控制器格林尼治标准时间
格林尼治标准时间 时间:2021-02-27 阅读:()
前言,目录引言1连续温度控制器FB58"TCONT_CP"2在FB58"TCONT_CP"中进行控制器整定3步进温度控制器FB59"TCONT_S"4使用入门5温度控制器实例6附录A缩写和缩略语B索引SIMATICPID温度控制手册2003年12月版A5E00447393-02s版权所有SiemensAG2001-2003保留所有权利未经明确的书面许可,不得复制、传播或使用本手册或所含内容.
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PID温度控制A5E00447393-02iii前言手册目的当使用标准库>PID控制中的温度控制器块时,本手册可为您提供支持.
本手册将帮助您熟悉控制器功能块的功能,特别是控制器的整定和用户界面的使用,用户可在该用户界面中设置功能块的参数.
功能块和用户界面都有在线帮助,可在设置功能块参数时,为您提供支持.
本手册是针对可编程控制器的编程、组态、调试和维修人员编写的.
我们建议您多花一点时间学习第6章中的"温度控制器实例".
这些实例将帮助您快速、清楚地理解温度控制器的应用.
基本知识要求为理解本手册,用户应熟知自动化工程技术,并了解闭环控制的基本原理.
还应能熟练使用装有Windows95/98/NT/2000或Me操作系统的计算机或类似工具(例如,编程设备).
由于PID温度控制是与STEP7基本软件配合使用的,用户还应熟悉基本软件的使用方法,如"使用STEP7V5.
1编程"手册所述.
手册范围本手册适用于STEP7编程软件V5.
1版本,ServicePack3和更高版本中的标准库>PID控制中的温度控制器.
前言PID温度控制ivA5E00447393-02STEP7文档数据包本手册是STEP7基本信息文档数据包的一部分.
手册目的订货号STEP7基本信息,包括使用STEP7V5.
1使用入门使用STEP7V5.
1编程组态硬件和通讯连接,STEP7V5.
1从S5到S7,变频器手册供技术人员参考的基本信息,描述了通过STEP7和S7-300/400实现控制任务的方法.
6ES7810-4CA05-8BA0STEP7参考,包括用于S7-300/400的梯形图(LAD)/功能块图(FBD)/语句表(STL)手册用于S7-300/400的标准和系统功能提供了参考信息,并描述编程语言LAD、FBD和STL、标准和系统功能,扩充了STEP7基本信息的范围.
6ES7810-4CA05-8BR0电子手册PID温度控制本手册描述了标准库>PID控制中的温度控制器.
STEP7软件包的一部分在线帮助系统目的订货号关于STEP7的帮助信息以在线帮助的形式,提供使用STEP7编程和组态硬件的基本信息.
STEP7软件包的一部分参考帮助系统,用于LAD/FBD/STLSFB/SFC组织块PID温度控制上下文相关的参考信息STEP7软件包的一部分SIMATICS7中的更多闭环控制产品SIMATICS7用户手册:标准PID控制、模块化PID控制、PID自整定器、FM355/455PID控制JürgenMüller,"RegelnmitSIMATIC-PraxisbuchfürRegelungenmitSIMATICS7undPCS7"("用SIMATIC控制–用SIMATICS7和PCS7控制的实践手册"),由MCIPublicis出版社出版发行ISBN3-89578-147-9(仅提供德语版本)前言PID温度控制A5E00447393-02v更多技术支持如果有任何技术问题,请联系西门子代表或代理商.
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de/partner培训中心西门子提供了很多培训教程,帮助您熟悉SIMATICS7自动化系统.
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前言PID温度控制viA5E00447393-02A&D技术支持遍布世界各处,24小时服务:北京纽伦堡约翰逊城全球(纽伦堡)技术支持每年365天,每天24小时电话:+49(180)5050-222传真:+49(180)5050-223电子邮件:adsupport@siemens.
com格林威治标准时间(GMT):+1:00欧洲/非洲(纽伦堡)许可证当地时间:星期一到星期五,上午8:00到下午5:00电话:+49(180)5050222传真:+49(180)5050223电子邮件:adsupport@siemens.
com格林威治标准时间(GMT):+1:00美国(约翰逊城)技术支持和授权中心当地时间:星期一到星期五,上午8:00到下午5:00电话:+1(423)2622522传真:+1(423)2622289电子邮件:simatic.
hotline@sea.
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com格林威治标准时间(GMT):-5:00亚洲/澳洲(北京)技术支持和授权中心当地时间:星期一到星期五,上午8:00到下午5:00电话:+861064757575传真:+861064747474电子邮件:adsupport.
asia@siemens.
com格林威治标准时间(GMT):+8:00SIMATIC热线和授权热线的语言通常是德语和英语.
前言PID温度控制A5E00447393-02vii互联网服务与支持除文档以外,还在英特网上在线提供了专业技术信息,网址如下:http://www.
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com/automation/service&support可在其中查找下列内容:公司简讯,不断提供产品的最新信息.
相应文档资料,可通过"服务和支持"中的搜索功能查找.
论坛,世界各地的用户和专家可以在此交流经验.
当地自动化和驱动办事处.
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前言PID温度控制viiiA5E00447393-02PID温度控制A5E00447393-02ix目录1引言1-11.
1FB58"TCONT_CP"1-31.
2FB59"TCONT_S"1-42连续温度控制器FB58"TCONT_CP"2-12.
1控制器部分.
2-12.
1.
1形成偏差信号2-12.
1.
2PID算法.
2-42.
1.
3计算可调节变量.
2-62.
1.
4保存和重新装载控制器参数2-92.
2脉冲发生器PULSEGEN(PULSE_ON)2-112.
3方框图.
2-132.
4在用户程序中包含功能块2-142.
4.
1调用控制器块2-142.
4.
2无脉冲发生器的调用(连续控制器)2-152.
4.
3具有脉冲发生器的调用(脉冲控制器)2-152.
4.
4初始化.
2-183在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定3-13.
1引言.
3-13.
2过程类型3-23.
3应用领域3-33.
4控制器整定的阶段.
3-43.
5准备工作3-63.
6启动整定(阶段1->2)3-83.
7搜索拐点(阶段2)和计算控制参数(阶段3、4、5)3-103.
8检查过程类型(阶段7)3-103.
9整定结果3-113.
10整定被操作员停止.
3-113.
11出错状况和纠正方法3-123.
12控制模式中的手动微调.
3-163.
13控制通道的并行整定3-194步进温度控制器FB59"TCONT_S"4-14.
1控制器部分.
4-14.
1.
1形成偏差信号4-14.
1.
2PI步进控制器算法4-44.
2方框图.
4-54.
3在用户程序中包含功能块4-64.
3.
1调用控制器块4-64.
3.
2采样时间4-74.
3.
3初始化.
4-75使用入门5-1目录PID温度控制xA5E00447393-026温度控制器实例6-16.
1引言.
6-16.
2使用FB58"TCONT_CP"(脉冲控制)的实例.
6-26.
3具有短脉冲发生器采样时间的FB58"TCONT_CP"的实例.
6-66.
4使用FB58"TCONT_CP"(连续控制)的实例.
6-76.
5使用FB59"TCONT_S"(步进控制器)的实例.
6-11A附录A-1A.
1技术规范A-1A.
2执行时间A-1A.
3DB分配.
A-2A.
3.
1FB58"TCONT_CP"的背景数据块.
A-2A.
3.
2FB59"TCONT_S"的背景数据块A-13A.
4整定期间可能出现的消息列表.
A-17B缩写和缩略语B-1索引PID温度控制A5E00447393-021-11引言"PID温度控制"的产品结构PID温度控制S7-300/400参数分配.
功能块FB58"TCONT_CP"FB59"TCONT_S"电子手册实例在线帮助参数分配用户接口在安装了STEP7之后,STEP7PID温度控制的各个组成部分就存在于下列文件夹中:SIEMENS\STEP7\S7LIBS\:FBSIEMENS\STEP7\S7WRT\:参数分配用户界面、自述文件、在线帮助SIEMENS\STEP7\EXAMPLES\:实例程序SIEMENS\STEP7\MANUAL\:手册引言PID温度控制1-2A5E00447393-02功能块"标准库PID控制"包含了两个温度控制器:1.
FB58"TCONT_CP":用于具有连续或脉冲输入信号的执行器的温度控制器.
这个控制器块还包含了PI/PID参数的自整定功能.
2.
