PID水箱水位PLC控制.ppt

1、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、IO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、IO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、IO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(chǔ)在時(shí)間間隔寄存器（ ）中，定時(shí)中斷1的時(shí)間間隔存儲(chǔ)在時(shí)間間隔寄存器（ ）中。,A、SMB33 B、SMB34,C、SMB35 D、 SMB36,答：BC,4、梯形圖中中斷連

2、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(shí),

3、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(shí),1PID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）

4、； 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(shí),1PID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(shí),2PID控制回路參數(shù)表,相關(guān)理論知識(shí),2PID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(chǔ)單元，共36個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)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)

5、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(shí),3PID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。 CPU 212、CPU 214無此指令。,說明,相關(guān)理論知識(shí),4PID指令的使用,相關(guān)理論知識(shí),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0.01.0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

6、、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0.01.0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32 000（對于單極性）和64 000（對于雙極性）；E對于單極性值取0，對于雙極性值取0.5。,4PID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

7、；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(chǔ)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

8、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

9、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420mA，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

10、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

11、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（

12、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)速度給定值作為PID回路表的積分和,將標(biāo)準(zhǔn)化后