基于组态王的换热器PID离散控制系统设计.doc

基于组态王的换热器PID离散控制系统设计 第23卷第6期 2009年l2月 制冷与空调 RefrigerationandAirConditioning V_01.23No.6 Dec.2009.53～56 文章编号:1671—6612(2009)06—053—04 基于组态王的换热器PID离散控制系统设计 【摘要】 【关键词】 中图分类号 郭丹芳刘道平 (上海理工大学能源与动力工程学院上海200093) 为了达到工艺对换热器出口温度的要求,本文设计了一个基于组态王6.52的PID离散控制系统. 该系统提供了友好的用户操作界面,同时设计出离散PID的脚本控制程序.最后,得出了在该程 序下的两条阶跃响应曲线. 换热器;组态王;PID离散控制 TP273文献标识码B DesignofthePIDDiscreteControlSystemforHeatExchangerBasedonKingview GuoDanfangLiuDaoping (CollegeofEnergyandPowerEngineering,UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,Shanghai200093,China) [Abstract]Inordertosatisfytheprocessrequirementsontheheatexchangerexpo~temperature,thePIDdiscretecontrol systembasedontheKingview6.52isdesignedinthepaper.AfriendlyuserinterfaceisprovidedinthissystemandthediscretePID controlproceduresscriptsaredesigned.Finally,twostep—responsecurvesareobtainedundertheproceduresinthepaper. [Keywords]Heatexchanger;Kingviewsoftware;PIDDiscreteControl 0引言 换热器是在化工,制冷,石油等行业广泛使用 的热交换设备.在换热器的应用中,由于生产工艺 的要求,需要控制工艺介质的出口温度.传统上控 制途径有四种:调节载流体的流量,调节载流体的 企划温度,将工业介质分路和调节传热面积.在大 多数情况下控制变量选择调节载热体的流量,然而 PID调节技术是最成熟,应用最广泛的一种调节方 式,其调节的实质是根据输入的偏差值,按比例, 积分,微分的函数关系进行运算,其运算结果用于 输出控制. 组态软件是指一些数据采集与过程控制的专 用软件,它们是在自动控制系统监控层一级的软件 平台和开发环境的基础之上,使用灵活的组态方 式,为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功 能的,通用层次的软件工具.北京亚控科技公司最 新产品组态王6.52提供了资源管理器式的操作主 基金项目:上海市重点学科建设项目资助($30503) 作者简介:郭丹芳(1984一),女,在读硕士研究生. 投稿日期:2009—07一O1 界面,并且提供了以汉字作为关键字的脚本语言支 持和多种硬件驱动程序.其特点是界面的制作相对 容易和开发周期短,容易上手. l控制系统原理 1.1组态软件工作原理 匝垂囚亟—团一圆 图1组态软件工作原理示意图 组态软件提供一种友好的人机界面,运用用户 编写的脚本程序,通过对扰动的控制达到理想的目 标.工作原理如图1所示.扰动可以是用户设定值, 也可以是环境中的扰动.组态软件利用I/O设备与 ?54?制冷与空调2009笠 工业对象实现信息传递,主要运用下位机来实现, KINGVIEW6.52虽然支持多种传输协议,但工业对 象的自身特性决定了组态软件采取的控制策略…. 1.2换热器的动态特性 理论分析及工程实践都表明,换热器的动态特 性可以用一个带延迟环节的一阶系统来描述.其函 数形式为: G(S)=(1) 其中K,T,的确定方式如下: (1)对换热器做一组阶跃响应试验,得到阶 跃响应曲线. (2)在阶跃响应曲线中,系统达到给定阶跃 值的28.3%和63.2%所对应的时间t,t2. (3)其中T=3×(l—f2)/2,=t2-T;K是放 大系数,其大小等于被控变量的最大改变值与操纵 变量的最大改变值之比n]. 1.3PID离散控制原理 图2PID控制原理图 PID调节是系统控制中技术最成熟,应用最广 泛的一种调节方式,其调节的实质是根据输入的偏 差值,按比例,积分,微分的函数关系进行运算, 运算结果用于输出控制.控制原理图如图2所示, 这里采用增量型的离散PID控制算法: Au(k)=u(k)一u(k—1) kAe(k)+k