FB59"TCONT_S":用于具有集成组件(例如定位电机)的执行器的步进温度控制器.
控制块是纯软件控制器,在其中,一个块就包含了控制器的全部功能.
周期计算所需的数据存储在相应的背景数据块中.
参数分配用户界面使用参数分配用户界面为控制器设置参数,并对控制器进行整定.
参数设置存储在相关背景数据块中.
可以通过双击相关背景数据块启动参数分配用户界面.
在线帮助您可以在在线帮助系统中查找到关于参数分配用户界面和功能块的描述.
打开自述文件自述文件包含了关于您接收到的软件的最新信息.
可以在Windows开始菜单中找到这个文件.
引言PID温度控制A5E00447393-021-31.
1FB58"TCONT_CP"FB58"TCONT_CP"用于使用连续或脉冲控制信号来控制温度过程.
您可以设置参数,启用或禁止PID控制器的子功能,以便使其和要控制的过程相适应.
使用参数分配工具,可以很简单地进行这些设置.
在SIMATIC管理器内,可以双击一个项目内的背景数据块来启动参数分配过程.
可以按照下列步骤打开电子手册:开始>Simatic>文档>英文>PID温度控制.
应用模块功能以PID控制算法为基础,带有用于温度过程的附加功能.
控制器提供了模拟量调节值和脉宽调制驱动信号.
控制器将信号输出到一个执行器;换句话说,通过一个控制器,可以加热,也可以冷却,但是不能同时加热和冷却.
在加热或冷却过程中使用控制器FBTCONT_CP可以仅用于加热,也可以仅用于冷却.
如果将块用于冷却,必须为GAIN分配一个负数.
控制器的反转意味着,例如,如果温度上升,可调节变量LMN会增大,冷却效果也随着加强.
结构略图PID温度控制器控制带脉冲发生器可调节变量LMN设定值SP_INTQPULSE控制器整定PI/PID参数过程值PV_PERPV_IN控制带宽度采样时间改进的控制响应驱动信号引言PID温度控制1-4A5E00447393-02描述除了设定值和过程值分支中的功能以外,FB还实现了完整的PID温度控制器,具有连续的和二进制的可调节变量输出.
为了改善对温度过程的控制响应,该功能块包含了一个控制带,并且在发生设定值阶跃变化时还会减小P作用.
该功能块可以使用控制器整定功能,自行设置PI/PID参数.
1.
2FB59"TCONT_S"FB59"TCONT_S"用于控制工艺温度过程,其二进制控制器输出信号用于将执行器集成到SIMATICS7可编程控制器上.
通过设置参数,可以启用或禁止PI步进控制器的子功能,使控制器和过程相适应.
在参数分配用户界面,可以很简单地进行这些设置.
在SIMATIC管理器内,可以双击一个项目内的背景数据块来启动参数分配过程.
可以按照下列步骤打开电子手册:开始>Simatic>文档>英文>PID温度控制.
应用其功能以采样控制器的PI控制算法为基础.
这是通过从模拟量驱动信号中产生二进制输出信号的功能来实现的.
还可以在级联控制中将控制器用作次级定位控制器.
通过设定值输入SP_INT来指定执行器的位置.
在这种情况下,必须将过程值输入和参数TI(积分时间)设置为零.
其应用可能是,例如,具有使用脉冲间断激励进行加热动力控制和使用蝶阀进行冷却控制的温度控制.
要完全关闭阀门,可调节变量(ER*GAIN)应该是负值.
描述除了过程变量分支中的功能以外,FB59"TCONT_S"还实现了完整的PI控制器,具有二进制调节值输出,并能选择手动影响控制器输出信号.
步进控制器的运行不需要定位反馈信号.
PID温度控制A5E00447393-022-12连续温度控制器FB58"TCONT_CP"2.
1控制器部分2.
1.
1形成偏差信号下面的方框图解释了偏差的形成过程:SP_INTPV_INPV_PERCRP_INPER_MODEPV_NORMPV_FAC、PV_OFFS*0,10C*0,010C%10PVPER_ONPVDEADBANDDEADB_WER+参数分配用户界面参数分配用户接口,FB调用接口FB调用接口设定值分支设定值在SP_INT上以浮点数格式输入,可以是物理值,也可以是百分比.
用于形成偏差的设定值和过程值必须具有相同的单位.
过程值选项(PVPER_ON)根据PVPER_ON,可以以外围设备(I/O)或浮点数格式采集过程值.
PVPER_ON过程值输入TRUE过程值是通过外围设备I/O模拟量(PIWxxx)在输入端PV_PER上读取的.
FALSE过程值是以浮点数格式在输入端PV_IN上采集的.
连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制2-2A5E00447393-02过程值格式转换CRP_IN(PER_MODE)CRP_IN功能根据开关PER_MODE,依据下列规则,将外围设备值PV_PER转换成浮点数格式:PER_MODECRP_IN的输出模拟量输入类型单位0PV_PER*0.
1热电偶;PT100/NI100;标准°C;°F1PV_PER*0.
01PT100/NI100;气候;°C;°F2PV_PER*100/27648电压/电流%过程值规格化PV_NORM(PF_FAC,PV_OFFS)PV_NORM功能依据下列规则计算CRP_IN的输出:"PV_NORM的输出"="CPR_IN的输出"*PV_FAC+PV_OFFS它具有下列用途:通过过程值因子PV_FAC和过程值偏移量PV_OFFS,对过程值进行修正.
将温度值规格化为百分比值需要以百分比形式输入设定值,现在必须将测得的温度值转换成百分比值.
将百分比值规格化为温度值需要按照物理温度单位输入设定值,现在必须将测得的电压/电流值转换成温度值.
参数的计算:PV_FAC=PV_NORM的取值范围/CRP_IN的取值范围;PV_OFFS=LL(PV_NORM)-PV_FAC*LL(CRP_IN);其中,LL是下限值.
对于缺省值(PV_FAC=1.
0和PV_OFFS=0.
0),禁止规格化.
有效的过程值在PV输出端输出.
注意对于脉冲控制,必须在更快的脉冲调用中将过程值传送到功能块中(原因:均值过滤).
否则,控制质量可能会恶化.
连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制A5E00447393-022-3过程值规格化实例如果要输入一个百分比形式的设定值,并且要施加-20~85°C的温度范围到CRP_IN,则必须将温度范围规格化为百分比值.
下图给出了一个实例,将温度范围-20~85°C调整到内部刻度0~100%:PV_NORM[%]100755025-202040608085[°c]CRP_INPV_OFFS=0-0.
9524*(-20)PV_FAC=100/(85-(-20))=0.
9524=19.
05形成偏差信号设定值和过程值之间的差值便是到达死区之前的偏差.
设定值和过程值必须具有相同的单位.
死区(DEADB_W)为抑制由于可调节变量量化所引起的小幅恒定振荡(例如,在使用PULSEGEN进行脉宽调制时),对偏差应用了死区(DEADBAND).
如果DEADB_W=0.
0,则取消激活死区.
有效的偏差信号由ER参数指示.
ERSP_INT-PVER=(SP_INT-PV)-DEAD_WER=(SP_INT-PV)+DEAD_WDEADB_W连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制2-4A5E00447393-022.
1.
2PID算法下图是PID算法的方框图:XERINTDIF++LMN_PLMN_ILMN_DSP_INTf()LMN_SumGAINPFAC_SPTD,D_FINT_HPOSINT_HNEGTI,I_ITL_ON,I_ITLVALDISVParameterassignmentuserinterfaceParameterassignmentuserinterface,FBcallinterfaceFBcallinterfacePID算法(GAIN、TI、TD、D_F)PID算法采用位置算法形式运行.
比例、积分(INT)和微分(DIF)作用并行连接在一起,可以单独进行激活或取消激活.
这样,就允许组态P、PI、PD和PID控制器.
控制器整定支持PI和PID控制器.
通过使用一个负的GAIN值来实现控制器反转(冷却控制器).
如果将TI和TD设置为0.
0,则可以在工作点上获得一个纯比例控制器.
时间范围内的阶跃响应是:其中:LMN_Sum(t)控制器处于自动模式时的可调节变量ER(0)规格化的偏差信号的阶跃变化GAIN控制器增益TI积分时间TD微分时间D_F微分因子)eTD/D_Ft*D_Ft*TI1ER(0)(1*GAINLMN_Sum(t)++=连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制A5E00447393-022-5ER(t)GAIN*ER(0)GAIN*ER(0)ERLMN_Sum(t)tTD/D_FLMN_SumTIGAIN*D_FER*积分器(TI、I_ITL_ON、I_ITLVAL)在手动模式中,进行如下修正:LMN_I=LMN-LMN_P-DISV.
