S7-300PID調(diào)節(jié)與應(yīng)用.doc

S7-300多回路過程控制及PID調(diào)節(jié)講解本實訓(xùn)的知識點：過程控制中，D槽的液位高度是靠PID調(diào)節(jié)變頻器的補水速度來實現(xiàn)恒定的，其實就是恒壓供水的意思。完成本實訓(xùn)，涉及到哪些知識點呢？1、兩臺PLC要用MPI通信，則可選擇全局?jǐn)?shù)據(jù)通信；2、需要將液位轉(zhuǎn)換成高度值；3、需要使用OB35、OB100、SFB41塊；4、需要對三菱變頻器進(jìn)行設(shè)置；現(xiàn)在分述上述問題：1、全局?jǐn)?shù)據(jù)（Global data, GD）通信： 全局?jǐn)?shù)據(jù)通信使用CPU的MPI接口，不需要增加通信硬件，對CPU也沒有特殊的要求，因此這是一種經(jīng)濟而有效的通信方式，但是只能傳輸少量的數(shù)據(jù)。在同一個MPI子網(wǎng)中允許最多15臺S7-300/400和C7之間周期性地交換少量數(shù)據(jù)。全局?jǐn)?shù)據(jù)通信采用廣播方式來傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的接收沒有確認(rèn)信息，因此不能保證通信數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。不需要對全局?jǐn)?shù)據(jù)通信進(jìn)行編程。只需要在STEP7的MPI網(wǎng)絡(luò)中用全局?jǐn)?shù)據(jù)表對全局?jǐn)?shù)據(jù)通信組態(tài)。方法如下：法一：組態(tài)好MPI網(wǎng)絡(luò)后，在項目處右擊MPI進(jìn)行全局變量設(shè)置；法二、打開任一CPU站點的硬件配置，點擊組態(tài)網(wǎng)絡(luò)，右擊MPI進(jìn)行全局變量定義；2、液位轉(zhuǎn)換：既可用庫（通過下載得到）程序，也可自己寫程序；轉(zhuǎn)換公式：3PID控制程序的編制和采樣周期的選擇，以及相關(guān)的OB塊：可在FB或FC里調(diào)用系統(tǒng)功能塊SFB41SFB43，注：調(diào)用SFB41SFB43 的FB或FC必須放在定時循環(huán)中斷OB35 (OB30OB38)中被調(diào)用。OB35的循環(huán)中斷時間即為PID控制器的采樣周期TS 。采樣周期TS 與CPU性能有關(guān)，需要根據(jù)運算速度和控制周期折衷選擇。可以在CPU屬性中設(shè)置。調(diào)用系統(tǒng)功能塊必須指定背景數(shù)據(jù)塊，例如：STL：CALL SFB “CONT_C”, DB41 背景數(shù)據(jù)塊保存了功能塊的輸入/輸出結(jié)果，可以在PLC程序中或WINCC軟件訪問相應(yīng)的數(shù)據(jù)。關(guān)于SFB41解釋如下：4、需要對三菱變頻器進(jìn)行設(shè)置：變頻器應(yīng)設(shè)為：Pr79=2； 外部運行模式；（啟/停、頻率都由外部控制） Pr73=0；設(shè)為0-10V電壓控制；（注意：三菱默認(rèn)為0-5V） Pr251=0；取消缺相保護；（默認(rèn)值為1，有缺相保護的）注意：在S7-200配方中，Pr79=3即可，此時為“外部/PU組合模式”，即啟/停由外部接通STF/STR，頻率由PU面板設(shè)定。 調(diào)試時，PQWxx的值只能MOV傳送寫入，而不能在變量表中強制。程序存在缺陷：如果目標(biāo)槽的液位到達(dá)后，變頻器的啟停信號也得復(fù)位，不能只靠電壓來控制，防止模式設(shè)置錯誤后的不停抽水現(xiàn)象。