標(biāo)題: 基于組態(tài)王的占空比PID算法溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 含仿真和文檔 [打印本頁(yè)]
作者: theyang    時(shí)間: 2018-12-18 14:10
標(biāo)題: 基于組態(tài)王的占空比PID算法溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 含仿真和文檔
摘要
測(cè)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)向自動(dòng)檢測(cè)、智能控制、遠(yuǎn)程操控深入發(fā)展。在傳統(tǒng)的測(cè)控系統(tǒng)領(lǐng)域中大量的測(cè)試單元（儀器儀表）和測(cè)試點(diǎn)之間、中央處理器等方面的信息交換量越來(lái)越大，配合越來(lái)越密切的情況下，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)給測(cè)控系統(tǒng)提供了有力的技術(shù)支持，使得軟硬件各自的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，測(cè)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展和應(yīng)用成為必然。
本設(shè)計(jì)是基于組態(tài)王的占空比PID溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過(guò)組態(tài)王軟件強(qiáng)大的監(jiān)控界面顯示功能、數(shù)據(jù)庫(kù)、命令語(yǔ)言、數(shù)據(jù)庫(kù)、仿真等，RS232串行接口轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)與無(wú)線(xiàn)通信平臺(tái)完成通信，完成后通過(guò)牛頓7012采集電壓，并轉(zhuǎn)換成為溫度進(jìn)行界面設(shè)計(jì)，并編寫(xiě)PID占空比程序進(jìn)行外部控制，設(shè)置以固定時(shí)間T0為加熱周期，如10秒，根據(jù)PID數(shù)字輸出，去調(diào)節(jié)10秒內(nèi)的加熱時(shí)間的百分比，加熱比例為T(mén)1/T0，若10秒內(nèi)加熱10%，則T0=10秒，T1=1秒，以改變加熱功率。控制時(shí)，根據(jù)PID數(shù)字輸出，算出加熱比，經(jīng)過(guò)DA輸出5VDC時(shí)通電，0VDC時(shí)斷電，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度的占空比PID控制。
目錄
1  緒論              1
2  系統(tǒng)簡(jiǎn)介              2
2.1  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)              2
2.2  硬件原理              4
2.3  控制原理              5
3  組態(tài)軟件概述              7
3.1  組態(tài)軟件應(yīng)用的背景              7
3.2  組態(tài)軟件的特點(diǎn)和功能              7
3.3  組態(tài)軟件現(xiàn)狀和使用組態(tài)軟件的步驟              8
3.4  KingviewV6.55概述              9
4  界面設(shè)計(jì)編程              11
4.1  設(shè)備連接              11
4.2  主要界面設(shè)計(jì)              11
4.3  變量設(shè)置                13
4.4  動(dòng)畫(huà)連接              13
總結(jié)              15
參考文獻(xiàn)              16

