項(xiàng)目五LC特殊功能模塊應(yīng)用任務(wù)三ID指令應(yīng)用

1、江西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電分院 任務(wù)三 項(xiàng)目五 PLC特殊功能模塊應(yīng)用 1.掌握PID指令的基本應(yīng)用 2.熟悉PLC的日常維護(hù) 3.應(yīng)用PID指令進(jìn)行控制 學(xué)時(shí): 3 習(xí)題: 5.8 5.6教學(xué)目的和要求 目 錄一、任務(wù)導(dǎo)入和分析二、相關(guān)知識(shí) PID指令三、任務(wù)實(shí)施四、知識(shí)拓展 PLC的日常維護(hù) 一、任務(wù)導(dǎo)入與分析PLC圖5-18 溫度檢測(cè)和控制系統(tǒng)示意圖 圖5-18所示為用PLC構(gòu)成溫度的檢測(cè)和控制系統(tǒng)示意圖。通過電壓加熱電熱絲產(chǎn)生溫度，溫度再通過溫度變送器變送為電壓。加熱電熱絲時(shí)根據(jù)加熱時(shí)間的長短可產(chǎn)生不一樣的熱能，這就需用到脈沖。輸入電壓不同就能產(chǎn)生不一樣的脈寬，輸入電壓越大，脈寬越寬，

2、通電時(shí)間越長，熱能越大，溫度越高，輸出電壓就越高。 PID控制示意圖如圖5-19所示。通過PLC+AD+DA實(shí)現(xiàn)PID閉環(huán)控制，只要比例，積分，微分系數(shù)取得合適，系統(tǒng)就容易穩(wěn)定，這些都可以通過PLC軟件編程來實(shí)現(xiàn)。圖5-19 PID控制示意圖二、相關(guān)知識(shí) PID指令 PID(比例-積分-微分)控制是一種自動(dòng)控制方法，在過程控制領(lǐng)域中的閉環(huán)控制中得到了廣泛應(yīng)用。S7-200CPU提供了8個(gè)回路的PID功能，用以實(shí)現(xiàn)需要按照PID控制規(guī)律自動(dòng)調(diào)節(jié)的控制任務(wù)，比如溫度、壓力、流量控制等等。PID功能一般需要模擬量輸入，以反映被控制的物理量的實(shí)際值即反饋，而用戶設(shè)定的調(diào)節(jié)目標(biāo)值即為給定。PID運(yùn)算的任

3、務(wù)就是根據(jù)反饋與給定的相對(duì)差值，按照PID運(yùn)算規(guī)律計(jì)算出結(jié)果，輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到自動(dòng)維持被控制的量跟隨給定值變化。1. PID回路指令及算法PID TBL，LOOP圖5-20 PID指令 （1）PID回路指令 PID回路指令功能：用回路表中的輸入信息和組態(tài)信息，進(jìn)行PID運(yùn)算。其中回路表的起始地址TBL為VB，回路號(hào)LOOP為07的常數(shù)。 （2）PID算法如果一個(gè)PID回路的輸出M(t)是時(shí)間的函數(shù)，則： 以上各量都是連續(xù)量，第一項(xiàng)為比例，最后一項(xiàng)為微分，中間兩項(xiàng)為積分。其中e是給定值與被控制變量之差，稱為回路偏差。Kc叫回路增溢，M0 為回路輸出的初始值。用數(shù)字計(jì)算機(jī)處理這個(gè)控制

4、算式，必須將連續(xù)算式進(jìn)行離散化，公式如下： Mn = Kc(SPn - PVn) + Kc*Ts/Ti*(SPn - PVn) + MX + Kc*Td/Ts*(PVn-1 - PVn) 公式中包含9個(gè)用來控制和監(jiān)視PID運(yùn)算的參數(shù)，在PID指令使用時(shí)構(gòu)成回路表，回路表的格式如表5-4所示。表5-4 PID回路表參數(shù)地址偏移量數(shù)據(jù)格式I/O類型說明過程變量當(dāng)前值PVn0雙字，實(shí)數(shù)I過程變量：0.0 1.0給定值SPn4雙字，實(shí)數(shù)I給定值: 0.0 1.0輸出值Mn8雙字，實(shí)數(shù)I/O輸出值: 0.0 1.0增溢Kc12雙字，實(shí)數(shù)I比例常數(shù)：正、負(fù)采樣時(shí)間Ts16雙字，實(shí)數(shù)I單位為秒，正數(shù)積分時(shí)間

