之间的通讯电缆，启动控制系统。6、启动计算机，启动组态软件，进入实验项目界面。7、启动调节器，设置到手动状态，把输出值设定到比较大的状态，同时检测流量计的流量测量。经过1分钟后，流量计测量准确后开始实验。8、把调节器切换到自动控制。9、设置PID控制器参数，可以使用各种经验法来整定参数。5.3.3实验结果及记录参考的控制曲线如图5-3-3所示。文档图5-3-3调速器流量控制曲线曲线中PI参数设定如下P=2，I=20，小数值D的影响不大。5.4压力PID单回路控制（实验号207）5.4.1实验题目描述压力调速器控制流程图如图5-4-1所示，采用右边支路进行实验，左边支路也是一样的。文档图5-4-1压力调速器PID单回路控制测点清单如表5-4-1所示。表5-4-1压力调速器PID单回路控制测点清单序号位号设备名称用途原始信号类型工程量1PT102压力变送器给水压力4～20mADCAI150kPa2U101电动调速器调速器控制2～10VDCAO0～100％水介质由泵P102从水箱V4中加压获得压头，经由调速器U101进入水箱V3，通过手阀JV26回流至水箱V4而形成水循环；其中，给水压力由PT102测得。本例为定值自动调节系统，U101为操纵变量，PT101为被控变量，采用PID调节来完成。位组态要求，实验要求的组态流程图界面如图5-4-2所示。文档图5-4-2组态流程图界面组态控制点清单如表5-4-2所示。表5-4-2组态控制点清单名称描述数据格式控制器中对应变量U101流量控制，PID百分比输出FLOATPD9:0.CVPPT102压力信号FLOATF8:0SP调速器设定值FLOATF8:10PPID比例FLOATPD9:0.KCIPID积分FLOATPD9:0.TiDPID微分FLOATPD9:0.Td手/自动手自动切换BYTEPD9:0.AM调速器输出调节器手动状态下，点击则弹出输入对话框（改变调节器输出值），自动状态跟随调节器输出值。FLOATPD9:0.CVP5.4.2操作步骤和调试1、编写控制器算法程序，下装调试；编写实验组态工程，连接控制器，进行联合调试。2、在现场系统上，将手阀JV22，JV26完全打开，其余阀门关闭。水箱容文档器只作为水介质流通回路的一个部分。调速器打开一半。3、在控制机柜上，把IO面板的管道压力（PT102）信号端子通过实验连接线连到AI0端，面板上的调速器（U101）控制端连接到控制器AO0端。4、打开设备电源，包括调速器电源。5、连接好控制系统和监控计算机之间的通讯电缆，启动控制系统。6、启动计算机，启动组态软件，进入实验项目界面。7、启动水泵P102电源。8、启动调节器，把调节器切换到自动控制。注意：控制器必须是正作用的因为要想压力增加，必须减少调速器开度，而不是增加调速器开度。9、设置PID控制器参数，可以使用各种经验法来整定参数。5.4.3实验结果及记录参考的控制曲线如图5-4-3所示。给定值跳变到60%，操作值逐步下降，控制量快速跟踪到给定值，没有什么超调量。文档图6.4.3调速器压力控制曲线5.5流量比值控制实验（实验号301）5.5.1实验题目描述流量比值控制系统控制流程图如图5-5-1所示。文档图5-5-1流量比值控制流程图流量比值控制测点清单如表5-5-1所示。表5-5-1流量比值控制测点清单序号位号设备名称用途原始信号类型工程量1FT1011#流量计测量管路1流量4～20mADCAI0-3m3/h2FT1022#流量计测量管路2流量4～20mADCAI0-3m3/h3U101调速器控制跟踪的流量2～10VDCAO0～100％水介质一路（简称为I路）由泵P101从水箱V4中加压获得压头，进入V1，水流量可通过手阀JV12来调节；另一路（简称为II路）由泵P102从水箱V4加压获得压头，经由调速器U101、水箱V1、手阀JV26回流至水箱V4形成水循环，通过调速器U101调节此路的水流量；其中，I路水流量通过流量计FT101测得，II路水流量通过流量计FT102测得。本例为比值调节系统，调速器U101为操纵变量，FT101的测量值经乘法器运算后结果作为FICA101的设定值，FT102是被控变量。文档流程图界面要求如图5-5-2所示。