1  緒論
基于組態(tài)王的占空比PID溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括：采集溫度控制箱的溫度數(shù)據(jù)；和微機(jī)進(jìn)行串口連接，使能夠把采集到的溫度數(shù)據(jù)顯示在微機(jī)平臺(tái)；進(jìn)行調(diào)試，完成與無(wú)線(xiàn)通信模塊連線(xiàn)之間的網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)，確保不同占空比下溫度的PID控制。
無(wú)線(xiàn)通信是利用電磁波信號(hào)的特性進(jìn)行信息交換的一種通信方式，近些年信息通信領(lǐng)域中，發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的就是無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。尤其在分布距離較遠(yuǎn)且數(shù)據(jù)傳輸量不大時(shí)，無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)更為明顯，為網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)提供了信息交換平臺(tái)。
組態(tài)軟件是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開(kāi)發(fā)環(huán)，為用戶(hù)提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件應(yīng)該能支持各種工控設(shè)備和常見(jiàn)的通信協(xié)議，并且通常應(yīng)提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能使用戶(hù)能快速建立自己的HMI的軟件工具或開(kāi)發(fā)環(huán)境。隨著組態(tài)軟件自身以及控制系統(tǒng)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件部分地與硬件發(fā)生分離，為自動(dòng)化軟件的發(fā)展提供了充分發(fā)揮作用的舞臺(tái)。OPC（OLE for Process Control）的出現(xiàn)，以及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)尤其是工業(yè)以太網(wǎng)的快速發(fā)展，大大簡(jiǎn)化了異種設(shè)備間的互連，降低了開(kāi)發(fā)I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件的工作量。I/O驅(qū)動(dòng)軟件也逐漸向標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。
因此本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用組態(tài)王組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)功能設(shè)計(jì)和測(cè)試，當(dāng)程序在調(diào)試時(shí)，使用實(shí)驗(yàn)箱I/O設(shè)備模擬下位機(jī)向畫(huà)面程序提供數(shù)據(jù)，為畫(huà)面程序的調(diào)試提供方便。組態(tài)王提供一個(gè)設(shè)備接口，用來(lái)模擬實(shí)際設(shè)備向程序提供數(shù)據(jù)，供用戶(hù)調(diào)試。用戶(hù)如果對(duì)控制效果不滿(mǎn)意，可以在線(xiàn)反復(fù)修改“P，I，D參數(shù)”，用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)PID控制，把模擬PID控制規(guī)律數(shù)字化，進(jìn)一步與計(jì)算機(jī)的邏輯判斷功能相結(jié)合，使PID控制滿(mǎn)足生產(chǎn)過(guò)程提出的要求。
本論文所設(shè)計(jì)的基于無(wú)線(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)的電加熱爐溫度控制系統(tǒng)具有控制精度高、控制溫度范圍大、升溫速度快等優(yōu)點(diǎn)。因此對(duì)于一個(gè)具體的控制對(duì)象或者對(duì)象模型來(lái)說(shuō)，單憑現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試不僅需要大量反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，而且需要調(diào)試者對(duì)PID控制方式有深入的了解

2  系統(tǒng)簡(jiǎn)介
2.1  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
（1）系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)
本課程設(shè)計(jì)利用實(shí)驗(yàn)室的無(wú)線(xiàn)通信控制網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)電加熱爐（電烤箱）的溫度控制，控制算法采用PID控制算法，無(wú)線(xiàn)模塊為臺(tái)灣威達(dá)（ICP）無(wú)線(xiàn)通信模塊SST900EXT，通信距離1km；波特率最大19200；232/485通信接口；計(jì)算機(jī)用RS232口通信，也可以通過(guò)USB轉(zhuǎn)RS232轉(zhuǎn)換器進(jìn)行連接。
硬件平臺(tái)原理圖如圖2.1所示，實(shí)物圖如圖2.2所示。

圖2.1  無(wú)線(xiàn)通信控制網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)原理

圖2.2  無(wú)線(xiàn)通信控制網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)物圖

（2）溫度控制系統(tǒng)電路連接
溫度控制系統(tǒng)使用7012和7021兩個(gè)控制模塊實(shí)現(xiàn)。溫度控制系統(tǒng)連線(xiàn)如下圖2.3所示。

圖2.3  溫度控制系統(tǒng)連接圖


2.2  硬件原理
無(wú)線(xiàn)通信硬件原理圖和實(shí)驗(yàn)箱溫度控制原理圖如下圖2.4、2.5所示。

圖2.4  無(wú)線(xiàn)通信控制網(wǎng)絡(luò)電路圖

圖2.5  實(shí)驗(yàn)箱溫度控制電路圖

2.3  控制原理
（1）典型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)原理圖如圖2.6所示。

圖2.6  計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)原理圖

    對(duì)于溫度控制系統(tǒng)，r是設(shè)定溫度值；數(shù)字控制器是PID控制器；執(zhí)行機(jī)構(gòu)是調(diào)壓模塊；被控對(duì)象是電加熱爐；y是實(shí)際溫度值，測(cè)量變送包括PT100傳感器和變送器（本設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)0~100℃變送為0~10VDC電壓）。

