S7300PID调节与应用.docx
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S7300PID调节与应用
S7-300多回路过程控制及PID调节讲解
本实训的知识点:
过程控制中,D槽的液位高度是靠PID调节变频器的补水速度来实现恒定的,其实就是恒压供水的意思。
完成本实训,涉及到哪些知识点呢?
1、两台PLC要用MPI通信,则可选择全局数据通信;
2、需要将液位转换成高度值;
3、需要使用OB35、OB100、SFB41块;
4、需要对三菱变频器进行设置;
现在分述上述问题:
1、全局数据(Globaldata,GD)通信:
全局数据通信使用CPU的MPI接口,不需要增加通信硬件,对CPU也没有特殊的要求,因此这是一种经济而有效的通信方式,但是只能传输少量的数据。
在同一个MPI子网中允许最多15台S7-300/400和C7之间周期性地交换少量数据。
全局数据通信采用广播方式来传输数据,数据的接收没有确认信息,因此不能保证通信数据的完整性和准确性。
不需要对全局数据通信进行编程。
只需要在STEP7的MPI网络中用全局数据表对全局数据通信组态。
方法如下:
法一:
组态好MPI网络后,在项目处右击MPI进行全局变量设置;
法二、打开任一CPU站点的硬件配置,点击组态网络,右击MPI进行全局变量定义;
2、液位转换:
既可用库(通过下载得到)程序,也可自己写程序;
转换公式:
3.PID控制程序的编制和采样周期的选择,以及相关的OB块:
可在FB或FC里调用系统功能块SFB41~SFB43,注:
调用SFB41~SFB43的FB或FC必须放在定时循环中断OB35(OB30~OB38)中被调用。
OB35的循环中断时间即为PID控制器的采样周期TS。
采样周期TS与CPU性能有关,需要根据运算速度和控制周期折衷选择。
可以在CPU属性中设置。
调用系统功能块必须指定背景数据块,例如:
STL:
CALLSFB“CONT_C”,DB41
背景数据块保存了功能块的输入/输出结果,可以在PLC程序中或WINCC软件访问相应的数据。
关于SFB41解释如下:
4、需要对三菱变频器进行设置:
变频器应设为:
Pr79=2;外部运行模式;(启/停、频率都由外部控制)
Pr73=0;设为0-10V电压控制;(注意:
三菱默认为0-5V)
Pr251=0;取消缺相保护;(默认值为1,有缺相保护的)
注意:
在S7-200配方中,Pr79=3即可,此时为“外部/PU组合模式”,即启/停由外部接通STF/STR,频率由PU面板设定。
调试时,PQWxx的值只能MOV传送写入,而不能在变量表中强制。
程序存在缺陷:
如果目标槽的液位到达后,变频器的启停信号也得复位,不能只靠电压来控制,防止模式设置错误后的不停抽水现象。
附:
用于闭环控制的系统功能块
(1)除了专用的闭环控制模块,S7-300也可以用控制功能块来实现PID控制。
但是需要配置模拟量输入模块和模拟量输出模块(或数字量输出模块)
系统功能块SFB41-SFB43用于CPU313C/314C和C7的闭环控制。
SFB41“CONT_C”用于连续控制,SFB42“CONT_S”用于步进控制,SFB43“PULSEGEN”用于脉冲宽带调制。
(2)闭环控制软件包
程序编辑器左边窗口的文件夹“\库\StandardLibrary(标准库)\PIDController(PID控制器)”中的FB41-FB43适用于所有S7-300的CPU的PID控制。
5.使用FB41“CONT_C”实现连续控制
5.1FB“CONT_C”用于在SIMATICS7可编程控制器上,控制带有连续输入和输出变量的工艺过程。
在参数分配期间,用户可以激活或取消激活PID控制器的子功能,以使控制器适合实际的工艺过程。
FB41的输入参数:
参数
数据类型
取值范围
缺省
描述
COM_RST
BOOL
FALSE
完全重启动:
该块有一个完全重启动例行程序,在置位了输入“完全重启动”时执行该例行程序
MAN_ON
BOOL
TRUE
手动值打开:
如果置位了输入“手动值打开”,则中断控制回路。
并将手动值设置为调节值。
PVPER_ON
BOOL
FALSE
外设过程变量打开
如果过程变量是从I/O中读取的,则输入PV_PER必须连接到I/O,并且必须置位输入“外设过程变量打开”
P_SEL
BOOL
TRUE
比例作用打开
可以在PID算法中单独激活或取消激活各个PID作用。
当置位了输入“比例作用打开”后,将打开P比例作用
I_SEL
BOOL
TRUE
积分作用打开
可以在PID算法中单独激活或取消激活各个PID作用。
置位了输入“积分作用打开”后,将打开I积分作用。
INT_HOLD
BOOL
FALSE
积分作用保持
通过置位输入“积分作用保持”,可以“冻结”积分器的输出。
I_ITL_ON
BOOL
FALSE
积分作用初始化
通过置位输入“积分作用初始化打开”,可以将积分器的输出连接到输入I_ITL_VAL。
D_SEL
BOOL
FALSE
微分作用打开
可以在PID算法中单独激活或取消激活各个PID作用。
当置位了输入“微分作用打开”后,将打开D微分作用。
CYCLE
TIME
>=1毫秒
T#1s
采样时间
块调用之间的时间间隔必须恒定。
“采样时间”输入确定了块调用之间的时间间隔。
SP_INT
REAL
-100.0...100.0(%)
或者是物理值1)
0.0
内部设定值
“内部设定值”输入用于确定一个设定值。
(如:
设定一个目标液位高度值,在此处设置)
PV_IN
REAL
-100.0...100.0(%)
或者是物理值1)
0.0
过程变量输入
初始值可以在“过程变量输入”输入端上设置,也可以连接到浮点数格式的外部过程变量上。
(如:
当前过程液位值由此输入)
可以认为,这两个比较置要么都为百分数,要么都为真实物理高度值!
