PID 水箱水位PLC控制.ppt

任務十二水箱水位PLC控制 復習 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 時基中斷D 順序中斷 答 ABC 3 定時中斷0的時間間隔存儲在時間間隔寄存器 中 定時中斷1的時間間隔存儲在時間間隔寄存器 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 復習 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指令的功能及應用編程2 熟悉S7 200系列PLC的結構和外部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計方法 教學目標 教學任務 練習PID指令的基本使用方法 能夠正確編制水箱水位PLC控制程序能夠獨立完成水箱水位PLC控制線路的安裝按規(guī)定進行通電調試 出現故障時 能根據設計要求獨立檢修 直至系統正常工作 教學目標與任務 相關理論知識 在工程實際應用中 當被控對象的結構和參數不能完全掌握 或得不到精確的數學模型 而控制理論的其它技術難以采用時 系統控制器的結構和參數必須依靠經驗和現場調試來確定 這時應用PID控制技術最為方便 典型PID回路控制系統如圖所示 比例 P 控制積分 I 控制微分 D 控制 相關理論知識 1 PID算法 其中 KC為比例系數 PID回路的增益 用來描述PID回路的比例調節(jié)作用 M t 為PID回路的輸出 是時間函數 決定執(zhí)行器的具體位置 TI為PID回路的積分時間 決定積分作用的強弱 TD為PID回路的微分時間 決定微分作用的強弱 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時的閥位開度 1 連續(xù)系統PID算法 相關理論知識 1 PID算法 其中 Mn為采樣時刻n的回路輸出計算值 MPn為采樣時刻n的回路輸出比例項值 MIn為采樣時刻n的回路輸出積分項值 MDn為采樣時刻n的回路輸出微分項值 2 離散系統PID算法 相關理論知識 2 PID控制回路參數表 相關理論知識 2 PID控制回路參數表 表中偏移地址表示相對于參數表首地址的字節(jié)偏移量n 9個參數均為實型數據 分別占用4個字節(jié)存儲單元 共36個字節(jié)的存儲空間 參數2 4 5 6 7的數值固定不變 可以在程序中預先設定并填入表中 參數1 3 8 9的數值具有實時性 必須在調用PID指令時才可以填入表中 說明 相關理論知識 3 PID指令格式及功能 LOOP為PID調節(jié)回路號 可在0 7范圍選取 為保證控制系統的每一條控制回路都能正常得到調節(jié) 必須為調節(jié)回路號LOOP賦不同的值 否則系統將不能正常工作 TBL為與LOOP相對應的PID參數表的起始地址 CPU212 CPU214無此指令 說明 相關理論知識 4 PID指令的使用 相關理論知識 手動工作方式是指不執(zhí)行PID運算方式 自動工作方式是指周期性地執(zhí)行PID運算方式 PID回路輸入量轉成0 0 1 0之間的標準化實數是指CPU從模擬量輸入模塊采集到的過程量都是實際的工程量 其幅度 范圍和測量單位都會不同 在PLC內部進行數據運算之前 必須將這些值轉換為無量綱的標準化格式 即0 0 1 0之間的標準化實數 標準化過程算式如下 RS RR SP E其中RS是工程實際值的標準化值 RR是工程實際值的實數形式值 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調節(jié)指令編程舉例 某電爐恒溫控制系統 溫度在50 500 可調 現采用PLC的PID調節(jié)功能實現 系統采用EM231熱電偶模塊將熱電偶檢測到的溫度實際值送入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運算的結果輸出到晶閘管調功器 實現電爐的恒溫控制要求 控制方案 1 系統控制參數在開機前通過觸摸屏設定給PLC的存儲單元 具體對應單元如表所示 2 系統采用單極性方案 3 PID參數表的首地址為VD200 4 采用中斷的方式進行數據采樣 中斷服務程序編號為INT 0 將觸摸屏輸入的溫度設定值轉換為雙字整數 溫度設定值轉換為實數 將觸摸屏輸入的增益值轉換為雙字整數 增益值轉換為實數 將觸摸屏輸入的采樣時間值轉換為雙字整數 采樣時間值轉換為實數 將觸摸屏輸入的積分時間常數轉換為雙字整數 積分時間常數轉換為實數 將觸摸屏輸入的微分時間常數轉換為雙字整數 微分時間常數轉換為實數 溫度控制PID調節(jié)主程序 轉入觸摸屏輸入值 溫度設定值填表 增益值填表 采樣設定值填表 積分時間常數填表 微分時間常數填表 PID表的首地址為VD200 溫度控制PID調節(jié)主程序 填寫PID運算周期 設置定時中斷間隔為200ms 建立定時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調節(jié)子程序SBR 0 設置PID運算周期 清累加器 異或指令 兩個相同的字異或 運算結果各位均為0 讀入EM231將溫度值轉換到PLC內部的數字值AIW0 反饋量值 將讀入的溫度值轉換為實數 對讀入的單極性溫度值進行標準化處理 將標準化處理的溫度值填入PID參數表 反饋量值 溫度控制PID調節(jié)中斷子程序 采樣溫度反饋值 取環(huán)路編號0 調用PID功能 將PID運算的結果轉換為工程量 逆標準化 取整 將工程量輸出給AQW0進行D A轉換 溫度控制PID調節(jié)中斷子程序 啟動PID功能 例 鍋爐內蒸汽壓力PID控制 為了生產需求 調節(jié)鼓風機的速度 使鍋爐內蒸汽壓力維持在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單極性模擬量 用來控制鼓風機的速度 PID控制回路參數表 訓練任務 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速電動機的調速 調節(jié)量是其水位 單極性信號 由水位計檢測后經A D轉換送入PLC PLC執(zhí)行PID指令后以單極性信號經D A轉換送出 用于控制電動機的調速 使水箱水位實現恒定控制 1 任務引入 訓練任務 水箱水位PLC控制 1 任務引入 根據任務要求 根據任務要求 選定PI控制方式 給定參數值如表3所示 并且系統運行后先由手動控制電機 直到水位上升達到75 時 再通過輸入點I0 0的置位切入自動狀態(tài) 2 任務分析 訓練任務 水箱水位PLC控制 3 任務實施 1 設備配置 訓練任務 水箱水位PLC控制 3 任務實施 2 I O分配及功能 訓練任務 水箱水位PLC控制 3 任務實施 3 PLC接線示意圖 訓練任務 水箱水位PLC控制 水位控制主程序 首次掃描調用初始化子程序 I0 0得電 將變頻器接入電源 4 編寫梯形圖程序 填寫PID參數表 設置給定水位值75 設置增益值0 25 設置采樣設定值為0 1s 設置積分時間常數為30min 設置微分時間常數為0 即關閉微分作用 設置定時中斷時間間隔為100ms 每次定時時間到調用中斷程序INT 0 全局開中斷 水位控制子程序 初始化PID參數表 設置PID運算周期 清累加器 異或指令 兩個相同的字異或 運算結果各位均為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換為實數 對單極性的實數水位值進行標準化 將水位值的標準化結果填入PID參數表 水位控制中斷服務子程序 讀水位值 若為自動方式 則調用PID功能 取環(huán)路編號0 取PID運算結果的控制量 進行逆標準化 即轉換為工程量 取整 舍小數 將工程量輸出給模擬量輸出通道0 AQW0 進行D A轉換 水位控制中斷服務子程序 自動時啟動PID運算 清累加器 讀入連接在模擬量通道2上的速度給定值 已備無擾動切換 將采集到的速度給定值轉換為實數 對單極性的實數速度給定值進行標準化 對標準化后的手動速度