            

圖2.7  電熱爐模型

圖2.8  控制曲線(xiàn)

（3）加熱電壓控制方式
本溫度控制系統(tǒng)的執(zhí)行器為電熱爐電壓調(diào)節(jié)模塊，設(shè)計(jì)中加熱電壓控制為占空比控制方式，以固定時(shí)間T0為加熱周期，如5秒，根據(jù)PID數(shù)字輸出，去調(diào)節(jié)5秒內(nèi)的加熱時(shí)間的百分比，如圖9，加熱比例為T(mén)1/T0，若5秒內(nèi)加熱10%，則T0=5秒，T1=0.5秒，以改變加熱功率�？刂茣r(shí)，根據(jù)PID數(shù)字輸出，算出加熱比，經(jīng)過(guò)DA輸出5VDC時(shí)通電；0VDC時(shí)斷電。如圖2.9所示。

                  

圖2.9  占空比


3  組態(tài)軟件概述
組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制的專(zhuān)用軟件，它們是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶(hù)提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件應(yīng)該能支持各種工控設(shè)備和常見(jiàn)的通信協(xié)議，并且通常應(yīng)提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能。對(duì)應(yīng)于原有的HMI（Human Machine Interface，人機(jī)接口軟件）的概念，組態(tài)軟件應(yīng)該是一個(gè)使用戶(hù)能快速建立自己的HMI的軟件工具或開(kāi)發(fā)環(huán)境。
    在工業(yè)控制技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用過(guò)程中，PC（包括工控機(jī)）相比以前的專(zhuān)用系統(tǒng)具有的優(yōu)勢(shì)日趨明顯。這些優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：PC技術(shù)保持了較快的發(fā)展速度，各種相關(guān)技術(shù)日臻成熟；由PC構(gòu)建的工業(yè)控制系統(tǒng)具有相對(duì)較低的擁有成本；PC的軟件資源和硬件資源豐富，軟件之間的互操作性強(qiáng)；基于PC的控制系統(tǒng)易于學(xué)習(xí)和使用，可以容易的得到技術(shù)方面的支持。在PC技術(shù)向工業(yè)控制領(lǐng)域的滲透中，組態(tài)軟件占據(jù)著非常特殊而且重要的地位。
組態(tài)的英文是“Configuration”,簡(jiǎn)單的講，組態(tài)就是用應(yīng)用軟件中提供的工具、方法，完成工程中的某一具體任務(wù)的過(guò)程。與硬件生產(chǎn)相對(duì)照，組態(tài)與組裝類(lèi)似。
3.1  組態(tài)軟件應(yīng)用的背景
組態(tài)軟件由早先單一的人機(jī)界面向數(shù)據(jù)處理機(jī)方向發(fā)展，管理的數(shù)據(jù)項(xiàng)越來(lái)越大，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)事的作用進(jìn)一步加強(qiáng)。隨著組態(tài)軟件自身以及控制系統(tǒng)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件部分地與硬件發(fā)生分離，為自動(dòng)化軟件的發(fā)展提供了充分發(fā)揮作用的舞臺(tái)。OPC（OLE for Process Control）的出現(xiàn)，以及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)尤其是工業(yè)以太網(wǎng)的快速發(fā)展，大大簡(jiǎn)化了異種設(shè)備間的互連，降低了開(kāi)發(fā)I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件的工作量。I/O驅(qū)動(dòng)軟件也逐漸向標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。組態(tài)軟件是一個(gè)完全意義上的工業(yè)級(jí)軟件平臺(tái)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于化工、電力、國(guó)屬糧庫(kù)、郵電通信、環(huán)保、水處理、冶金和食品等各個(gè)行業(yè)，并且作為首家國(guó)產(chǎn)監(jiān)控組態(tài)軟件應(yīng)用于國(guó)防、航空航天等關(guān)鍵領(lǐng)域。