如果可调节变量达到限制值,则积分作用停止.
如果偏差使积分作用回到可调节变量范围,则积分作用重新被启用.
还可以使用下列措施来修改积分作用:通过TI=0.
0,取消激活控制器的积分作用当发生设定值变化时,弱化比例作用控制带调节值上下限的在线修改当发生设定值变化时,弱化比例作用(PFAC_SP)为防止过调,可以使用"用于设定值变化的比例因子"参数(PFAC_SP)来弱化比例作用.
使用PFAC_SP,可以在0.
0到1.
0的范围之内连续选择,以决定当设定值变化时比例作用的影响:PFAC_SP=1.
0:如果设定值发生变化,比例作用发挥全部作用PFAC_SP=0.
0:如果设定值发生变化,比例作用不发挥任何作用通过补偿积分作用,可以获得比例作用的弱化.
微分作用元素(TD、D_F)通过TD=0.
0,取消激活控制器的微分作用如果激活了微分作用,则应该满足下列关系式:TD≥0.
5*CYCLE*D_F连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制2-6A5E00447393-02通过工作点进行P或PD控制器的参数设置在用户界面中,可以取消激活积分作用(TI=0.
0),可能还可以取消激活微分作用(TD=0.
0).
然后进行下列参数设置:I_ITL_ON=TRUEI_ITLVAL=工作点;前馈控制(DISV)可以在DISV输入端上加一个前馈变量.
2.
1.
3计算可调节变量下图是可调节变量计算的方框图:LMN_Sum01CRP_OUT%LMN_NORMERLmnNMANMAN_ONCONZ_ON,CON_ZONEQLMN_HLMQLMN_LLMLMN_HLMLMN_LLMLMN_FAC,LMN_OFFSLMNLMN_PERCONZONELMNLIMITPULSEGENParameterassignmentuserinterface,FBcallinterfaceFBcallinterfaceParameterassignmentuserinterface控制带(CONZ_ON、CON_ZONE)如果CONZ_ON=TRUE,则控制器运行时使用控制带.
这意味着控制器将依据下列算法工作:如果PV超出SP_INT,且偏差超过了CON_ZONE,则数值LMN_LLM作为可调节变量输出(受控的闭环回路).
如果PV低于SP_INT,且偏差超过了CON_ZONE,则数值LMN_HLM作为可调节变量输出(受控的闭环回路).
如果PV在控制带(CON_ZONE)之内,则可调节变量采用来自PID算法LMN_Sum的数值(自动闭环回路控制).
注意从受控的闭环回路到自动闭环回路控制的切换,需要考虑大小为控制带的20%的滞后.
连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制A5E00447393-022-7SP_INTLowercontrolzoneUppercontrolzoneTimeSP_INT+CON_ZONESP_INT-CON_ZONEDonotheatwithLMN=LMN_LLMHeatwithLMN=LMN_HLMTemperature注意在手动激活控制带之前,必须确保控制带范围不能太窄.
如果控制带范围太小,则可调节变量和过程变量可能会发生振荡.
控制带的优越性当过程值进入控制带时,微分作用可造成可调节变量快速减小.
这意味着,只有在激活了微分作用时控制带才有用.
如果没有控制带,基本上只有通过减小比例作用才能减小可调节变量.
如果最大或最小可调节变量输出远没有达到新工作点所要求的可调节变量,则控制带会导致在不过调或欠调的情况下,使调节尽快稳定.
手动值处理(MAN_ON、MAN)可以在手动和自动运行之间进行切换.
在手动模式中,可调节变量被修正为一个手动值.
积分作用(INT)在内部被设置为LMN-LMN_P-DISV,而微分作用(DIF)被设置为0,并且在内部进行同步.
这样,切换到自动模式将是无扰的.
注意在整定期间,MAN_ON参数无效.
连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制2-8A5E00447393-02可调节变量限制值LMNLIMIT(LMN_HLM、LMN_LLM)通过LMNLIMIT功能,将可调节变量的数值限制在LMN_HLM和LMN_LLM限制值之间.
如果达到了这些限制值,则通过消息位QLMN_HLM和QLMN_LLM来指示.
如果可调节变量达到限制值,则积分作用停止.
如果偏差使积分作用回到可调节变量范围,则积分作用重新被启用.
在线更改可调节变量限制值如果可调节变量的范围减小了,而可调节变量的新的未限制值超出了该限制范围,则积分作用和可调节变量的数值将因此发生变换.
可调节变量的减小量和可调节变量限制值的变化量相同.
如果在变化之前可调节变量没有达到限制值,则它将被设置成新的限制值(这里所描述的用于可调节变量的上限).
可调节变量规格化LMN_NORM(LMN_FAC、LMN_OFFS)LMN_NORM函数依据下列公式规格化可调节变量:LMN=LmnN*LMN_FAC+LMN_OFFS它具有下列用途:通过可调节变量因子LMN_FAC和可调节变量偏移量LMN_OFFS,修正可调节变量可调节变量的值还可以使用外围设备格式.
CRP_OUT功能依据下列公式,将LMN浮点数转换成外围设备数值:LMN_PER=LMN*27648/100对于缺省值(LMN_FAC=1.
0和LMN_OFFS=0.
0),规格化被禁止.
有效的可调节变量在输出端LMN上输出.
连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制A5E00447393-022-92.
1.
4保存和重新装载控制器参数下图给出了相应的方框图:01PID_CONPID_ONPI_CONMAN_ON&LOAD_PIDGAIN、TI、TD、CONZONE01SAVE_PAR01PAR_SAVEPFAC_SP、GAIN、TI、TD、D_F、CONZ_ON、CONZONE01PAR_SAVEPFAC_SP、GAIN、TI、TD、D_F、CONZ_ON、CONZONEMAN_ON&UNDO_PAR保存控制器参数SAVE_PAR如果当前参数设置可用,则在进行手动更改之前,可以将其保存到FB58"TCONT_CP"背景数据块的一个特殊结构中.
如果整定控制器,则所保存的参数将被整定前的有效参数值覆盖.
PFAC_SP、GAIN、TI、TD、D_F、CONZ_ON和CONZONE被写入到PAR_SAVE结构中.
重新装载保存的控制器参数UNDO_PAR使用本功能(仅在手动模式中),可为控制器重新激活最后保存的控制器参数设置.
在PI和PID参数之间变化LOAD_PID(PID_ON)在整定之后,PI和PID参数被保存在PI_CON和PID_CON结构中.
根据PID_ON,您可以在手动模式中使用LOAD_PID,将PI或PID参数写入到有效的控制器参数中.
PID参数PID_ON=TRUEPI参数PID_ON=FALSEGAIN=PID_CON.
GAINTI=PID_CON.
TITD=PID_CON.
TDGAIN=PI_CON.
GAINTI=PI_CON.
TI连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制2-10A5E00447393-02注意只有当控制器增益不为0时,才能使用UNDO_PAR或LOAD_PID,将控制器参数写回到控制器:只有当相关GAIN不等于0时,LOAD_PID才复制参数(要么是PI参数,要么是PID参数).
该策略考虑了还没有进行整定或PID参数丢失的情况.
如果设置PID_ON=TRUE,并且PID.
GAIN=FALSE,则PID_ON将被设置成FALSE,而PI参数将被复制.
D_F、PFAC_SP在整定时被设置成缺省值.
以后用户可以对这些参数进行修改.
LOAD_PID并不会改变这些参数.
对于LOAD_PID,即使当CONZ_ON=FALSE时也始终重新计算控制带(CON_ZONE=250/GAIN).
连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制A5E00447393-022-112.
2脉冲发生器PULSEGEN(PULSE_ON)PULSEGEN功能使用脉宽调制,将模拟量可调节变量值LmnN转换成一系列周期为PER_TM的脉冲信号.
