TwinCAT 3 TF8540溫度控制庫使用說明

第20頁TTwinCAT3TF8540溫度控制庫使用說明作者：牛凱、余洋職務：華西南區(qū)技術工程師郵箱：kai.niu@日期：2022-04-07摘要：目前有很多客戶在溫度控制中需要用到加熱和冷卻的PID控制，而之前的一些溫度庫文件沒有冷卻的PID控制，使用起來也會出現如超調過高，死區(qū)震蕩過大等問題（TF4110），需要工程師不斷調試。而TF8540是倍福德國最新的溫度庫，適合所用的溫度控制場景，可應用于任意的溫度傳感器硬件，多溫區(qū)控制，可自由配置溫度端子通道。此外，擁有完整的加熱過程中軟硬件引起的報錯診斷功能。該文檔介紹了TF8540在有冷卻的PID溫度控制場景的應用。附件：序號文件名備注1tc2_pfwlib_piled-library庫文件2PlcTempCtrl.tszip例程3Data.7z溫度調節(jié)初始化參數歷史版本：序號文件名作者1《PlcTemperatureControlApplicationWithTF8540》何元勝免責聲明：我們已對本文檔描述的內容做測試。但是差錯在所難免，無法保證絕對正確并完全滿足您的使用需求。本文檔的內容可能隨時更新，如有改動，恕不事先通知，也歡迎您提出改進建議。參考信息：溫度控制庫例程的原作者是廣州的資深應用工程師HectorHe，如需了解詳情請聯(lián)系何工本人：yuansheng.he@。如想購買授權，需聯(lián)系當地辦事處轉銷售。目錄1. 軟硬件版本 31.1. 倍福Beckhoff 31.1.1. 控制器硬件 31.1.2. 控制軟件 31.2. IO組件 31.2.1. 溫度測量模塊 31.2.2. 輸出模塊 32. 準備工作 32.1. 打開樣例程序 32.2. 勾選TF8540授權及安裝對應庫文件 32.3. 配置模式下掃描IO 63. 例程程序講解 73.1. App_FC_TempCtrlParamLoadCheck 73.2. FB_VisuTemp 73.2.1. SaveLoad 73.3. TempCtrl 73.3.1. _01_BasicInit 83.3.2. _02_TempInit 83.4. Visualization 83.4.1. VISU_MAIN 83.4.2. VISU_SAVE_LOAD 94. 溫控算法內部變量 94.1. aaaPfwTempToHmi 94.2. aaaPfwTempMparamFromHmi 104.3. aaaPfwTempPparamFromHmi 124.4. in_PfwTempCtrlInput 124.5. out_PfwTempCtrlOutput 125. 操作步驟 125.1. 溫度傳感器值變量映射 125.2. 溫度PWM輸出映射 155.3. 將初始化溫度參數放進控制器 165.4. 修改樣例程序的參數 165.5. 自整定參數（基于章節(jié)5.3的兩種情況） 175.6. 保存溫度控制參數 196. Scopeview示波器功能 197. 常見問題 20軟硬件版本倍福Beckhoff控制器硬件TwinCAT控制器：工控機：C6015控制軟件筆記本和控制器都是基于TwinCAT3.1Build4024.32版本IO組件溫度測量模塊EL3314輸出模塊EL2008準備工作打開樣例程序打開TwinCAT3，選擇菜單欄：文件→打開→項目/解決方案，如下圖：然后選擇一個文件夾打開樣例程序。勾選TF8540授權及安裝對應庫文件選擇對應的授權，如下圖：安裝tc2_pfwlib_piled-library庫文件，如下圖：配置模式下掃描IO如下圖所示：例程程序講解App_FC_TempCtrlParamLoadCheckApp_FC_TempCtrlParamLoadCheck為參數載入前Machine參數、Product參數的檢查函數。請不要對此函數代碼做任何改動。除非是對參數save和Load程序理解很深了，關于文件save和load應用，可以參考虛擬學院的另外一個文檔（plcfilehandling）。這段程序在溫度程序使用文檔中，是要求忽略不用操作，不做任何改動的。FB_VisuTempFB_VISUTEMP功能塊實現了VISU_MAIN中控件的操作程序。因此在PLCHMI的控件輸入中就沒有進行配置了。功能塊可以根據VISU_MAIN的按鈕，對溫區(qū)進行加熱開、保溫、自整定、加熱關操作。SaveLoadSAVELOARD這個ACTION則是實現了VISU_SAVE_LOARD中控件的操作程序，可以實現溫度Machine參數、Product參數的保存載入操作。需要注意的是，Product參數如果發(fā)生了更改，會自動被保存至目標文件，而Machine參數如果更改之后想要保存，則需手動點擊SaveMahcinpara執(zhí)行操作。TempCtrlTempCtrl是此溫控例程的主程序：包含了判斷是否初始化操作、處理是否載入參數、以及調用tc2_pfwlib_processing中的溫控接口程序FB_TempCtrlMainBody_TcPfw_TC3。