图5-5-2组态流程图界面组态控制点清单如表5-5-2所示。名称描述数据格式控制器中对应变量U101流量控制，PID百分比输出FLOATPD9:0.CVPFT101流量信号FLOATF8:0FT102流量信号FLOATF8:1SP比值系数设定值FLOATF8:10当前流量比值比值反馈FLOATPD9:0.CVPPPID比例FLOATPD9:0.KCIPID积分FLOATPD9:0.TiDPID微分FLOATPD9:0.Td手/自动手自动切换BYTEPD9:0.AM表5-5-2动态点、交互控制点清单5.5.2控制算法和编程这是一个单闭环流量比值控制系统，流量计FT101流量与流量计FT102成比例控制，如图5-5-3所示。文档被调量为调速器开度，控制目标是水流量，通过两个流量不同比例下的比较，然后输出控制值到调速器。实行PID控制，看控制效果，进行比较。这里的给定值一般在0.5-2之间，在曲线上无法显示，所以建议50来显示。如果把FT101作为给定，FT102作为过程值也是可以的。不过由于给定值在变动频繁，系统不太容易稳定。难以看出最终的稳定效果。6.6.3操作过程和调试1、编写控制器算法程序，下装调试；编写实验组态工程，连接控制器，进行联合调试。2、在现场系统上，打开手阀JV12、JV16，JV22，JV26。3、在控制系统上，将支路1流量变送器（FT101）输出连接到控制器AI1，将支路2流量变送器（FT102）输出连接到控制器AI0，调速器U101控制端连接到AO0。调速器U102控制端连接到AO1。文档注意：具体哪个通道连接指定的传感器和执行器依赖于控制器编程。对于全连好线的系统，例如DCS，则必须按照已经接线的通道来编程。4、打开设备电源。5、连接好控制系统和监控计算机之间的通讯电缆，启动控制系统。6、启动计算机，启动组态软件，进入实验项目界面。启动调节器，设置各项参数，将调节器切换到自动控制。7、启动水泵P102。8、设置PID控制器参数，可以使用各种经验法来整定参数.建议：因为PID的SP值会有一定的波动，所以控制的稳定性稍差，有一些难度。注意控制目标是比值的稳定，而给定值也是比值；干扰可以是K值的改变，也可以是变频器控制量的改变（从而改变FT101）。6.5.4实验结果及记录流量比值控制曲线如图5-5-4所示。比值系数2。文档图5-5-4流量比值控制曲线5.6液位和进口流量串级控制实验（实验号302）5.6.1实验题目描述液位和进口流量串级控制流程图如图5-6-1所示。采用右边支路进行实验，左边支路也是一样的。文档图5-6-1液位和进口流量串级控制流程图液位和进口流量串级控制测点清单如表5-6-1所示。表5-6-1液位和进口流量串级控制测点清单序号位号设备名称用途原始信号类型工程量1FT1022#流量计管路2流量4～20mADCAI0-3m3/h2LT103V3液位测量液位4～20mADCAI0-3.5kPa3U101调速器控制流量2～10VDCAO0～100％水介质由泵P102从水箱V4中加压获得压头，经流量计FT102、电动阀U101、水箱V3、手阀JV26回流至水箱V4而形成水循环，负荷的大小通过手阀JV26来调节；其中，水箱V3的液位由液位变送器LT103测得，给水流量由流量计FT101测得。本例为串级调节系统，调速器U101为操纵变量，以FT102为被控变量的流量控制系统作为副调节回路，其设定值来自主调节回路―以LT103为被控变量的液位控制系统。文档以FT102为被控变量的流量控制系统作为副调节回路―流量变动的时间常数小、时延小，控制通道短，从而可加快提高响应速度，缩短过渡过程时间，符合副回路选择的超前，快速、反应灵敏等要求。水箱V3为主对象，流量FT102的改变需要经过一定时间才能反应到液位，时间常数比较大，时延大。由上分析知：副调节器选纯比例控制，反作用，自动。主调节器选用比例控制或比例积分控制，反作用，自动。副回路干扰量通过手阀J21的调节来实现，该阀门直接影响流量，而主回路的干扰可以通过J26来实现，或者直接打开J25一会，再关上。流程图界面，如图5-6-2所示。图5-6-2组态流程图界面组态控制点清单如表5-6-2所示。