通过设置PULSE_ON=TRUE激活PULSEGEN,并在CYCLE_P周期中对其进行处理.
tQPULSE(LmnN)05010010tPER_TM305080CyclePULSEGEN=CYCLE_P可调节变量值LmnN=30%和每个PER_TM周期进行10个PULSEGEN调用,意味着下列内容:对于开始的三个PULSEGEN调用(10个调用的30%),输出QPULSE为TRUE对于剩下的七个PULSEGEN调用(10个调用的70%),输出QPULSE为FALSE每个脉冲重复周期内的脉宽和可调节变量成比例,其计算公式如下:脉宽=PER_TM*LmnN/100通过抑制最小脉冲或断开时间,可以使转换的特征曲线在开始和结束区域内变成折线.
下图解释了具有单极可调节变量范围(0%~100%)的两步控制:Durationofpositivepulse100.
0%PER_TMPER_TM-P_B_TMP_B_TM0.
0%连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制2-12A5E00447393-02最小脉冲或最小断开时间(P_B_TM)频繁的打开和关闭将缩短开关元件和执行器的工作寿命.
可以通过设置一个最小脉冲或最小断开时间P_B_TM来避免发生此问题.
输入变量LmnN上的小绝对值可能会生成短于P_B_TM的脉冲时间,系统将抑制这些绝对值.
生成的脉冲时间长于PER_TM-P_B_TM的高输入值将被设置为100%.
从而降低脉冲生成的动态特性.
建议将P_B_TM≤0.
1*PER_TM的值用作最小脉冲和最小断开时间.
上图中,曲线中的折线部分是由最小脉冲时间或最小断开时间引起的.
下图解释了脉冲输出的开关响应:PER_TMPER_TMMinimumontimeP_B_TMMinimumofftimeP_B_TM1PER_TM脉冲生成的精度与脉冲重复周期PER_TM相比,脉冲发生器的采样时间CYCLE_P越小,脉宽调制的精度就越高.
要获得充分精确的控制,请使用下列算式:CYCLE_P≤PER_TM/50这意味着,可调节变量的数值被转换成脉冲,其精度为≤2%(参见第2.
4.
3节,第2-15页上的实例).
注意调用脉冲发生器周期时,必须注意以下问题:如果在脉冲发生器周期中调用控制器,则过程值将被取平均值.
其结果是,在输出PV上输出的数值可能和输入PV_IN或PV_PER上的数值不同.
如果需要修正设定值,则必须在整个控制器处理的调用点处,保存输入参数PV_IN上的过程值(QC_ACT=TRUE).
脉冲发生器周期调用和整个发生器周期的调用点之间的其他调用,将和保存的过程值一起,转送到输入参数PV_IN和SP_INT中.
连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制A5E00447393-022-132.
3方框图-+ER01LMN_PLMN_ILMN_D01ERPID_TUNERPFAC_SP,GAIN,TI,TD,D_F,CONZ_ON,CONZONELmnNLmnNPID01PID_CONPID_ONPI_CONGAIN,TI,TD,CONZONE01SAVE_PAR01PAR_SAVEPFAC_SP,GAIN,TI,TD,D_F,CONZ_ON,CONZONE01PAR_SAVEPFAC_SP,GAIN,TI,TD,D_F,CONZ_ON,CONZONESP_INTLMN_SumGAINPFAC_SPTD,D_FINT_HPOSINT_HNEGTI,I_ITL_ON,MANMAN_ONCONZ_ON,CON_ZONEQLMN_HLMQLMN_LLMDISVLMN_HLMLMN_LLMLMN_FAC,LMN_OFFSLMNLMN_PERQPULSEPULSE_ON,PER_TM,BREAK_TMTUN_ON,TUN_STbzw.
SP_INT,PID_ON,TUN_DLMNSP_INTPV_INPV_PERPER_MODEPV_FAC,PV_OFFSPVPER_ONDEADB_WPVPVCRP_IN0C%PV_NORMDEADBANDXINT+DIFCONZONELMNLIMITPULSEGENCRP_OUT%LMN_NORM+f()MAN_ON&UNDO_PARMAN_ON&LOAD_PIDI_ITLVALParameterassignmentuserinterfaceParameterassignmentuserinterface,FBcallinterfaceFBcallinterface连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制2-14A5E00447393-022.
4在用户程序中包含功能块2.
4.
1调用控制器块下图给出了FBD中的控制调用:EN"TCONT_CP"DISVPV_ININT_HPOSPV_PERINT_HNEGCYCLE_PSELECTSP_INTCYCLEMANCOM_RSTLMN_PERQPULSEQLMN_HLMQLMN_LLMQC_ACTMAN_ONLMNPVENO必须以固定的时间间隔调用FBTCONT_CP.
为此,可以使用一个周期性中断OB(例如,S7-300中的OB35).
功能块接口提供了最重要的参数,这些参数允许用户将功能块和过程变量互连在一起,例如设定值、过程值和可调节变量(参见附录A.
3DB分配).
还可以将一个手动值或干扰变量直接连接到功能块接口上.
连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制A5E00447393-022-152.
4.
2无脉冲发生器的调用(连续控制器)控制器采样时间CYCLE在CYCLE参数上指定采样时间.
也可以使用参数分配工具输入采样时间.
采样时间CYCLE必须和两次调用之间的时间差相匹配(周期性OB的周期包含了扫描速率).
在控制器整定期间,功能块测量各次调用之间的时间,并将其和组态的数值CYCLE相比较.
如果偏差大于5%,则最优化将被中止,并设置STATUS_H=30005.
用于控制器采样时间CYCLE的经验法则控制器采样时间不应该超过计算得到的控制器积分时间常数(TI)的10%:CYCLE≤TI/102.
4.
3具有脉冲发生器的调用(脉冲控制器)控制器采样时间CYCLE和脉冲发生器采样时间CYCLE_P如果已经激活了脉冲发生器环节(PULSE_ON=TRUE),则必须输入两个采样时间.
在CYCLE_P输入端输入脉冲发生器的采样时间.
该时间必须和执行调用的周期性中断OB的时钟频率相匹配.
所生成的脉冲的持续时间始终应该是此数值的整数倍.
在CYCLE输入端,为FB58"TCONT_CP"的其它控制功能指定采样时间.
在控制器整定期间,功能块测量各次调用之间的时间,并将其和组态的数值CYCLE相比较.
如果偏差大于5%,则最优化将被中止,并设置STATUS_H=30005.
FB58"TCONT_CP"计算扫描速率,并按照CYCLE采样速率处理控制功能.
一定要确保CYCLE是CYCLE_P的整数倍.
可以为CYCLE选择一个小于脉冲重复周期PER_TM的数值.
此设置适用于需要尽可能高的脉冲重复周期以减小执行器上的磨损,但快速过程需要的采样时间却又比较短.
连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制2-16A5E00447393-02CYCLE和CYCLE_P采样时间的经验法则控制器采样时间不应该超过计算得到的控制器积分时间常数(TI)的10%:CYCLE≤TI/10为获得足够精确的可调节变量分辨率,一定要确保下列关系式:CYCLE_P≤PER_TM/50.
脉冲重复周期PER_TM的经验法则脉冲重复周期不应该超过计算得到的控制器复位时间(TI)的20%:PER_TM≤TI/5参数CYCLE_P、CYCLE和PER_TM的作用效果实例:PER_TM=10秒,CYCLE=1秒,CYCLE_P=100毫秒.
每1秒钟,为可调节变量计算一个新值;每100毫秒,将该数值和最新的脉冲长度或断开长度相比较.
当输出一个脉冲时,有两种可能:-计算得到的可调节变量值大于最新的脉冲长度PER_TM.
这时脉冲将被延长.
-计算得到的可调节变量值小于或等于最新的脉冲长度PER_TM.
这时将不再输出脉冲.
如果没有输出脉冲,又有两种可能:-数值(100%-计算得到的可调节变量值)大于最新的断开长度PER_TM.
这时断开时间将被延长.
-数值(100%-计算得到的可调节变量值)小于或等于最新的断开长度PER_TM.
这时将输出一个脉冲.
连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制A5E00447393-022-17用于脉冲控制的各种调用选项(SELECT)在一个快速过程中,需要特别短的脉冲发生器采样时间(例如10毫秒).
由于程序运行时间(CPU使用率)的存在,在脉冲输出计算所在的周期性中断OB中处理控制程序段是不现实的.
因此,或者将控制功能移到OB1中,或者将其移到一个较慢的周期性中断OB(S7-400)中.
