基于西门子工业软件的仿真系统设计-一阶惯性加纯滞后对象-百度(精)
基于西门子工业软件的仿真系统设计-一阶惯性加纯滞后对象 摘要
本论文针对工业过程中常用的一般典型环节温度、压力、物位和流量等具有一阶惯性加纯滞后特性的连续变量被控对象,通过西门子可编程控制器S7-300对其进行程序设计和仿真,并通过西门子组态软件WinCC对其仿真实验进行界面绘制,来对实际的控制过程进行模拟仿真,从而缩短现场调试周期,提高其工作效率。
关键词:西门子,一阶惯性加纯滞后,仿真
The Design of Simulate System Base on Industry Softwares of Siemens—First-order plus time delay inertial object
ABSTRACT
In this paper, commonly used for industrial processes typical of the general aspects of temperature, pressure, level and flow with the first-order plus time delay characteristics of the inertia of the continuous variable object, through the siemens S7-300 programmable logic controller to carry out the procedure for its design and simulation, and through siemens simulation WinCC configuration software interface mapping experiments to control the actual process of simulation, so as to shorten the debugging cycle, to improve their work efficiency.
KEY WORDS: siemens,first-order plus time delay of inertia,simulation 目录
摘要..................................................................... I
ABSTRACT ................................................................ II 1 绪论. (1
1.1仿真系统的应用与分类 (1
1.2本课题研究的目的和意义 (1 1.3本课题研究的主要任务 (2 2 PLC介绍及西门子工业软件介绍 (3 2.1 PLC介绍 (3 2.1.1 PLC的基本概念 (3 2.1.2 西门子PLC的简介 (3 2.2 西门子软件介绍 (3 2.2.1 STEP 7编程软件介绍 (3 2.2.2 WinCC软件介绍[6] (5 3 PID控制调节规律 (6 3.1 PID介绍 (6 3.1.1 比例调节(P (6 3.1.2 积分调节(I (6 3.1.3 微分调节(D (7 3.1.4 比例积分调节(PI (8 3.1.5 比例积分微分调节(PID (9 3.1.6 PID控制器的参数整定 (9 3.2 连续PID控制器FB41 (10 3.2.1 介绍 (10
3.2.2参数表 (11
3.2.3 连续PID控制器FB41的应用 (14 4 被控对象的仿真与界面开发 (16 4.1 程序设计 (16
4.1.1 一阶惯性加纯滞后数学模型的差分转化 (16 4.1.2 绘制流程图 (17
4.1.3 通过STEP 7实现对程序的编写 (17 4.2 仿真界面的开发 (19 4.2.1 建立项目 (19 4.2.2 组态项目 (21 IV 总结 (26 致谢 (27 参考文献 (28
基于西门子工业软件的仿真系统设计-一阶惯性加纯滞后对象 1 1 绪论
1.1仿真系统的应用与分类
系统仿真是20世纪40年代末以来伴随着计算机技术的发展而逐步形成的一门新兴学科。仿真(Simulation就是通过建立实际系统模型并利用所见模型对实际系
统进行实验研究的过程。最初,仿真技术主要用于航空、航天、原子反应堆等价格昂贵、周期长、危险性大、实际系统试验难以实现的少数领域,后来逐步发展到电力、石油、化工、冶金、机械等一些主要工业部门,并进一步扩大到社会系统、经济系统、交通运输系统、生态系统等一些非工程系统领域。可以说,现代系统仿真技术和综合性仿真系统已经成为任何复杂系统,特别是高技术产业不可缺少的分析、研究、设计、评价、决策和训练的重要手段。其应用范围在不断扩大,应用效益也日益显著。系统仿真是建立在控制理论、相似理论、信息处理技术和计算机初等理论基础之上的,以计算机和其他专用物理效应设备为工具,利用系统模型对真实或假设的系统进行试验,并借助于专家的经验知识、统计数据和信息资料对实验结果进行分析研究,进而做出决策的一门综合的实验性学科。
仿真可以按不同原则分类:①按所用模型的类型(物理模型、数学模型、物理-数学模型分为物理仿真、计算机仿真(数学仿真、半实物仿真;②按所用计算机的类型(模拟计算机、数字计算机、混合计算机分为模拟仿真、数字仿真和混合仿真;③按仿真对象中的信号流(连续的、离散的分为连续系统仿真和离散系统仿真;④按仿真时间与实际时间的比例关系分为实时仿真(仿真时间标尺等于自然时间标尺、超实时仿真(仿真时间标尺小于自然时间标尺和亚实时仿真(仿真时间标尺大于自然时间标尺;⑤按对象的性质分为宇宙飞船仿真、化工系统仿真、经济系统仿真等。
1.2本课题研究的目的和意义
随着社会的发展,控制技术在工业方面的应用越来越广,对于控制方面精度的要求越来越高,控制器的系统仿真,在研究控制策略、控制算法、控制系统的品质方面提供了强大的支持[1]。对于工业过程控制中的连续变化的参数,如温度、流量、压力、物位等系统,可以简化为一阶惯性纯滞后的数学模型来描述,通过STEP 7软件编写程序并调试,用STEP
7程序下编写的程序仿真被控对象,将编写的被控对象程序在STEP
7软件下与PID共同进行调试,模拟实际被控对象。本仿真程序结合现场采集模拟数据,可以实现对现场常用对象的仿真,从而能缩短现场调试周期,从而提高其工作效率。根据系统分析的目的,在分析系统各要素性质及其相互关系的基础上,建立能描述
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