3.2  組態(tài)軟件的特點(diǎn)和功能
一般來(lái)說(shuō)，組態(tài)軟件是數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)（Supervisory Control and Data Acquisition, SCADA）的軟件平臺(tái)工具，是工業(yè)應(yīng)用軟件的一個(gè)組成部分。它具有豐富的設(shè)置項(xiàng)目，使用方式靈活，功能強(qiáng)大。
組態(tài)軟件的主要特點(diǎn)是：
    （1）延續(xù)性和可擴(kuò)性。用通用組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)（包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶(hù)需求發(fā)生改變時(shí)，不需要很多修改就可方便的完成軟件的更新和升級(jí)。
    （2）封裝性 。通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶(hù)的方法包裝起來(lái)，對(duì)于用戶(hù)，不需要掌握太多的編程語(yǔ)言技術(shù)（甚至不需要編程技術(shù)），就能很好地完成一個(gè)復(fù)雜工程所要求的所有功能。
    （3）通用性。每個(gè)用戶(hù)根據(jù)工程實(shí)際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備（PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的I/O Driver、開(kāi)放式的數(shù)據(jù)庫(kù)和畫(huà)面制作工具，就能完成一個(gè)具有動(dòng)畫(huà)效果、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線(xiàn)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。
目前看到的所有組態(tài)軟件都能實(shí)現(xiàn)如下的類(lèi)似功能:
    幾乎所有運(yùn)行于32位Windows平臺(tái)的組態(tài)軟件都采用類(lèi)似的資源瀏覽器的窗口結(jié)構(gòu)，并對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)中的各種資源（設(shè)備、標(biāo)簽、畫(huà)面等）進(jìn)行配置和編輯；處理數(shù)據(jù)報(bào)警及系統(tǒng)報(bào)警；提供多種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)程序；各類(lèi)報(bào)表的生成和打印輸出；使用腳本語(yǔ)言提供二次開(kāi)發(fā)的功能；存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)并支持歷史數(shù)據(jù)的查詢(xún)等。
3.3  組態(tài)軟件現(xiàn)狀和使用組態(tài)軟件的步驟
（1）組態(tài)軟件的現(xiàn)狀
    目前應(yīng)用比較廣泛的國(guó)外組態(tài)軟件有WondWare的InTouch、西門(mén)子公司的WinCC、澳大利亞的CiTech、美國(guó)Interlution公司的Fix、意大利LogoSystem的LogView等。  這些軟件系統(tǒng)主要有數(shù)據(jù)采集與控制信息發(fā)送、報(bào)警處理和歷史趨勢(shì)顯示與記錄功能，但是針對(duì)國(guó)內(nèi)的需要，這些系統(tǒng)還有明顯的弱點(diǎn)：本地化差，雖然部分系統(tǒng)已經(jīng)漢化，但是中國(guó)市場(chǎng)中某些行業(yè)規(guī)范，它們很難滿(mǎn)足；價(jià)格昂貴，這些系統(tǒng)價(jià)格昂貴，很難為國(guó)內(nèi)一般應(yīng)用所接受。