除此之外，也調用了之前的HMI功能塊FB_VISUTEMP。_01_BasicInit_01_BasicInit這個ACTION初始化了基本的系統(tǒng)循環(huán)時間，拼接了溫區(qū)的表達方式。_02_TempInit_02_TempInit是一個可選的ACTION，為的是防止沒有Data文件從而導致溫控程序中參數為空，完全起不來。同時，如果需要對相關元素進行修改的話，也可以自行更改這個Action中的相關變量值。VisualizationVISU_MAIN1：切換啟動、保溫、關閉模式2：初始化參數3：開啟自整定（優(yōu)化按鈕）4：進入自整定檢測位5：設定點溫度/保溫溫度6：啟用/關閉溫區(qū)7：復位報錯（注：其他一些顯而易見的控件這里就不作贅述了，需要注意的是有兩個控件“SimuDischarge”和“TuneIdleLoad”一個是模擬加熱程序用的，一個是整定空閑負載時間。在自整定時也會整定空閑負載時間，所以這2個一般都用不到，可以忽略）VISU_SAVE_LOAD1：保存三種參數2：載入三種參數3：三種參數的保存/載入狀態(tài)位溫控算法內部變量在使用TF8540之前，溫控程序中有很多變量需要先去理解，才能根據自己的實際項目進行更改，以下僅對常見的一些變量進行講解：aaaPfwTempToHmi此結構體為Plc中給到HMI的溫度參數，方便制作HMI的時候進行變量關聯(lián)。ActulTemp：實際溫度FileErr：文件參數錯誤檢測位Error：溫控程序錯誤檢測位FileErrId：文件參數錯誤代碼ErrorId：溫控程序錯誤代碼Heating：啟動加熱InUse：啟用溫區(qū)OnStandBy：啟用保溫模式TuningActive：自整定模式檢測位TuningDone：自整定完成檢測位aaaPfwTempMparamFromHmi此結構體為溫度Machine參數，包含了PID比例、積分、微分參數等。關于PID、超調、延遲時間等高級參數，暫時可以不需要理解，使用時采用文件里的Data參數，或者直接初始化再進行整定都行。這里，需要特別注意的幾個變量如下：SensorType：傳感器類型TempSensTerm：溫度接收模塊類型OutputSel_H/OutputSel_C：加熱/冷卻輸出類型TermChannel：通道ID（默認情況用1即可）ModuleId、ZoneId、SupplyId、ExtruderId：溫區(qū)相關ID（默認情況用1即可）UseCooling：啟動冷卻功能TuneCooling：冷卻自整定功能Inuse：是否啟用該溫區(qū)aaaPfwTempPparamFromHmi此結構體為溫度Product參數，也就是常說的配方參數。包含了溫度預設值、保溫值、溫度上下限等等參數。Setpoint：目標溫度（預設值）StandbySetpoint：保溫溫度in_PfwTempCtrlInput此結構體為硬件輸入數據結構體。out_PfwTempCtrlOutput此結構體為輸出到硬件數據結構體。（以上這兩種結構體不對其進行解釋，基本是一些模塊硬件的相關參數。如需了解詳情可以查閱相關模塊的手冊。而后續(xù)的操作步驟章節(jié)會講解如何鏈接這些變量）操作步驟溫度傳感器值變量映射將in_PfwTempCtrlInput[i].EL_SnsData變量Map到對應的溫度模塊EL3318/EL3314的相應通道，PDO“Value”上。將in_PfwTempCtrlInput[1].EL_SnsWcState..in_PfwTempCtrlInput[4].EL_SnsWcState變量Map到溫度模塊EL3314的PDO“WcState”上；若溫度模塊為EL3318，則將in_PfwTempCtrlInput[1].EL_SnsWcState..in_PfwTempCtrlInput[8].EL_SnsWcState變量Map到溫度模塊EL3318的PDO“WcState”上。將in_PfwTempCtrlInput[1].EL_SnsState..in_PfwTempCtrlInput[4].EL_SnsState變量Map到溫度模塊EL3314的PDO“State”上；若溫度模塊為EL3318，則將in_PfwTempCtrlInput[1].EL_SnsState..in_PfwTempCtrlInput[8].EL_SnsState變量Map到溫度模塊EL3318的PDO“State”上。將in_PfwTempCtrlInput[1].EL_AdsAddr..in_PfwTempCtrlInput[4].EL_AdsAddr變量Map到溫度模塊EL3314的PDO“AdsAddr”上；若溫度模塊為EL3318，則將in_PfwTempCtrlInput[1].EL_AdsAddr..in_PfwTempCtrlInput[8].EL_AdsAddr變量Map到溫度模塊EL3318的PDO“AdsAddr”上。