表5-6-2组态控制点清单名称描述数据格式控制器中对应变量U101流量控制，PID百分比输出FLOATPD9:0.CVPLT103液位信号FLOATF8:0文档FT101流量信号FLOATF8:1SP主调节器设定值FLOATF8:10P主调节器比例系数FLOATPD9:0.KC副调节器比例系数FLOATPD9:1.KCI主调节器积分系数FLOATPD9:0.Ti副调节器积分系数FLOATPD9:1.TiD主调节器微分系数FLOATPD9:0.Td副调节器微分系数FLOATPD9:1.Td手/自动主回路手自动切换BYTEPD9:0.AM副回路手自动切换BYTEPD9:1.AM主回路调节器输出手动状态下可改写FLOATPD9:0.CVP主回路调节器输出手动状态下可改写FLOATPD9:1.CVP5.6.2控制算法和编程串级控制系统方框图如图5-6-3所示。以串级控制系统来控制水箱液位，以支路流量为副对象，水泵直接向水箱注水，流量变动的时间常数小、时延小，控制通道短，从而可加快提高响应速度缩短过渡过程时间，符合副回路选择的超前，快速、反应灵敏等要求。水箱为主对象，流量的改变需要经过一定时间才能反应到液位，时间常数比较大，时延X主调节器LIC101副调节器LIC102下水箱液位LT103LT103主回路干扰给定值+-图5-6-3液位流量串级控制系统框图X-调速器U101流量计FT102流量FT102下水箱液位副回路干扰文档大。将主调节器的输出送到副调节器的给定，而副调节器的输出控制执行器。由上分析副调节器选纯比例控制，反作用（要想流量大，则调速器开度加大），自动。主调节器选用比例控制或比例积分控制，反作用（要想液位高，则调速器开度加大），自动。5.6.3操作步骤和调试1、编写控制器算法程序，下装调试；编写实验组态工程，连接控制器，进行联合调试。2、在现场系统上，打开手动调速器JV22。调节JV26具有一定开度，其余阀门关闭。3、在控制系统上，将流量计（FT102）连到控制器AI0输入端，水箱液位（LT103）连到控制器AI1输入端，调速器U101连到控制器AO0端。4、打开设备电源，包括调速器电源。5、连接好控制系统和监控计算机之间的通讯电缆，启动控制系统。6、启动计算机，启动组态软件，进入实验项目界面。启动调节器，设置各项参数，将调节器切换到自动控制。7、启动水泵，工频运行水泵P101。系统开始运行。8、首先，利用主回路，做一个单回路液位实验。确定P、I值（D＝0）设定一个SP值A1，并记录稳定时的流量计FT101的测量值A29、调节JV21从90度变动到50度，并记录系统超调量。10、将主调节器置手动状态，调整其输出为A2，将A2作为副调节器的SP文档值。11、在上述状态下，整定副调节器的P参数。调整整个系统至稳定（可有余差）12、再将主调节器切换到自动状态，预置主调节器的P、I参数不变。系统应仍然稳定。13、调节JV21从90度变动到50度，并记录系统超调量。副调节器：一般纯比例(P)控制，反作用，自动，KC2(副回路的开环增益)较大。主调节器：比例积分(PI)控制，反作用，自动，KC1〈KC2(KC1主回路开环增益)。14、通过反复对副调节器和主调节器参数的调节，使系统具有较满意的动态响应和较高的静态精度。15、再次通过JV21增加副回路干扰进行测试，记录超调和稳定时间。16、通过JV26的变动增加主回路干扰，记录超调和稳定时间。5.6.4实验结果及记录实验曲线如图5-6-4所示。文档图5-6-4液位流量串级控制曲线5.7流量-液位前馈反馈控制实验（实验号303）5.7.1实验题目描述前馈控制又称扰动补偿，它与反馈调节原理完全不同，是按照引起被调参文档数变化的干扰大小进行调节的。在这种调节系统中要直接测量负载干扰量的变化当干扰刚刚出现而能测出时，调节器就能发出调节信号使调节量作相应的变化，使两者抵消。因此，前馈调节对干扰的克服比反馈调节快。但是前馈控制是开环控制，其控制效果需要通过反馈加以检验。前馈控制器在测出扰动之后，按过程的某种物质或能量平衡条件计算出校正值。流量-液位前馈反馈控制流程图如图5-7-1所示。图5-7-1流量-液位前馈反馈控制流程图流量-液位前馈反馈控制测点清单如表5-7-1所示。