下表给出了SELECT输入参数的参数设置总览:应用块调用功能缺省状况:在S7-300和S7-400中,脉冲发生器采样时间不是特别短(例如,CYCLE_P=100毫秒)在周期性中断OB中通过SELECT=0进行调用在同一个周期性中断OB中执行控制程序段和脉冲输出在OB1中通过SELECT=1执行条件调用(QC_ACT=TRUE)在OB1中执行控制程序段在S7-300中,脉冲发生器采样时间较短(例如,CYCLE_P=10毫秒)在周期性中断OB中通过SELECT=2进行调用在周期性中断OB中执行脉冲输出在低速周期性中断OB中通过SELECT=3进行调用在低速周期性中断OB中执行控制程序段在S7-400中,脉冲发生器采样时间较短(例如,CYCLE_P=10毫秒)在高速周期性中断OB中通过SELECT=2进行调用在高速周期性中断OB中执行脉冲输出注意如果调用了两个功能块来实现对控制器功能和脉冲发生器的处理,则需要注意以下几点:当调用脉冲发生器时,必须向过程值(PV_IN或PV_PER)传送数值.
所有其他形式操作数可以在调用控制器功能时获得数值.
每次调用都必须向SELECT参数传送数值.
如果通过SELECT=1在OB1中进行调用,则实现了实例"脉冲控制器,OB35,OB1"中的条件调用.
连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制2-18A5E00447393-02数字实例所需精度GTICYCLE=TI/10PER_TM=TI/5CYCLE_P=PER_TM*G注释1%100秒10秒20秒0.
2秒通过SELECT=0执行调用,周期为200毫秒1%5秒0.
5秒1秒0.
01秒在单独的周期性中断等级中执行脉冲程序段的单独调用.
2.
4.
4初始化FB"TCONT_CP"有一个初始化例行程序,当置位输入参数COM_RST=TRUE时,执行该例行程序.
在处理完初始化例行程序后,功能块将COM_RST重新设置成FALSE.
在初始化期间,积分作用被设置成数值I_ITLVAL.
当在周期性中断等级中调用时,它以这个数值为起始值,继续工作.
所有其它输出都被设置成各自的初始值.
如果需要在CPU重启时执行初始化,则可在OB100中通过COM_RST=TRUE调用该功能块.
PID温度控制A5E00447393-023-13在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定3.
1引言控制器优化专用于加热或冷却过程.
当在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定时,将自动设置PI/PID控制器参数.
有两种整定方式:使用设定值阶跃变化,通过逼近工作点来实现整定通过设置一个起始位,在工作点上进行整定在这两种情形中,通过一个可选的可调节变量阶跃变化来激励过程的执行.
在检测到一个拐点之后,将获得可用的PI/PID控制器参数,控制器也将切换到自动模式,并继续使用这些参数进行控制.
还可以使用参数分配用户界面中的向导来整定控制器.
优化控制器响应控制器设计的目标是实现对干扰的最优响应.
如果整定结果是"尖锐"的参数,则在设定值阶跃变化中将会导致变化量的10%~40%的过调.
为避免发生这种情况,当发生设定值阶跃变化时,可通过PFAC_SP参数弱化比例作用.
在典型的温度过程中,也可以通过暂时使用最小或最大可调节变量,减小由设定值的较大阶跃变化引起的过调(受控的闭环回路).
测量周期CYCLE和CYCLE_P在整定过程开始时,将测量控制器采样时间CYCLE和脉冲发生器采样时间CYCLE_P(如果脉冲控制处于激活状态).
如果测量值和组态值相差超过5%,则控制器优化将中止,并设置STATUS_H=30005.
保存控制器参数(SAVE_PAR或UNDO_PAR)当整定控制器时,在整定开始之前将首先保存参数.
当整定结束时,可以使用UNDO_PAR重新激活参数设置,使其与整定之前相同.
在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定PID温度控制3-2A5E00447393-023.
2过程类型过程类型除了过程增益GAIN_P以外,下图中给出的参数,即滞后时间TU和过程时间常数TA是过程的特征参数.
下图说明了阶跃响应:tTA拐点可调节变量发生阶跃变化时的过程响应TU下表列出了各种可以使用FB58"TCONT_CP"的过程:过程类型I过程类型II过程类型III典型温度过程(理想情况)中间范围高阶温度过程(大滞后)TU/TA小于0.
1TU/TA约为0.
1TU/TA大于0.
1一个主要时间常数2个大致等价的时间常数几个时间常数FB58"TCONT_CP"是针对类型I,即典型温度控制过程设计的.
不过,也可以将该功能块用于类型II或III即高阶过程中.
在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定PID温度控制A5E00447393-023-33.
3应用领域瞬态响应该过程必须有一个稳定的、渐近的瞬态响应,具有时间延迟.
在可调节变量中发生阶跃变化之后,过程变量必须转变为稳定状态.
因此,这就将无控制的振荡响应的过程和不是自调整的过程(在过程中使用积分器)排除在外.
线性度和工作范围该过程必须在整个工作范围内具有线性响应.
举例来讲,当某个单元的状态发生变化时,就产生了非线性响应.
整定必须在工作范围的线性部分内进行.
这意味着,不论是在整定期间,还是在常规控制操作中,在工作范围内,非线性的影响必须是可忽略的.
但是,如果再次整定是在紧邻新工作点的区域内进行,并且在整定期间所涉及到的范围内没有出现非线性,则当工作点发生变化时,可以重新整定该过程.
如果某些静态非线性(例如阀的特征)是已知的,则建议始终使用折线对这些非线性进行补偿,以使过程特征线性化.
温度过程中的干扰诸如向邻近区域传递热量之类的干扰不得对整个温度过程影响太大.
例如,当整定挤压机各个区域时,所有区域必须同时加热.
对于与测量噪声和低频干扰有关的信息,请参考第3.
11节,第3-12页.
在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定PID温度控制3-4A5E00447393-023.
4控制器整定的阶段在整定期间,块算法要运行几个阶段.
PHASE参数指示了块当前正处于哪个阶段.
按照下列操作步骤启动整定(参见第3.
6节,第3-8页):设置TUN_ON=TRUE,准备整定控制器.
控制器从阶段0切换到阶段1.
在阶段1中等待一段时间后,或者在SP_INT参数设置一个设定值阶跃变化,或者设置TUN_ST=TRUE.
控制器输出一个由数值TUN_DLMN改变了的可调节变量,然后开始搜索拐点.
PHASE描述0无整定;自动或手动模式1准备开始整定;检查参数,等待激励,测量采样时间2实际整定:等待在稳定的控制器输出值上检测到拐点.
采样时间输入到背景数据块中.
3(1个周期)过程参数的计算.
整定前有效的控制器参数被保存.
4(1个周期)控制器设计5(1个周期)使控制器处理新的可调节变量7检查过程类型下图说明了整定的各个阶段,该整定是由于设定值从周围环境温度阶跃变化到工作点而引起的:TUN_DLMNt拐点PVPHASE=1PHASE=2tTUN_ON:由块复位SP冷过程状态暖过程状态(工作点)温度LMNLMNPHASE=7PHASE=3、4、5(每一个周期)PHASE=0PHASE=0在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定PID温度控制A5E00447393-023-5下图说明了从TUN_ST=TRUE开始的、在工作点上执行整定的各个阶段:PHASE=1PHASE=2TUN_DLMNLMNPV拐点PHASE=3、4、5(一个周期)PHASE=7温度时间工作点可调节变量工作点过程值TUN_ONTUN_STPHASE=0PHASE=0由块复位在整定结束时(参见第3.
9节,第3-11页),当块返回到阶段0并且设置了TUN_ON=FALSE时,可以通过STATUS_H参数来识别整定是否有误.
在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定PID温度控制3-6A5E00447393-023.
5准备工作SIMATIC和控制器通过输入/输出参数TUN_ON、TUN_ST或SP_INT来启动整定.
可以通过下列方法来设置参数:通过参数分配用户界面通过操作员监控设备从用户程序中只要在一个周期中写入输入/输出参数,因为FB58"TCONT_CP"会复位这些参数.
!
警告可能会发生死亡、严重人身伤害或重大财产损失.
在整定期间,MAN_ON参数无效.
其结果是,可调节变量或过程值可能会达到不可接受的极端值.
可调节变量是由整定功能设置的.
要停止整定,必须首先设置TUN_ON=FALSE.
这样MAN_ON将重新变为有效.
确保一个准稳定状态初始状况(阶段0)如果受控变量中有低频振荡,例如由于控制器参数不正确,则应在开始整定之前将控制器切换到手动模式,并等待振荡消失.