附：用于閉環(huán)控制的系統(tǒng)功能塊（1） 除了專用的閉環(huán)控制模塊，S7-300也可以用控制功能塊來實現(xiàn)PID控制。但是需要配置模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊（或數(shù)字量輸出模塊） 系統(tǒng)功能塊SFB41-SFB43用于CPU313C/314C和C7的閉環(huán)控制。SFB41“CONT_C”用于連續(xù)控制，SFB42“CONT_S”用于步進(jìn)控制，SFB43“PULSEGEN”用于脈沖寬帶調(diào)制。（2）閉環(huán)控制軟件包 程序編輯器左邊窗口的文件夾“庫Standard Library(標(biāo)準(zhǔn)庫)PID Controller(PID控制器)”中的FB41-FB43適用于所有S7-300的CPU的PID控制。5 .使用FB41“CONT_C”實現(xiàn)連續(xù)控制 51 FB“CONT_C”用于在SIMATIC S7可編程控制器上，控制帶有連續(xù)輸入和輸出變量的工藝過程。在參數(shù)分配期間，用戶可以激活或取消激活PID控制器的子功能，以使控制器適合實際的工藝過程。FB41的輸入?yún)?shù)： 參數(shù)數(shù)據(jù)類型取值范圍缺省描述COM_RSTBOOLFALSE完全重啟動：該塊有一個完全重啟動例行程序，在置位了輸入“完全重啟動”時執(zhí)行該例行程序MAN_ONBOOLTRUE手動值打開：如果置位了輸入“手動值打開”，則中斷控制回路。并將手動值設(shè)置為調(diào)節(jié)值。PVPER_ONBOOLFALSE外設(shè)過程變量打開如果過程變量是從I/O中讀取的，則輸入PV_PER必須連接到I/O，并且必須置位輸入“外設(shè)過程變量打開”P_SELBOOLTRUE比例作用打開可以在PID算法中單獨激活或取消激活各個PID作用。當(dāng)置位了輸入“比例作用打開”后，將打開P比例作用I_SELBOOLTRUE積分作用打開可以在PID算法中單獨激活或取消激活各個PID作用。置位了輸入“積分作用打開”后，將打開I積分作用。INT_HOLDBOOLFALSE積分作用保持通過置位輸入“積分作用保持”，可以“凍結(jié)”積分器的輸出。I_ITL_ONBOOLFALSE積分作用初始化通過置位輸入“積分作用初始化打開”，可以將積分器的輸出連接到輸入I_ITL_VAL。D_SELBOOLFALSE微分作用打開可以在PID算法中單獨激活或取消激活各個PID作用。當(dāng)置位了輸入“微分作用打開”后，將打開D微分作用。CYCLETIME= 1毫秒T#1s采樣時間塊調(diào)用之間的時間間隔必須恒定?！安蓸訒r間”輸入確定了塊調(diào)用之間的時間間隔。SP_INTREAL-100.0.100.0(%)或者是物理值1)0.0內(nèi)部設(shè)定值“內(nèi)部設(shè)定值”輸入用于確定一個設(shè)定值。(如：設(shè)定一個目標(biāo)液位高度值，在此處設(shè)置)PV_INREAL-100.0.100.0(%)或者是物理值1)0.0過程變量輸入初始值可以在“過程變量輸入”輸入端上設(shè)置，也可以連接到浮點數(shù)格式的外部過程變量上。(如：當(dāng)前過程液位值由此輸入)可以認(rèn)為，這兩個比較置要么都為百分?jǐn)?shù)，要么都為真實物理高度值！PV_PERWORDW#16#0000外設(shè)過程變量I/O格式的過程變量連接到控制器的“外設(shè)過程變量”輸入端。MANREAL-100.0.100.0(%)或者是物理值1)0.0手動值“手動值”輸入用于使用操作員接口函數(shù)置位一個手動值。GAINREAL2.0比例增益“比例因子”輸入用于指定控制器的增益。