PID 水箱水位PLC控制.ppt

任務(wù)十二水箱水位PLC控制 復(fù)習(xí) 1 S7 200系列PLC的中斷事件包括三大類 它們分別是 的 A 通訊口中斷B I O中斷 C 時(shí)基中斷D 順序中斷 答 ABC 2 S7 200系列PLC的中斷事件通訊口中斷 I O中斷和時(shí)基中斷 其中最高優(yōu)先等級屬 中間級屬 最低優(yōu)先等級為 A 通訊口中斷B I O中斷 C 時(shí)基中斷D 順序中斷 答 ABC 3 定時(shí)中斷0的時(shí)間間隔存儲在時(shí)間間隔寄存器 中 定時(shí)中斷1的時(shí)間間隔存儲在時(shí)間間隔寄存器 中 A SMB33B SMB34 C SMB35D SMB36 答 BC 4 梯形圖中中斷連接指令可用 表示 A B C D 答 A 復(fù)習(xí) 5 梯形圖中中斷允許指令可用 表示 A B C D 答 D 水箱水位PLC控制 1 掌握PID指令的功能及應(yīng)用編程2 熟悉S7 200系列PLC的結(jié)構(gòu)和外部I O接線方法3 熟悉STEP7 Micro WIN編程軟件的使用方法4 熟悉水箱水位PLC控制工作原理和程序設(shè)計(jì)方法 教學(xué)目標(biāo) 教學(xué)任務(wù) 練習(xí)PID指令的基本使用方法 能夠正確編制水箱水位PLC控制程序能夠獨(dú)立完成水箱水位PLC控制線路的安裝按規(guī)定進(jìn)行通電調(diào)試 出現(xiàn)故障時(shí) 能根據(jù)設(shè)計(jì)要求獨(dú)立檢修 直至系統(tǒng)正常工作 教學(xué)目標(biāo)與任務(wù) 相關(guān)理論知識 在工程實(shí)際應(yīng)用中 當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握 或得不到精確的數(shù)學(xué)模型 而控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí) 系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場調(diào)試來確定 這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便 典型PID回路控制系統(tǒng)如圖所示 比例 P 控制積分 I 控制微分 D 控制 相關(guān)理論知識 1 PID算法 其中 KC為比例系數(shù) PID回路的增益 用來描述PID回路的比例調(diào)節(jié)作用 M t 為PID回路的輸出 是時(shí)間函數(shù) 決定執(zhí)行器的具體位置 TI為PID回路的積分時(shí)間 決定積分作用的強(qiáng)弱 TD為PID回路的微分時(shí)間 決定微分作用的強(qiáng)弱 e為PID回路的偏差 給定值SP和過程變量PV之差 Minital為PID回路輸出的初始值 即e 0時(shí)的閥位開度 1 連續(xù)系統(tǒng)PID算法 相關(guān)理論知識 1 PID算法 其中 Mn為采樣時(shí)刻n的回路輸出計(jì)算值 MPn為采樣時(shí)刻n的回路輸出比例項(xiàng)值 MIn為采樣時(shí)刻n的回路輸出積分項(xiàng)值 MDn為采樣時(shí)刻n的回路輸出微分項(xiàng)值 2 離散系統(tǒng)PID算法 相關(guān)理論知識 2 PID控制回路參數(shù)表 相關(guān)理論知識 2 PID控制回路參數(shù)表 表中偏移地址表示相對于參數(shù)表首地址的字節(jié)偏移量n 9個(gè)參數(shù)均為實(shí)型數(shù)據(jù) 分別占用4個(gè)字節(jié)存儲單元 共36個(gè)字節(jié)的存儲空間 參數(shù)2 4 5 6 7的數(shù)值固定不變 可以在程序中預(yù)先設(shè)定并填入表中 參數(shù)1 3 8 9的數(shù)值具有實(shí)時(shí)性 必須在調(diào)用PID指令時(shí)才可以填入表中 說明 相關(guān)理論知識 3 PID指令格式及功能 LOOP為PID調(diào)節(jié)回路號 可在0 7范圍選取 為保證控制系統(tǒng)的每一條控制回路都能正常得到調(diào)節(jié) 必須為調(diào)節(jié)回路號LOOP賦不同的值 否則系統(tǒng)將不能正常工作 TBL為與LOOP相對應(yīng)的PID參數(shù)表的起始地址 CPU212 CPU214無此指令 說明 相關(guān)理論知識 4 PID指令的使用 相關(guān)理論知識 手動(dòng)工作方式是指不執(zhí)行PID運(yùn)算方式 