作为备选方案,可以切换到具有较柔和设置(低回路增益、高积分时间)的PI控制器.
现在必须等待,直到达到一个稳定状态;换句话说,直到过程值和可调节变量的数值都已经固定.
过程变量的渐近稳定或缓慢漂移也是允许的(准稳定状态,参见下图).
可调节变量必须恒定或在恒定平均值周围波动.
注意还应避免在即将启动整定前改变可调节变量.
当建立整定所需要的条件时,也可能会意外引起可调节变量发生变化(例如,当关闭一个炉门时)!
如果确实发生了这种情况,请至少等到过程变量开始渐进地趋向稳定状态.
不过,如果能等到暂态完全消失,则可以获得更好的控制器参数.
在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定PID温度控制A5E00447393-023-7准备整定(阶段0->1)既可以以手动模式启动整定,也可以以自动模式启动整定.
设置参数TUN_ON=TRUE.
这时FB58"TCONT_CP"准备进行整定(阶段1).
只能在稳定状态中或在临时处于稳定状态时置位TUN_ON位.
如果在置位了TUN_ON位之后准稳定状态发生了变化,则必须复位该位,并且必须通过重新置位TUN_ON位将新的准稳定状态通知给FB58"TCONT_CP".
下图说明了过程变量是如何达到稳定状态的:时间PVPHASE=1PHASE=1不能接受的非稳定状态驱动脉冲LMN过程值可调节变量可以接受的准稳定状态固定的稳定状态更好在阶段1,可调节变量发生阶跃变化之前的时间被FB58"TCONT_CP"用于计算过程变量噪声NOISE_PV、初始上升PVDT0和可调节变量的平均值(可调节变量的初始值LMN0).
注意在阶段1中,在功能块确定可调节变量的平均值和过程变量的初始上升之前,只能等待过程激励(典型值:1分钟).
在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定PID温度控制3-8A5E00447393-02在阶段1中,对控制器采样时间CYCLE和脉冲发生器采样时间CYCLE_P都进行测量,并在阶段2开始时将这两个数值写入到相关输入/输出参数中.
在没有脉冲发生器的控制模式中,CYCLE_P=CYCLE.
注意如果使用SELECT=0或1调用脉冲控制器,则在设置TUN_ON之前,必须通过参数CYCLE和CYCLE_P指定需要的比率CYCLE/CYCLE_P.
3.
6启动整定(阶段1->2)使用设定值阶跃变化,通过逼近工作点来实现整定通过改变设定值来启动整定可调节变量(LMN0+TUN_DLMN)(阶段转变1->2).
但是,只有当达到拐点时,设定值才变为有效(只有当达到拐点时控制器才切换到自动模式).
由用户负责根据允许的过程变量变化范围,选择可调节变量变化(TUN_DLMN)的大小.
TUN_DLMN的符号必须根据预期的过程变量变化来设置(考虑控制工作的方向).
设定值阶跃变化和TUN_DLMN必须合适匹配.
如果TUN_DLMN太高,则可能存在这样一种危险,即在设定值阶跃变化的75%范围内找不到拐点.
但是,TUN_DLMN必须足够高,以便过程变量可以至少达到设定值阶跃变化的22%.
否则,可能会一直停留在整定模式中(阶段2).
纠正方法:当整定功能尝试检测拐点时,减小设定值.
注意对于特别缓慢的过程,建议在整定期间设置一个比预期工作点稍微低一些的目标设定值,并监视状态位和PV(有过调危险).
只在线性范围内进行整定:某些受控过程(例如,锌和镁熔炉),在工作点之前紧靠工作点的位置有一个非线性范围(物质状态发生变化).
通过选择一个合适的设定值阶跃变化,可以将整定限制在线性范围内.
当过程变量已经超过了设定值阶跃变化(SP_INT-PV0)的75%时,整定结束.
同时,应该减小TUN_DLMN,保证在达到设定值阶跃变化的75%之前可以找到拐点.
在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定PID温度控制A5E00447393-023-9没有设定值阶跃变化时,在工作点上进行整定通过设置启动位TUN_ST,执行整定可调节变量(LMN0+TUN_DLMN)(阶段转变1->2).
当改变设定值时,只有到达拐点时(即当控制器切换到自动时),新的设定值才开始起作用.
由用户负责根据允许的过程变量变化范围,选择可调节变量变化(TUN_DLMN)的大小.
TUN_DLMN的符号必须根据预期的过程变量变化来设置(考虑控制工作的方向).
当心!
如果是通过TUN_ST来激励过程,则在75%处不会安全关闭.
当到达拐点时,整定终止.
但是,在有噪声的过程中,可能会大大超过拐点.
对操作员输入错误的保护操作员错误状态和结果注释同时置位TUN_ON和设定值阶跃变化或TUN_ST转变成阶段1,但是,整定并未启动.
SP_INT=SPold或TUN_ST=FALSE取消设定值改变.
这可以防止控制器不必要地调整到新的设定值,从而离开稳定状态的工作点.
有效的TUN_DLMN0.
1,过程类型III)中,建议注意当心事项.
如果与设定值阶跃变化相比,可调节变量的激励太高,则过程变量可能会大大过调(最大可以达到因子3).
在更高阶的过程中,如果在达到设定值阶跃变化的75%之后,仍然远没有到达拐点,则将有非常显著的过调.
除此之外,控制参数也太强.
应该弱化控制器参数,然后重复尝试.
在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定PID温度控制A5E00447393-023-13下图说明了激励太强时的过程变量过调(过程类型III):TUN_DLMNtPHASE=1PHASE=2tTUN_ON冷过程状态暖过程状态(工作点)LMNLMNPHASE=7PHASE=0SP拐点SPLMNPV整定在75%上停止PV,由未变化的LMN引起75%SP温度PHASE=0在典型的温度过程中,对于控制器参数来说,在即将到达拐点前中止整定并不是重大问题.
在重复尝试时请减少TUN_DLMN或增加设定值的阶跃变化.
原则:用于整定的可调节变量的数值必须和设定值阶跃变化相匹配.
估计时滞或阶数时出错无法正确获得时滞(STATUS_H=2x1xx或2x3xx)或阶数(STATUS_H=21xxx或22xxx).
只能继续使用估计的数值进行整定,这样将无法获得最佳的控制器参数.
重复整定,并确保过程变量中没有干扰.
注意纯PT1过程的特殊情况也通过STATUS_H=2x1xx(TU0.
6):PFAC_SP=0.
8时,控制带内的设定值阶跃变化将引起大约18%的过调.
过程类型III,PID(0.
8->0.
96):PFAC_SP=0.
8时,设定值阶跃变化的阻尼太强.
这将引起非常缓慢的响应过程.
在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定PID温度控制A5E00447393-023-17通过PFAC_SP弱化控制响应的实例过程参数:GAIN=6T1=50秒T2=5秒;控制器参数:GAIN=1.
45TI=19.
6秒过程值设定值过程值可调节变量下图给出了三次尝试,每次设定值阶跃变化都是从0到60:尝试PFAC_SP注释过调左边8:181.
0在反馈中没有比例作用;无阻尼的控制响应32%中间8:190.
8在反馈中有20%的比例作用;最优控制响应2%右边8:200.
0在反馈中有全部比例作用;阻尼太强,瞬态响应过程很长-在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定PID温度控制3-18A5E00447393-02弱化控制参数如果在闭环控制回路中产生振荡,或者在设定值阶跃变化之后有过调,则可以减小控制器GAIN(例如,减小到初始值的80%),并增加复位时间TI(例如,增加到初始值的150%).
如果连续控制器的模拟量可调节变量(LMN)通过脉冲发生器转换成二进制执行信号,则量化效应可能会引起小幅永久振荡.
可以通过扩展控制器死区DEADB_W来消除这种振荡.
改变控制参数要改变控制参数,需要遵循下列步骤:1.
通过SAVE_PAR保存当前参数.
2.
改变参数设置.
3.
测试控制响应.
如果新的参数设置比旧的设置效果还差,则可通过UNDO_PAR重新装载旧参数.
在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定PID温度控制A5E00447393-023-193.
13控制通道的并行整定邻近区域(强热力耦合)如果使用两个或多个控制器一起控制温度,例如,控制极板温度(即存在两个加热器和两个具有强热力耦合的测量过程值),则请遵循下列步骤:1.
将两个输出QTUN_RUN进行"或"运算.
2.