TITIME= CYCLET#20s復(fù)位時間“復(fù)位時間”輸入決定了積分器的時間響應(yīng)。TDTIME= CYCLET#10s微分時間“微分時間”輸入決定微分器單元的時間響應(yīng)TM_LAGTIME= CYCLE/2T#2s微分作用的時間延遲D微分作用的算法包含了一個時間延遲，它在“微分作用的時間延遲”輸入中設(shè)定。DEADB_WREAL=0.0 (%)或者是物理值1)0.0死區(qū)帶寬死區(qū)應(yīng)用于誤差?！八绤^(qū)帶寬”輸入決定了死區(qū)的大小。LMN_HLMREALLMN_LLM.100.0 (%)或者是物理值2)100.0調(diào)節(jié)值上限調(diào)節(jié)值總是受上限和下限的限制?！罢{(diào)節(jié)值上限”輸入指定調(diào)節(jié)值的上限以百分?jǐn)?shù)的值表示，如85.5表示85.5%；親自測試時，發(fā)現(xiàn)當(dāng)LMN_HLM=50.0時，LMN_PER最大為13824，當(dāng)LMN_HLM=100.0時，LMN_PER最大為27648；但如果超出100.0時，則LMN_PER也會成比例增大。LMN_LLMREAL-100.0.LMN_HLM(%)或者是物理值2)0.0調(diào)節(jié)值下限調(diào)節(jié)值總是受上限和下限的限制?！罢{(diào)節(jié)值下限”輸入指定調(diào)節(jié)值的下限。以百分?jǐn)?shù)的值表示。如0.5表示0.5%PV_FACREAL1.0過程變量因子“過程變量因子”輸入用于和過程變量相乘。它以此來調(diào)整過程變量的范圍。PV_OFF REAL0.0過程變量偏移量“過程變量偏移量”輸入用于和過程變量相加。它以此來調(diào)整過程變量的范圍。LMN_FACREAL1.0調(diào)節(jié)值因子“調(diào)節(jié)值因子”輸入將和調(diào)節(jié)值相乘。它以此來調(diào)整調(diào)節(jié)值的范圍。LMN_OFFREAL0.0調(diào)節(jié)值偏移量“調(diào)節(jié)值偏移量”用于和調(diào)節(jié)值相加。它以此來調(diào)整調(diào)節(jié)值的范圍。FB41的輸出參數(shù)： 參數(shù)數(shù)據(jù)類型取值范圍缺省描述LMNREAL0.0調(diào)節(jié)值有效的調(diào)節(jié)值以浮點數(shù)格式從“調(diào)節(jié)值”輸出端輸出，范圍0-100%。LMN_PERWORDW#16#0000外設(shè)調(diào)節(jié)值I/O格式的調(diào)節(jié)值被連接到控制器的“外設(shè)調(diào)節(jié)值”輸出端。即模擬量輸出PQW。QLMN_HLMBOOLFALSE達(dá)到調(diào)節(jié)值上限調(diào)節(jié)值總是受上限和下限的限制。輸出“達(dá)到調(diào)節(jié)值上限”表明已經(jīng)超過了上限值。QLMN_ILMBOOLFALSE達(dá)到調(diào)節(jié)值下限調(diào)節(jié)值總是受上限和下限的限制。輸出“達(dá)到調(diào)節(jié)值下限”表明已經(jīng)超出了下限值。LMN_PREAL0.0比例分量“比例分量”輸出包含了可調(diào)節(jié)變量的比例分量。LMN_IREAL0.0積分分量“積分分量”輸出包含了調(diào)節(jié)值的積分分量LMN_DREAL0.0微分分量“微分分量”輸出包含了調(diào)節(jié)值的微分分量PVREAL0.0過程變量有效的過程變量在“過程變量”輸出端輸出。ERREAL0.0誤差信號有效誤差在“誤差信號”