    同國(guó)外系統(tǒng)相比，大部分國(guó)產(chǎn)通用系統(tǒng)具有較高的性能價(jià)格比，本地化能力較強(qiáng)，如三維科技公司的力控、北京亞控科技公司的組態(tài)王等。但多數(shù)產(chǎn)品仍有諸如與MIS集成能力差、GIS功能薄弱、多任務(wù)調(diào)度能力差、事故追憶和診斷能力缺乏等致命的弱點(diǎn)，要滿(mǎn)足企業(yè)級(jí)和行業(yè)部門(mén)級(jí)大型集中監(jiān)控管理GIS系統(tǒng)的要求，還需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。
（2）使用組態(tài)軟件的一般步驟
如何把具體的工程應(yīng)用在組態(tài)王軟件中進(jìn)行完整、嚴(yán)密的開(kāi)發(fā)，使組態(tài)軟件能夠在正常工作，主要包括以下幾個(gè)典型的組態(tài)步驟：
（1)：將所有I/O點(diǎn)的參數(shù)收集齊全，并填寫(xiě)表格，以備在監(jiān)控組態(tài)軟件和PLC上組態(tài)時(shí)使用。
   （2):搞清楚所使用的I/O設(shè)備的生產(chǎn)商、種類(lèi)、型號(hào)、使用的通信接口類(lèi)型，采用的通信協(xié)議，以便在定義I/O設(shè)備時(shí)做出準(zhǔn)確選擇。
    （3):將所有I/O點(diǎn)的I/O標(biāo)識(shí)收集齊全，并填寫(xiě)表格，I/O標(biāo)識(shí)是唯一地確定一個(gè)I/O點(diǎn)的關(guān)鍵字，組態(tài)軟件通過(guò)向I/O設(shè)備發(fā)出I/O標(biāo)識(shí)來(lái)請(qǐng)求其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。在大多數(shù)情況下I/O標(biāo)識(shí)是I/O點(diǎn)的地址或位號(hào)名稱(chēng)。
    （4):根據(jù)工藝過(guò)程繪制、設(shè)計(jì)畫(huà)面結(jié)構(gòu)和畫(huà)面草圖。
   （5):按照第一步統(tǒng)計(jì)出的表格，建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，正確組態(tài)各種變量參數(shù)。
   （6):根據(jù)第一步和第二步的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)變量與I/O點(diǎn)一對(duì)一的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即定義數(shù)據(jù)連接。
    （7):根據(jù)第四步的畫(huà)面結(jié)構(gòu)和畫(huà)面草圖，組態(tài)每一幅靜態(tài)的操作畫(huà)面（主要是繪圖）。
    （8):將操作畫(huà)面中的圖形對(duì)象與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)變量建立動(dòng)畫(huà)連接，規(guī)定動(dòng)畫(huà)屬性和幅度。
    （9):視用戶(hù)需求，制作歷史曲線(xiàn)，報(bào)警顯示，以及開(kāi)發(fā)報(bào)表系統(tǒng)。之后，還需要加上安全權(quán)限設(shè)置。
    （10):對(duì)組態(tài)內(nèi)容進(jìn)行分段和總體調(diào)試，視調(diào)試情況進(jìn)行相應(yīng)修改。
（11):將全部?jī)?nèi)容調(diào)試完成以后，對(duì)上位軟件進(jìn)行最后完善，讓系統(tǒng)投入正式運(yùn)行。
3.4  KingviewV6.55概述
組態(tài)王 KingviewV6.5軟件是運(yùn)行于Windows2000/NT4.0(補(bǔ)丁6)/XP簡(jiǎn)體中文版的中文界面的人機(jī)界面軟件，采用了多線(xiàn)程、COM組件等新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)多任務(wù)，軟件使用方便，功能強(qiáng)大，性能優(yōu)異，運(yùn)行穩(wěn)定，質(zhì)量可靠。