将两个TUN_KEEP输入和OR单元的输出互连.
3.
通过同时设置设定值阶跃变化或同时置位TUN_ST来启动两个控制器.
下图说明了如何并行整定控制器通道.
≥1QTUN_RUNTUN_KEEPTCONT_CP,DB2_TCONT_CPQTUN_RUNTUN_KEEPTCONT_CP,DB1_TCONT_CP优点:两个控制器都输出LMN0+TUN_DLMN,直到两个控制器都已经离开阶段2.
这可以避免先结束整定的控制器由于其可调节变量的变化,而篡改另一个控制器的整定结果.
当心!
达到设定值阶跃变化的75%意味着整定离开阶段2,并且输出QTUN_RUN被复位.
然而,只有当TUN_KEEP也变成0时,自动模式才启动.
邻近区域(弱热力耦合)作为一个通用规则,整定的执行过程应该反映随后进行控制时所使用的方法.
如果在生产过程中各个区域是一起工作的,从而区域之间的温度差保持相同,则在整定期间邻近区域的温度也应当增加.
整定开始时的温度差与此不相关,因为将通过初始加热对此进行补偿(->初始增加=0).
在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定PID温度控制3-20A5E00447393-02PID温度控制A5E00447393-024-14步进温度控制器FB59"TCONT_S"4.
1控制器部分4.
1.
1形成偏差信号方框图SP_INTPV_INPV_PERCRP_INPER_MODEPV_NORMPV_FAC,PV_OFFS*0,10C*0,010C%10PVPER_ONPVDEADBANDDEADB_WER+ParameterassignmentuserinterfaceParameterassignmentuserinterface,FBcallinterfaceFBcallinterface设定值分支设定值在SP_INT上以浮点数格式输入,可以是物理值,也可以是百分比值.
用于形成偏差的设定值和过程值必须具有相同的单位.
过程值选项(PVPER_ON)根据PVPER_ON,可以以外围设备(I/O)或浮点数格式采集过程值.
PVPER_ON过程值输入TRUE过程值是通过外围设备I/O模拟量(PIWxxx)在输入端PV_PER上读取的.
FALSE过程值是以浮点数格式在输入端PV_IN上采集的.
步进温度控制器FB59"TCONT_S"PID温度控制4-2A5E00447393-02过程值格式转换CRP_IN(PER_MODE)CRP_IN功能根据开关PER_MODE,依据下列规则,将外围设备值PV_PER转换成浮点数格式:PER_MODECRP_IN的输出模拟量输入类型单位0PV_PER*0.
1热电偶;PT100/NI100;标准°C;°F1PV_PER*0.
01PT100/NI100;气候°C;°F2PV_PER*100/27648电压/电流%过程值规格化PV_NORM(PF_FAC,PV_OFFS)PV_NORM功能依据下列规则计算CRP_IN的输出:"PV_NORM的输出"="CPR_IN的输出"*PV_FAC+PV_OFFS它具有下列用途:通过过程值因子PV_FAC和过程值偏移量PV_OFFS,对过程值进行修正.
将温度值规格化为百分比值需要以百分比形式输入设定值,现在必须将所测得的温度值转换成百分比值.
将百分比值规格化为温度值需要按照物理温度单位输入设定值,现在必须将所测得的电压/电流值转换成温度值.
参数的计算:PV_FAC=PV_NORM的取值范围/CRP_IN的取值范围;PV_OFFS=LL(PV_NORM)-PV_FAC*LL(CRP_IN);其中,LL是下限值.
对于缺省值(PV_FAC=1.
0和PV_OFFS=0.
0),禁止规格化.
有效的过程值在PV输出端输出.
步进温度控制器FB59"TCONT_S"PID温度控制A5E00447393-024-3过程变量规格化实例如果要输入一个百分比形式的设定值,并且要施加-20~85°C的温度范围到CRP_IN,则必须将温度范围规格化为一个百分比.
下图给出了将温度范围-20~85°C调整到内部刻度0~100%的过程:PV_NORM[%]100755025-202040608085[°c]CRP_INPV_OFFS=0-0.
9524*(-20)PV_FAC=100/(85-(-20))=0.
9524=19.
05形成偏差信号设定值和过程值之间的差值便是到达死区之前的偏差.
设定值和过程值必须具有相同的单位.
死区(DEADB_W)为抑制由于可调节变量量化所引起的小幅恒定振荡(例如,在使用PULSEGEN进行脉宽调制时),对偏差应用了死区(DEADBAND).
如果DEADB_W=0.
0,则取消激活死区.
ERSP_INT-PVER=(SP_INT-PV)-DEAD_WER=(SP_INT-PV)+DEAD_WDEADB_W步进温度控制器FB59"TCONT_S"PID温度控制4-4A5E00447393-024.
1.
2PI步进控制器算法FB59"TCONT_S"在工作时,没有定位反馈信号(参见第4.
2节,第4-5页中的方框图).
PI算法的积分作用和假设的定位反馈信号是在一个积分器(INT)中计算的,并作为反馈值,与原有的比例作用进行比较.
差值被应用于三步单元(THREE_ST)和脉冲发生器(PULSEOUT),该发生器形成阀的脉冲信号.
调整三步单元的响应阈值可以减少控制器的切换频率.
当发生设定值变化时,弱化比例作用(PFAC_SP)为防止超调,可以使用"用于设定值变化的比例因子"参数(PFAC_SP)来减弱比例作用.
通过使用PFAC_SP,可以在0.
0到1.
0的范围之内连续选择,以决定当设定值变化时比例作用的影响:PFAC_SP=1.
0:如果设定值发生变化,比例作用发挥最大作用PFAC_SP=0.
0:如果设定值发生变化,比例作用不发挥任何作用使用连续控制器时,如果电机运行时间MTR_TM相对恢复时间TA较小,并且比率TU/TA脉冲控制器",您将学习使用FB58"TCONT_CP"温度控制器控制模拟的温度过程,并在线获得PID控制器参数.
要求必须满足下列要求:您正在使用一个S7-300/400站,该站包含一个电源和一个CPU.
在您的编程设备上已安装STEP7(≥V5.
1SP3).
该编程设备已经连接到CPU.
创建一个新项目,然后复制实例步骤动作结果:1在SIMATIC管理器中,通过文件->新建.
.
.
,创建一个项目SIMATIC管理器中出现项目窗口.
2插入一个SIMATIC300或400站,以便符合硬件组态.
3在HWConfig中组态您的站,并将OB35的周期性中断优先级的周期设置为20毫秒.
4从实例项目zEn01_13_STEP7__PID-Temp中将脉冲控制器程序复制到您的站中.
程序现在已准备就绪,可下载到CPU.
5选择您的程序,然后通过PLC->下载,将其复制到CPU中.
使用入门PID温度控制5-2A5E00447393-02通过参数分配用户界面执行控制器整定步骤动作结果:1在SIMATIC管理器中双击背景数据块DB_TCONT_CP,打开参数分配工具.
参数分配工具打开.
2在"选项"下面,选择菜单命令"控制器整定".
曲线记录器和向导的第一个对话框打开.
3在曲线记录器上,检查可调节变量和过程值是否已设置完毕,然后单击"下一步".
"选择控制器类型"对话框打开.
4设置"PID参数",然后单击"下一步".
"选择过程激励类型"对话框打开.
5设置"使用设定值阶跃变化,通过逼近工作点进行整定",然后单击"下一步".
"过程激励"对话框打开.
6将工作点设置到70,可调节变量差值设置为80,然后单击"下一步".
"整定的状态和结果"对话框打开.
7当显示控制器整定结束时,单击"关闭".
向导和曲线记录器关闭.
现在,可以通过向过程施加设定值阶跃变化或干扰负载来测试这些控制器参数.
施加设定值阶跃变化步骤动作结果:1在"选项"菜单中打开曲线记录器.
曲线记录器窗口打开.
2在"选项"菜单中打开"调试"对话框.
"调试"对话框打开.
3为设定值参数输入一个大小为90的设定值阶跃变化,然后单击"发送"按钮.
曲线记录器中的设定值突然改变.
4观察过程值和可调节变量的稳定响应.
向过程施加干扰负载步骤动作结果:1在SIMATIC管理器中打开VAT_LoopControl变量表.
变量表打开.
2在"DB_PROC_P".
DISV参数上输入一个大小为30的过程干扰.
在曲线记录器中,过程值的曲线发生变化.
3观察过程值和可调节变量的稳定响应.