PV_PER
WORD
W#16#0
000
外设过程变量
I/O格式的过程变量连接到控制器的“外设过程变量”输入端。
MAN
REAL
-100.0...100.0(%)
或者是物理值1)
0.0
手动值
“手动值”输入用于使用操作员接口函数置位一个手动值。
GAIN
REAL
2.0
比例增益
“比例因子”输入用于指定控制器的增益。
TI
TIME
>=CYCLE
T#20s
复位时间
“复位时间”输入决定了积分器的时间响应。
TD
TIME
>=CYCLE
T#10s
微分时间
“微分时间”输入决定微分器单元的时间响应
TM_LAG
TIME
>=CYCLE/2
T#2s
微分作用的时间延迟
D微分作用的算法包含了一个时间延迟,它在“微分作用的时间延迟”输入中设定。
DEADB_W
REAL
>=0.0(%)
或者是物理值1)
0.0
死区带宽
死区应用于误差。
“死区带宽”输入决定了死区的大
小。
LMN_HLM
REAL
LMN_LLM
...100.0(%)
或者是物理值2)
100.0
调节值上限
调节值总是受上限和下限的限制。
“调节值上限”输入指定调节值的上限
以百分数的值表示,如85.5表示85.5%;
亲自测试时,发现当LMN_HLM=50.0时,LMN_PER最大为13824,当LMN_HLM=100.0时,LMN_PER最大为27648;但如果超出100.0时,则LMN_PER也会成比例增大。
LMN_LLM
REAL
-100.0...LMN_HLM(%)或者是物理值2)
0.0
调节值下限
调节值总是受上限和下限的限制。
“调节值下限”输入指定调节值的下限。
以百分数的值表示。
如0.5表示0.5%
PV_FAC
REAL
1.0
过程变量因子
“过程变量因子”输入用于和过程变量相乘。
它以此来调整过程变量的范围。
PV_OFF
REAL
0.0
过程变量偏移量
“过程变量偏移量”输入用于和过程变量相加。
它以
此来调整过程变量的范围。
LMN_FAC
REAL
1.0
调节值因子
“调节值因子”输入将和调节值相乘。
它以此来调整调
节值的范围。
LMN_OFF
REAL
0.0
调节值偏移量
“调节值偏移量”用于和调节值相加。
它以此来调整调节值的范围。
FB41的输出参数:
参数
数据类型
取值范围
缺省
描述
LMN
REAL
0.0
调节值
有效的调节值以浮点数格式从“调节值”输出端输出,范围0-100%。
LMN_PER
WORD
W#16#0000
外设调节值
I/O格式的调节值被连接到控制器的“外设调节值”输出端。
即模拟量输出PQW。
QLMN_HLM
BOOL
FALSE
达到调节值上限
调节值总是受上限和下限的限制。
输出“达到调节值上限”表明已经超过了上限值。
QLMN_ILM
BOOL
FALSE
达到调节值下限
调节值总是受上限和下限的限制。
输出“达到调节值
下限”表明已经超出了下限值。
LMN_P
REAL
0.0
比例分量
“比例分量”输出包含了可调节变量的比例分量。
LMN_I
REAL
0.0
积分分量
“积分分量”输出包含了调节值的积分分量
LMN_D
REAL
0.0
微分分量
“微分分量”输出包含了调节值的微分分量
PV
REAL
0.0
过程变量
有效的过程变量在“过程变量”输出端输出。
ER
REAL
0.0
误差信号
有效误差在“误差信号”输出端输出。
5.2带有死区的PID控制算法
在某些控制系统中,当偏差比较小时,为了避免控制动作过于频繁,以消除由此所引起的振荡给设备带来危害,可采用带死区的PID控制系统。
死区的PID概念:
是人为地设置一个不灵敏区域B,
当偏差|ev(t)|≤B时,减弱或切除控制输出
当偏差|ev(t)|>B时,正常控制输出
这里的死区B对应SFB41中的DEADB_W
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- 关 键 词:
- S7300PID 调节 应用