組態(tài)王KingviewV6.5軟件包括以下三部分組成：
工程管理器（ProjManager） ；
工程瀏覽器（TouchExplorer）；
工程瀏覽器（TouchExplorer）；
在“組態(tài)王”軟件中，用戶(hù)建立的每一個(gè)應(yīng)用程序?yàn)橐粋�(gè)工程。在每一個(gè)工程的路徑下，生成了一些重要的數(shù)據(jù)文件，這些數(shù)據(jù)文件不允許直接修改，必須通過(guò)工程管理器或工程瀏覽器來(lái)修改。
（1）工程管理器
    對(duì)于系統(tǒng)集成商和用戶(hù)來(lái)說(shuō)，一個(gè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員可能保存有很多個(gè)組態(tài)王工程，對(duì)于這些工程的集中管理以及新開(kāi)發(fā)工程中的工程備份等都是比較繁瑣的事情。工程管理器是應(yīng)用程序的管理系統(tǒng)，具有很強(qiáng)的管理功能，主要作用是為用戶(hù)集中管理本機(jī)上的組態(tài)王工程。工程管理器的主要功能包括：新建工程、刪除工程，搜索指定路徑下的所有組態(tài)王工程，修改工程屬性，工程的備份、恢復(fù)，數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)入導(dǎo)出，切換到組態(tài)王開(kāi)發(fā)或運(yùn)行環(huán)境等。
工程管理器實(shí)現(xiàn)了對(duì)組態(tài)王各種版本工程的集中管理，使用戶(hù)在進(jìn)行工程開(kāi)發(fā)和工程的備份、數(shù)據(jù)詞典的管理上方便了許多。
（2）工程瀏覽器
    工程瀏覽器是組態(tài)王的一個(gè)重要組成部分，它將圖形畫(huà)面、命令語(yǔ)言、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、配方、報(bào)警、網(wǎng)絡(luò)等工程元素集中管理，工作人員可以一目了然地查看工程的各個(gè)組成部分。工程瀏覽器簡(jiǎn)便易學(xué)，操作界面和Windows中的資源管理器非常類(lèi)似，為工程的管理提供了方便高效的手段。組態(tài)王開(kāi)發(fā)系統(tǒng)內(nèi)嵌于組態(tài)王工程瀏覽器，又稱(chēng)為畫(huà)面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，是應(yīng)用程序的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，工程人員在這個(gè)環(huán)境里進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。
    利用“工程管理器”界面：?jiǎn)螕舨藛巍肮ぞ?切換到開(kāi)發(fā)系統(tǒng)”命令或工程管理器工具條上的“開(kāi)發(fā)”按鈕或快捷菜單“切換到開(kāi)發(fā)系統(tǒng)”命令或雙擊工程信息顯示區(qū)中顯示的工程條目后，進(jìn)入組態(tài)王開(kāi)發(fā)系統(tǒng)（即工程瀏覽器），同時(shí)將自動(dòng)關(guān)閉工程管理器。
（3）畫(huà)面運(yùn)行系統(tǒng)
     在組態(tài)王中，工程瀏覽器（TouchExplorer）和畫(huà)面運(yùn)行系統(tǒng)（TouchView）是各自獨(dú)立的Windows應(yīng)用程序，均可單獨(dú)使用。一個(gè)工程可以同時(shí)被編輯和運(yùn)行，這對(duì)于工程的調(diào)試是非常方便的。同時(shí)兩者又相互依存，在工程瀏覽器內(nèi)嵌的畫(huà)面制作開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的畫(huà)面應(yīng)用程序必須在畫(huà)面運(yùn)行系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境中才能運(yùn)行。