5、Ti20雙字，實(shí)數(shù)I單位為分鐘，正數(shù)微分時(shí)間Td24雙字，實(shí)數(shù)I單位為分鐘，正數(shù)積分項(xiàng)前值MX28雙字，實(shí)數(shù)I/O積分項(xiàng)前值：0.0 1.0過程變量前值PVn-132雙字，實(shí)數(shù)I/O最近一次PID變量值2. PID回路類型選擇 在大部分模擬量控制系統(tǒng)中，使用的PID回路控制類型并不是都包括比例、積分、微分。通過對(duì)常量參數(shù)的設(shè)置，可以關(guān)閉不需要的控制類型。 關(guān)閉比例回路：將比例增溢Kc設(shè)置為0。 關(guān)閉積分回路：將積分時(shí)間Ti設(shè)置為無窮大，此時(shí)只有積分初始值MX，其積分作用可以忽略。 關(guān)閉微分回路：將微分時(shí)間Td設(shè)置為0。 為了用PLC控制PID回路，需要將實(shí)際測(cè)量輸入量、設(shè)定值、回路表中的其它輸

6、入?yún)?shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，即用程序?qū)⑺鼈冝D(zhuǎn)化為PLC能夠識(shí)別和處理的數(shù)據(jù)，例如將從AI采集來的16位整數(shù)轉(zhuǎn)化為0.01.0之間的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)數(shù)分為：雙極性（圍繞0.5上下變化）；單極性（在0.01.0之間變化）。 程序執(zhí)行時(shí)將各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)數(shù)量用離散化PID算式進(jìn)行處理，產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的料數(shù)運(yùn)算結(jié)果，這一結(jié)果也要用程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為相應(yīng)的16位整數(shù)，然后周期性地將其傳送到指定的AQ中，用以驅(qū)動(dòng)模擬量的輸出負(fù)載，最終實(shí)現(xiàn)控制。3. 數(shù)值轉(zhuǎn)換及標(biāo)準(zhǔn)化4. PID指令的控制方式 S7-200 PID回路沒有設(shè)置控制方式，只要PID有效就可以執(zhí)行PID運(yùn)算。也就是說，PID運(yùn)算存在一種“自動(dòng)”運(yùn)行方式。

7、當(dāng)PID運(yùn)算不被執(zhí)行時(shí)稱為“手動(dòng)”方式。當(dāng)PID指令使能位檢測(cè)到一個(gè)信號(hào)的正跳變時(shí)，PID指令將進(jìn)行一系列運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)從手動(dòng)方式到自動(dòng)方式的轉(zhuǎn)變。為了順利轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)方式，在轉(zhuǎn)換到自動(dòng)方式之前，由手動(dòng)方式所設(shè)定的輸出值必須作為PID指令的輸入寫入回路表。PID指令對(duì)回路表內(nèi)的數(shù)值進(jìn)行下列運(yùn)算，保證當(dāng)檢測(cè)到使能位出現(xiàn)正跳變時(shí)，從手動(dòng)方式順利換成自動(dòng)方式。其應(yīng)用詳教材。 置給定值SPn = 過程變量PVn 置過程變量前值PVn-1 = 過程變量當(dāng)前值PVn 置積分項(xiàng)前值MX = 輸出值(Mn)三、任務(wù)實(shí)施編寫溫度檢測(cè)和控制系統(tǒng)的程序主程序網(wǎng)絡(luò)1 LD SM0.1CALL SBR_0 子程序SBR_0網(wǎng)

8、絡(luò)1 LD SM0.0MOVR 1.0, VD104 MOVR 1.0, VD112 MOVR 0.1, VD116 MOVR 1.0, VD120 MOVR 0.0, VD124 MOVB 100, SMB34ATCH INT_0, 10 ENI 中斷程序INT_0 網(wǎng)絡(luò)1 /采樣模擬量,并轉(zhuǎn)換為雙整數(shù) LD SM0.0ITD AIW0, AC0 /雙整數(shù)轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù) DTR AC0, AC0 /數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化,范圍: 0.01.0 /R 32000.0, AC0 / 送回路表輸入值單元 MOVR AC0, VD100 / 手動(dòng)/自動(dòng)切換開關(guān) / 執(zhí)行PID指令網(wǎng)絡(luò)2LD I0.0 PID VB100, 0 網(wǎng)絡(luò)3 /控制輸出量LD SM0.0MOVR VD108, AC0 /將控制量標(biāo)準(zhǔn)化*R 32000.0, AC0 /實(shí)數(shù)轉(zhuǎn)換為雙整數(shù)ROUND AC0, AC0 /雙整數(shù)轉(zhuǎn)換為整數(shù)DTI AC0, AC0 /將數(shù)值寫