表5-7-1流量-液位前馈反馈控制测点清单序号位号设备名称用途原始信号类型工程量1FT102流量计给水流量4～20mADCAI0-3m3/h2LT103液位变送器水箱液位4～20mADCAI3.5kPa3U101电动调速器阀位控制2～10VDCAO0～100％文档水介质由泵P102从水箱V4中加压获得压头，经流量计FT102、电动调速器U101、水箱V3、手阀JV26回流至水箱V4而形成水循环，负荷的大小通过手阀JV26来调节；其中，水箱V3的液位由液位变送器LT103测得，给水流量由流量计FT102测得。本例为前馈调节系统，调速器U101为操纵变量，在LT103为被控变量的定值液位控制系统中，接收由流量的前馈信号参予到定值系统中，整体构成前馈－反馈控制系统。如果水路流量出现扰动，经过流量计FT102测量之后，测量得到干扰的大小，然后通过调整调速器开度，直接进行补偿。而不需要经过调节器。组态流程图界面，如图5-7-2所示。图5-7-2组态流程图界面组态控制点清单如表5-7-2所示。表5-7-2组态控制点清单名称描述数据格式控制器中对应变量U101流量控制，PID百分比输出FLOATPD9:0.CVPLT103液位信号FLOATF8:0文档FT102流量信号FLOATF8:1SP调节器设定值FLOATF8:10PPID比例FLOATPD9:0.KCIPID积分FLOATPD9:0.TiDPID微分FLOATPD9:0.Td手/自动手自动切换BYTEPD9:0.AM调速器输出手动状态下可改写FLOATPD9:0.CVP前馈系数前馈运算系数INTN7:85.7.2控制算法和编程前馈控制又称扰动补偿，它与反馈调节原理完全不同，是按照引起被调参数变化的干扰大小进行调节的。在这种调节系统中要直接测量负载干扰量的变化当干扰刚刚出现而能测出时，调节器就能发出调节信号使调节量作相应的变化，使两者抵消。因此，前馈调节对干扰的克服比反馈调节快。但是前馈控制是开环控制，其控制效果需要通过反馈加以检验。前馈控制器在测出扰动之后，按过程的某种物质或能量平衡条件计算出校正值。如果没有反馈控制，则这种校正作用只能在稳态下补偿扰变化用，如图5-7-3所示。图5-7-3前馈－反馈控制系统原理图文档如果支路中出现扰动，经过流量计FT102测量之后，测量得到干扰的大小，然后通过调整调速器U101开度，直接进行补偿。而不需要经过调节器。如果没有反馈，就是开环控制，那么这个控制就会有余差。增加反馈通道，使用PI进行控制。前馈控制不考虑控制通道与对象通道延迟，则根据物料平衡关系，简单的前馈控制方程为：Qu=dF。也就是两个流量的和保持稳定。但是有两个条件，一是准确知道流量，二是准确知道调速器控制输入与流量对应关系，如图5-7-4所示。图5-7-4调速器控制输入与流量比例关系被调量为调速器，控制量是支路中流量，控制目标是水箱液位。首先实现前馈控制，通过测量支路中流量，控制调速器，测得流量与调速文档器之间的关系，获得斜率K。然后实现反馈控制，通过测量水箱液位，控制调速器，从而把前馈控制不能修正的误差进行修正。5.7.3操作步骤和调试1、编写控制器算法程序，下装调试；编写实验组态工程，连接控制器，进行联合调试。2、在现场系统上，打开手动调速器JV12。调节JV16具有一定开度，其余阀门关闭。3、在控制系统上，将流量变送器（FT102）输出连接到控制器AI0，将水箱液位变送器（LT103）输出连接到控制器AI1，调速器U101控制端连接到AO0，调速器U102控制端连接到AO1，U101通过AO1手操控制。4、打开设备电源。包括调速器电源。5、连接好控制系统和监控计算机之间的通讯电缆，启动控制系统。6、启动计算机，启动组态软件，进入实验项目界面。启动调节器，设置各项参数，将调节器切换到自动控制。7、启动水泵P102。8、设定K=0，然后设置PID控制器参数，（参考前面整定的斜率K值）可以使用各种经验法来整定参数。9、设定K值。10、调节JV21从90度变动到50度，并记录系统超调量，稳定时间。文档11、重复9和10。获得最好的效果。建议：运行过程中PID的SP值会有一定的波动，所以控制的稳定性稍差，有一些难度。干扰通过JV21的调节来实现。5.7.4实验结果及记录液位-流量前馈反馈实验曲线如图5-7-5所示，K=3。图5-7-5液位-流量前馈反馈实验曲线',)