4  界面設(shè)計(jì)編程

4.1  設(shè)備連接


首先進(jìn)行上位機(jī)與下位機(jī)之間的連接。連接成功標(biāo)志圖如4-1所示。


圖4.1  設(shè)備連接圖
4.2  主要界面設(shè)計(jì)
（1）啟動(dòng)組態(tài)王工程管理器，選擇菜單“文件”中的“新建工程”，建立一個(gè)工程文件；進(jìn)行界面設(shè)計(jì)中控件與各種參數(shù)連接；進(jìn)行調(diào)試界面變得友好，         簡(jiǎn)潔。
本系統(tǒng)主界面界面設(shè)計(jì)如圖3.2所示。

圖4.2  主界面設(shè)計(jì)


（2）選擇菜單“文件”中的“新畫(huà)面”，建立一個(gè)新畫(huà)面，命名為“電熱爐數(shù)學(xué)模型”如圖4.2所示。

圖4.2  電熱爐數(shù)學(xué)模型圖



圖4.3  PID溫度控制原理圖


4.3  變量設(shè)置

打開(kāi)工程瀏覽器，點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)詞典”，再點(diǎn)擊“新建”建立“設(shè)定溫度”、“當(dāng)前溫度”、“P”、“I”、 “D”、“輸出”等變量。其中變量類(lèi)型和寄存器是最關(guān)鍵的，在組態(tài)王和下位機(jī)之間傳輸?shù)淖兞慷际荌/O類(lèi)型的，只在組態(tài)王內(nèi)部需要的是內(nèi)存型的。寄存器和數(shù)據(jù)類(lèi)型要與程序中一致，否則組態(tài)王就不能起到監(jiān)控作用了。比如“設(shè)定溫度”的寄存器為AI,數(shù)據(jù)類(lèi)型為float�！爱�(dāng)前溫度”的寄存器為AO,數(shù)據(jù)類(lèi)型為float。變量設(shè)置見(jiàn)圖4.4所示。

圖4.4  變量設(shè)置

4.4  動(dòng)畫(huà)連接

打開(kāi)主界面，雙擊需要設(shè)定值，出現(xiàn)如圖 4.5 所示的動(dòng)畫(huà)連接畫(huà) 面。在模擬值輸如左邊打鉤，出現(xiàn)模擬值輸入連接畫(huà)面。點(diǎn)擊表達(dá)式框右邊的問(wèn)號(hào)，選擇變量 。輸出格式中設(shè)置合適整數(shù)位數(shù)和小數(shù)，顯示格式設(shè)置為十進(jìn)制，最后點(diǎn)擊“確定” 。
動(dòng)畫(huà)連接見(jiàn)圖4.5所示。

圖4.5  動(dòng)畫(huà)連接


總結(jié)

從本次設(shè)計(jì)選題，查閱資料，設(shè)計(jì)題目，完成設(shè)計(jì)以及論文的撰寫(xiě)用了兩周多的時(shí)間。這是一次難得的實(shí)踐機(jī)會(huì)，通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我們對(duì)工業(yè)控制控了解進(jìn)一步加深。
本次設(shè)計(jì)研究的是溫度控制，采用PID算法控制，經(jīng)過(guò)運(yùn)行結(jié)果分析得到的PID控制規(guī)律為：P越大，被控量上升速度變快，穩(wěn)態(tài)誤差減小，但是超調(diào)量增大，震蕩次數(shù)增加，調(diào)節(jié)時(shí)間增長(zhǎng)，動(dòng)態(tài)性能變壞。增益過(guò)大還會(huì)使閉環(huán)控制不穩(wěn)定，反之亦然。積分系數(shù)I增大，減小了穩(wěn)態(tài)誤差，提高了控制精度，在純比例控制的基礎(chǔ)上增加積分控制，被控量最終等于設(shè)定值，穩(wěn)態(tài)誤差會(huì)被消除。但I(xiàn)過(guò)大時(shí)會(huì)導(dǎo)致：系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能變差，超調(diào)量變大。如果I過(guò)小，則會(huì)導(dǎo)致消除誤差的速度非常慢。微分控制系數(shù)D有超前和預(yù)測(cè)作用，在溫度尚未超過(guò)穩(wěn)態(tài)值之前，根據(jù)被控量變化的趨勢(shì)，微分系數(shù)D就能提前采取措施，減小超調(diào)量。適當(dāng)?shù)奈⒎挚刂谱饔�，可以使超調(diào)量減小，調(diào)節(jié)時(shí)間縮短，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。增大D的值以后，系統(tǒng)超調(diào)量變小，震蕩周期縮短，震蕩幅度減小。但當(dāng)D過(guò)大時(shí)，會(huì)使超調(diào)量變大，響應(yīng)曲線(xiàn)變化遲緩。

全部資料51hei下載地址：
基于PID的占空比溫度控制系統(tǒng).tar (3.35 MB, 下載次數(shù): 98)
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作者: zdh621501    時(shí)間: 2019-12-6 08:44
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