自動(dòng)工作方式是指周期性地執(zhí)行PID運(yùn)算方式 PID回路輸入量轉(zhuǎn)成0 0 1 0之間的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)數(shù)是指CPU從模擬量輸入模塊采集到的過程量都是實(shí)際的工程量 其幅度 范圍和測量單位都會(huì)不同 在PLC內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算之前 必須將這些值轉(zhuǎn)換為無量綱的標(biāo)準(zhǔn)化格式 即0 0 1 0之間的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)化過程算式如下 RS RR SP E其中RS是工程實(shí)際值的標(biāo)準(zhǔn)化值 RR是工程實(shí)際值的實(shí)數(shù)形式值 SP是最大允許值減去最小允許值 通常取32000 對于單極性 和64000 對于雙極性 E對于單極性值取0 對于雙極性值取0 5 4 PID指令的使用 PID調(diào)節(jié)指令編程舉例 某電爐恒溫控制系統(tǒng) 溫度在50 500 可調(diào) 現(xiàn)采用PLC的PID調(diào)節(jié)功能實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)采用EM231熱電偶模塊將熱電偶檢測到的溫度實(shí)際值送入PLC的AIW0單元中 作為溫度反饋信號 采用EM232模擬量輸出模塊將PID運(yùn)算的結(jié)果輸出到晶閘管調(diào)功器 實(shí)現(xiàn)電爐的恒溫控制要求 控制方案 1 系統(tǒng)控制參數(shù)在開機(jī)前通過觸摸屏設(shè)定給PLC的存儲單元 具體對應(yīng)單元如表所示 2 系統(tǒng)采用單極性方案 3 PID參數(shù)表的首地址為VD200 4 采用中斷的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣 中斷服務(wù)程序編號為INT 0 將觸摸屏輸入的溫度設(shè)定值轉(zhuǎn)換為雙字整數(shù) 溫度設(shè)定值轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù) 將觸摸屏輸入的增益值轉(zhuǎn)換為雙字整數(shù) 增益值轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù) 將觸摸屏輸入的采樣時(shí)間值轉(zhuǎn)換為雙字整數(shù) 采樣時(shí)間值轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù) 將觸摸屏輸入的積分時(shí)間常數(shù)轉(zhuǎn)換為雙字整數(shù) 積分時(shí)間常數(shù)轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù) 將觸摸屏輸入的微分時(shí)間常數(shù)轉(zhuǎn)換為雙字整數(shù) 微分時(shí)間常數(shù)轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù) 溫度控制PID調(diào)節(jié)主程序 轉(zhuǎn)入觸摸屏輸入值 溫度設(shè)定值填表 增益值填表 采樣設(shè)定值填表 積分時(shí)間常數(shù)填表 微分時(shí)間常數(shù)填表 PID表的首地址為VD200 溫度控制PID調(diào)節(jié)主程序 填寫PID運(yùn)算周期 設(shè)置定時(shí)中斷間隔為200ms 建立定時(shí)中斷事件與中斷子程序0連接 并允許該中斷 全局開中斷 溫度控制PID調(diào)節(jié)子程序SBR 0 設(shè)置PID運(yùn)算周期 清累加器 異或指令 兩個(gè)相同的字異或 運(yùn)算結(jié)果各位均為0 讀入EM231將溫度值轉(zhuǎn)換到PLC內(nèi)部的數(shù)字值A(chǔ)IW0 反饋量值 將讀入的溫度值轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù) 對讀入的單極性溫度值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理 將標(biāo)準(zhǔn)化處理的溫度值填入PID參數(shù)表 反饋量值 溫度控制PID調(diào)節(jié)中斷子程序 采樣溫度反饋值 取環(huán)路編號0 調(diào)用PID功能 