溫度PWM輸出映射將out_PfwTempCtrlOutput[i].SelOutPos變量Map到對應的加熱輸出模塊EL2008/EL2004的相應通道，PDO“Output”上。將out_PfwTempCtrlOutput[i].SelOutNeg變量Map到對應的冷卻輸出模塊EL2008/EL2004的相應通道，PDO“Output”上。將初始化溫度參數放進控制器方法1：將附件中的文件Data.7z解壓后的Data文件夾通過遠程桌面放到控制器C6015的C盤。方法2：如選擇不使用壓縮包中的Data參數，則務必先在C盤根目錄創(chuàng)建一個空的Data文件夾。（注：如采用方法1，請先查看章節(jié)5.4；如果采用方法2，則先看章節(jié)5.5。）修改樣例程序的參數Login在運行模式下，在TempCtrl(PRG)中鼠標左鍵選中aaaPfwTempMparamFromHmi再單擊鼠標右鍵，選擇添加查看，將監(jiān)視1窗口拖到編程頁面右側顯示，如下圖：修改每一個通道的絕對溫度高限和絕對溫度低限。下圖在準備值一欄寫入300和0。修改TermChannel（通道號）和ModuleID（模塊號）以及在需要冷卻的情況下必須將UseCooling和TuneCooling置為Ture。（如無需冷卻，則將兩者置為False，否則會擾亂自整定過程）如下圖，表示第一個EL3314模塊的第一個通道，需要冷卻控溫。根據自己的實際項目硬件修改OutpuutSel_H（加熱輸出）、OutputSel_C（冷卻輸出）、TempSensTerm（溫度模塊）和SensorType（溫度傳感器）。（注：修改過上述參數之后，如需保存下次使用，則需再次手動保存Machine參數，具體操作步驟見章節(jié)5.5）自整定參數（基于章節(jié)5.3的兩種情況）情況一：使用壓縮包中的Data參數完成章節(jié)5.4的操作步驟之后，找到VISU_MAIN。通過下圖序號1啟動溫區(qū)，序號2設置溫度預設值，序號三啟動溫控流程，程序將有加熱動作輸出到EL2008端子。最后點擊序號4進行自整定優(yōu)化。判斷是否處于自整定狀態(tài)可以通過VISU界面介紹中的自整定檢測位獲??；而判斷自整定是否完成則是通過aaaPfwTempToHi.TuningDone。溫度自整定完成，自動加熱到設定溫度并保持在設定溫度，超調值不超過1%，溫度波動范圍預計在±0.2℃。（注：黑色方框“<”和“>”箭頭可以切換不同的溫區(qū)，如自整定時間大于30分鐘，說明參數設置不合理。自整定完成之后，會自動加熱到設定溫度并保持在設定溫度。預計在±0.2℃范圍內波動。）情況二：使用空的Data文件夾Login程序之后點擊VISU_MAIN中的序號1InitParams，Product參數會被自動保存至Data文件夾，溫區(qū)1也會被自動啟用。但是Machine和Supply參數不位于自動保存的行列之內。所以在點擊InitParams控件之后，再根據章節(jié)5.4更改Machine參數的相關變量，接著通過序號2更改溫度設定值，序號3啟動溫控，最后點擊序號4進行自整定。保存溫度控制參數整定完成之后，Mahcine里的PID高級參數會自動更新。為了避免斷掉造成的參數丟失，因此最好將相關配方等參數進行保存。找到VISU_SAVE_LOAD，通過序號1和2將剩下的兩個參數分別手動保存。完成上述操作之后，溫度參數將自動保存在控制器C6015的C盤Data文件夾里面，格式為二進制文件格式，而下次控制器重新上電之后會自動讀取三者的內容。當然也可以復制到別的設備中直接使用，從而省去了重新設置參數，整定參數的過程。Scopeview示波器功能在溫控的過程中，為了方便觀察溫度的變化規(guī)律，可以使用Scopeview對溫度變量進行監(jiān)控。Scopeview的創(chuàng)建方法和變量添加方法在這里就不多作贅述了，可以在虛擬學院的入門課程進行學習，這里展示一下效果（設定溫度：100℃）：常見問題Login之后可以正常加熱，溫度值也正常，但顯示有報錯沒有更改Mahcine結構體中的傳感器與模塊類型，實際項目的硬件與例程不匹配。自整定時間過長建議采用空的Data文件夾進行整定（方法2）。除此之外，如果沒有用到冷卻功能，需要將UseCooling和TuneCooling置為FALSE。否則會給溫控算法帶來擾亂。初始化之后無法接受到實際溫度值初始化Action默認的是模擬溫控過程，首先還是需要更改Mahcine結構體中的傳感器與模塊類型。其次，確認相關溫區(qū)的ID是否正確。最后，再檢查有沒有將溫區(qū)正常啟用（Inuse為True）無法正常加熱無論是什么控制器，都需要在目標路徑存在一個Data文件夾，這非常重要。在此基礎之上，可以先進行初始化parameters，再分別保存三個類型的參數，最后重新上電載入即可。當然，也可以直接使用例程配套的data