基于PID的液体恒定控制系统.pdf

《基于PID的液体恒定控制系统.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、722012年l2月中国制造业信息化第41卷第23期基于PID的液体恒定控制系统．刘旭明，吴敏，杭阿芳(金陵科技学院机电学院，江苏南京211169)摘要：提出基于PID的液体恒温、恒压、恒流及恒液位控制系统。系统通过将传感器检测的模拟量信号进行数字量转换，经PLC以PID算法处理，输出控制量驱动负载工作，调节液体的各参数达到稳定状态。实验结果表明，该系统参数设置简便，误差波动较小，运行稳定，完全能够满足实际生产需要。关键词：PID控制；PLC；恒定控制中图分类号：TP273文献标识码：B文章编号：1672—1616(2012)23—0072一O4在实际的工业生产中，某些产品在加工过程中需要

2、液体在管道里的压力、流量等参数能够根据设定的值进行调节并保持恒定，同时要求液体在水箱中的温度和液位也能够保持恒定。本文以液体混模块广—变频器合模拟装置为研究对象，利用触摸屏、PLC、功能模块及变频器等设备设计了一个控制系统，采用经典继电器r—袈誓臀PID控制算法对传感器检测的各参数进行处理，实控制A／D对象现了对液体压力、流量及温度、液位的恒定控制。模块流量传感器液位传感器1系统框架图1系统框图系统采用PLC为控制核心，将液体的温度、压传感器，压力传感器型号为MC20A系列，液位传感力、流量及液位等参数通过相应的传感器进行检器采用GB一2100A系列，温度传感器为SBWZ热电测，检测到的模

3、拟量信号经A／D功能模块转换成阻，各传感器均为两线制电流输出接法。系统中的数字量送人PLC，与在触摸屏上设置的系统目标值PLC选择三菱电机公司生产的FX2N系列，A／D功进行比较，其中的压力、流量及液位等参数经过能模块选用FX2N一4AD模块，可实现将四路传感器PID处理后输出一个数字量到D／A功能模块，转检测到的模拟量信号转换成数字量信号供PLC处换成模拟量电压信号控制变频器，使变频器驱动水理。因为传感器检测到的信号为电流信号，故需把泵按照一定的频率运行，并使液体的压力、流量及FX2N一4AD的各个通道上的V+端和I+端短接，液位等参数达到一个稳定值。而其中的温度参数VI一端与24一端相

4、连，I+端连接传感器的信号输出经过PID处理后，再经脉宽调制输出一串占空比可端，A／D模块的24+端与传感器的另一端连接¨。调的脉冲信号，驱动固态继电器接通加热装置间歇A／D模块与各传感器的电气连接如图2所示。工作，使温度达到稳定值。系统中各参数的目标值2．2D／A模块与变频器的连接都可在触摸屏上设置，并可在触摸屏上实时显示当系统中D／A模块选择的是三菱电机FX2N一前各参数的运行值。系统总体框图如图1所示。4DA高精度模拟量输出模块，可输出模拟量的电压信号或电流信号。变频器型号为FR—A740系2系统硬件设计列，该变频器的2端和5端2个端子之间可通过接2．1A／D模块与传感器的连接收外部

5、变化的模拟量电压信号来改变变频器的输系统中流量传感器选用LWGB系列涡轮流量出电压频率，故将D／A模块的V+端与变频器的2收稿日期：2012—08—17作者简介：刘旭明(1975一)，男，江苏宿迁人，金陵科技学院讲师，硕士，主要研究方向为电气控制与工业自动化。·智能控制技术·刘旭明吴敏杭阿芳基于PID的液体恒定控制系统73端相连，D／A模块的Vl一端与变频器的5端相连。D／A模块经过处理后输出的模拟量电压信号调节变频器的输出电压频率，使水泵电源以不同的频率工作，从而保持流量、压力及液位的恒定J。D／A模块与变频器的电气连接如图3所示。2．3系统总电气原理图PLC与D／A模块及A／D模块通过

6、模块自带的55mm的扩展电缆依次连接，功能模块的电源直A1：流传感器A2：压力传感器A3：温度传感器A4：液位传感器接取自PLC上的+24V输出电源，触摸屏与PLC通过RS422串口电缆相连，变频器的u、V、w输出图2A／D模块与传感器接线图端连接水泵电机的电源输入端J，PLC的Y0输出图3D／A模块与变频器接线图通过固态继电器连接加热装置，Y1输出通过接触Y11、~12的输出指示灯用于显示系统状态。Y4、器控制水泵电机。xO、x1的输入连接到变频器的Y5连接到变频器的STF与STR端，用于正反转控A1、Bl端，用于检测变频器的运行状态，通过Y10、制。系统总的电气原理图如图4所示。图4系

7、统总电气原理图742012年l2月中国制造业信息化第41卷第23期3基于PID的控制过程制参数则为与PID运算相关的参数。．三菱PLC的PID控制指令为PID[s1][s2][s3][D]，其中：3．1PID控制原理[s1]为系统目标值；[s2]为实际测量值；[s3]为常规的PID控制系统由PID控制器和被控对指定PID运算的各个参数表的首地址，[S3]+0为象组成，其控制规律为采样时间，[s3]+1设置为1表示逆动作，