將PID運(yùn)算的結(jié)果轉(zhuǎn)換為工程量 逆標(biāo)準(zhǔn)化 取整 將工程量輸出給AQW0進(jìn)行D A轉(zhuǎn)換 溫度控制PID調(diào)節(jié)中斷子程序 啟動(dòng)PID功能 例 鍋爐內(nèi)蒸汽壓力PID控制 為了生產(chǎn)需求 調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)的速度 使鍋爐內(nèi)蒸汽壓力維持在0 85 1 0MPa 壓力的大小由壓力變送器檢測 變送器壓力量程0 2 5MPa 輸出DC為4 20mA 過程變量值是壓力變送器檢測至的單極性模擬量 回路輸出值也是一個(gè)單極性模擬量 用來控制鼓風(fēng)機(jī)的速度 PID控制回路參數(shù)表 訓(xùn)練任務(wù) 水箱水位PLC控制 水箱水位PLC控制 如圖2 55所示 被控對象為保持一定壓力的供水水箱 給定量為滿水位的75 控制量為水箱注水的調(diào)速電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 調(diào)節(jié)量是其水位 單極性信號 由水位計(jì)檢測后經(jīng)A D轉(zhuǎn)換送入PLC PLC執(zhí)行PID指令后以單極性信號經(jīng)D A轉(zhuǎn)換送出 用于控制電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 使水箱水位實(shí)現(xiàn)恒定控制 1 任務(wù)引入 訓(xùn)練任務(wù) 水箱水位PLC控制 1 任務(wù)引入 根據(jù)任務(wù)要求 根據(jù)任務(wù)要求 選定PI控制方式 給定參數(shù)值如表3所示 并且系統(tǒng)運(yùn)行后先由手動(dòng)控制電機(jī) 直到水位上升達(dá)到75 時(shí) 再通過輸入點(diǎn)I0 0的置位切入自動(dòng)狀態(tài) 2 任務(wù)分析 訓(xùn)練任務(wù) 水箱水位PLC控制 3 任務(wù)實(shí)施 1 設(shè)備配置 訓(xùn)練任務(wù) 水箱水位PLC控制 3 任務(wù)實(shí)施 2 I O分配及功能 訓(xùn)練任務(wù) 水箱水位PLC控制 3 任務(wù)實(shí)施 3 PLC接線示意圖 訓(xùn)練任務(wù) 水箱水位PLC控制 水位控制主程序 首次掃描調(diào)用初始化子程序 I0 0得電 將變頻器接入電源 4 編寫梯形圖程序 填寫PID參數(shù)表 設(shè)置給定水位值75 設(shè)置增益值0 25 設(shè)置采樣設(shè)定值為0 1s 設(shè)置積分時(shí)間常數(shù)為30min 設(shè)置微分時(shí)間常數(shù)為0 即關(guān)閉微分作用 設(shè)置定時(shí)中斷時(shí)間間隔為100ms 每次定時(shí)時(shí)間到調(diào)用中斷程序INT 0 全局開中斷 水位控制子程序 初始化PID參數(shù)表 設(shè)置PID運(yùn)算周期 清累加器 異或指令 兩個(gè)相同的字異或 運(yùn)算結(jié)果各位均為0 讀入 采集 連接在模擬量通道0上的水位值 反饋量值 將采集到的水位值轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù) 對單極性的實(shí)數(shù)水位值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化 將水位值的標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果填入PID參數(shù)表 水位控制中斷服務(wù)子程序 讀水位值 若為自動(dòng)方式 則調(diào)用PID功能 取環(huán)路編號0 取PID運(yùn)算結(jié)果的控制量 進(jìn)行逆標(biāo)準(zhǔn)化 即轉(zhuǎn)換為工程量 取整 舍小數(shù) 將工程量輸出給模擬量輸出通道0 AQW0 進(jìn)行D A轉(zhuǎn)換 水位控制中斷服務(wù)子程序 自動(dòng)時(shí)啟動(dòng)PID運(yùn)算 清累加器 讀入連接在模擬量通道2上的速度給定值 已備無擾動(dòng)切換 將采集到的速度給定值轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù) 對單極性的實(shí)數(shù)速度給定值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化 對標(biāo)準(zhǔn)化后的手動(dòng)速度