使用入门PID温度控制A5E00447393-025-3手动/自动切换步骤动作结果:1在"调试"对话框中切换到手动,然后单击"发送"按钮.
在曲线记录器中,可调节变量的数值保持恒定.
2为手动值设置一个不同的数值,然后单击"发送"按钮.
现在可以看到为可调节变量设置的新手动值.
3返回到自动模式,然后单击"发送"按钮.
基于曲线记录器中可调节变量的值,您可以看到控制器是如何重新以自动模式工作的.
在PID和PI参数之间切换步骤动作结果:1在"调试"对话框中切换到手动,然后单击"发送"按钮.
在曲线记录器中,可调节变量的数值保持恒定.
2在SIMATIC管理器中打开VAT_StructPar变量表,然后单击"变量监视器".
3在"调试"对话框的"PID/PI参数设置"下面,选择PI参数,然后单击"下载"按钮.
在VAT_StructPar变量表中,您可以看到PI_CON参数是如何传送给有效参数的.
4在"PID/PI参数设置"下面,选择PID参数,然后单击"下载"按钮.
在VAT_StructPar变量表中,您可以看到PID_CON参数是如何传送给有效参数的.
5返回到自动模式,然后单击"发送"按钮.
基于曲线记录器中可调节变量的值,您可以看到控制器是如何重新以自动模式工作的.
使用入门PID温度控制5-4A5E00447393-02上传和保存控制器参数步骤动作结果:1在"调试"对话框中切换到手动,然后单击"发送"按钮.
在曲线记录器中,可调节变量的数值保持恒定.
2在SIMATIC管理器中打开VAT_StructPar变量表,然后单击"变量监视器".
3单击"已保存的PID和控制带参数"选项中的"下载"按钮.
在VAT_StructPar变量表中,您可以看到PAR_SAVE参数是如何传送给有效参数的.
4改变有效参数中的数值,以便随后可以识别出已传送过数值.
5单击"PID和控制带参数"选项中的"下载"按钮.
在VAT_StructPar变量表中,您可以看到有效参数是如何传送给PAR_SAVE的.
6返回到自动模式,然后单击"发送"按钮.
基于曲线记录器中可调节变量的值,您可以看到控制器是如何重新以自动模式工作的.
PID温度控制A5E00447393-026-16温度控制器实例6.
1引言概述本章包含了温度控制器FB58"TCONT_CP"和FB59"TCONT_S"的可执行应用程序实例,并具有过程模拟.
可以在文件夹.
.
.
\STEP7\EXAMPLES中找到该实例.
要求已经建立并连接了一个S7站,该站包含电源和CPU.
在您的编程设备上已安装STEP7(V5.
1版本以上,ServicePack3).
该编程设备已经连接到CPU.
准备工作1.
通过SIMATIC管理器,在.
.
.
\STEP7\EXAMPLES文件夹中打开实例项目zEn01_13_STEP7__PID-Temp,然后将其复制到您的项目文件夹中,并以合适的名称保存(文件>另存为).
使用视图>详细信息选项,显示所有信息.
2.
在您的项目中插入一个站,以便符合硬件组态.
3.
选择一个实例程序,并将该程序复制到您的站中.
4.
通过HWConfig组态硬件.
5.
保存硬件组态,然后将其下载至CPU.
6.
将块文件夹下载至CPU.
温度控制器实例PID温度控制6-2A5E00447393-02实例代码该实例是使用STL语言编写的.
可以直接在LAD/STL/FBD编辑器中查看.
在此编辑器中,选择视图>显示"符号表达式"、"符号选择"和"注释".
如果屏幕上有足够的空间,则还可以显示"符号信息".
使用实例实例程序包含了变量声明表(VAT),通过它您可以查看和更该数值.
通过参数分配用户界面中的曲线记录器,还可以检查曲线.
修改实例可以直接将实例的代码用作用户程序,但该实例并没有针对实际过程进行过整定.
6.
2使用FB58"TCONT_CP"(脉冲控制)的实例"脉冲控制器"实例包含了一个简单控制回路,该回路包含了FB58"TCONT_CP"温度控制器,并通过PROC_P模拟温度过程.
该控制器被设置成脉冲控制器.
PROC_P代表一个具有二进制输入的3阶滞后过程.
下图给出了实例的控制回路:TCONT_CP,DB_TCONT_CPPROC_P,DB_PROC_POUTVSPQPULSEPVHEAT_P程序结构在OB35中以20毫秒为周期性中断时间调用控制器和过程块.
较慢的控制器环节的工作周期为CYCLE=400毫秒.
为获得所需精度,请选择PER_TM>CYCLE(1s).
当OB100启动时,控制器和过程的重启动位被置位.
用于控制器的脉冲发生器在OB100中激活.
温度控制器实例PID温度控制A5E00447393-026-3用于模拟温度加热区的过程块该块模拟一个典型的用于加热的温度过程,在挤压机、注塑机中的控制带或一个单独的熔炉中可能会发生这类过程.
下图给出了过程PROC_P的方框图:TM_LAG2TM_LAG3GAIN1000OUTVDISVHEAT_PAMB_TEMTM_LAG1++参数参数注释描述HEAT_P加热脉冲二进制加热输入信号DISV干扰变量GAIN过程增益TM_LAG1时间延迟1TM_LAG2时间延迟2TM_LAG3时间延迟3AMB_TEM环境温度OUTV输出变量控制带的温度二进制输入信号被转换成连续的浮点数数值(0或100).
在与干扰变量相加并和过程增益相乘以后,过程值将穿过三个1阶滞后单元.
最后,再加上环境温度的值.
如果控制器是通过COM_RST=TRUE初始化的,则输出变量将被设置成OUTV=DISV*GAIN+AMB_TEM.
温度控制器实例PID温度控制6-4A5E00447393-02操作员监控您可以在VAT_LoopControl变量表中进行操作员输入.
下列屏幕画面列出了VAT_LoopControl变量表:控制器可以在MAN_ON开关上切换到手动模式.
手动值则可以在MAN上设置.
温度控制器实例PID温度控制A5E00447393-026-5在CPU上执行暖启动之后,控制器将处于手动,并且加热被关闭.
如果要整定控制器,可置位TUN_ON位,并在SP上输入一个设定值.
可以在PHASE参数上监视整定过程.
整定结果可以在状态字STATUS_H和STATUS_D上看到.
将实例程序投入运行要将实例程序投入运行,需要遵循下列步骤:1.
将实例程序复制到CPU.
2.
在HWConfig中,将OB35的周期设置为20毫秒.
如果在周期性中断级中发生时间错误,则必须延长周期.
这时,仿真的运行将更加缓慢.
当您控制实际过程时,OB35的周期必须和DB_PROC_P的采样时间CYCLE_P或CYCLE相匹配.
下列屏幕画面说明了如何使用FB58进行控制器整定:13设定值过程值可调节变量缩放过程值zEn此屏幕画面显示了从环境温度20°C加热到工作点(70°C)时的控制器整定.
在此之后,将通过控制带控制设定值阶跃变化.
在90°C的新工作点上,重新使用负的可调节变量激励来整定控制器.
温度控制器实例PID温度控制6-6A5E00447393-026.
3具有短脉冲发生器采样时间的FB58"TCONT_CP"的实例这里所描述的两个实例等同于第6.
2节中描述的"脉冲控制器"实例.
唯一的差别在于下面将要讲述的调用机制.
FB58"TCONT_CP"块包含这样一种机制,它允许以自己的大强度计算来处理控制器环节,并允许将整定转移到OB1或更慢的周期性中断OB(例如OB32:1秒)中.
当您的CPU已经负载很重,而您又需要很高的精度,并因此需要将CYCLE_P减小到CYCLE时,可以使用这种机制.
"脉冲控制器OB35、OB1"实例适用于S7-300,因为只有一个周期性中断级可用.
下图给出了S7-300上具有短脉冲发生器采样时间的块调用:OB1(自由周期)A"DB_TCONT_CP".
QC_ACTJCNM001CallTCONT_CP,DB_TCONT_CP.
.
.
SELECT=1,.
.
.
M001:NOP0OB35(例如,20ms)CallTCONT_CP,DB_TCONT_CP.
.
.
SELECT=2,.
.
.
"脉冲控制器OB35、OB32"实例适用于S7-400,因为有几个周期性中断级可用.
下图给出了S7-400上具有短脉冲发生器采样时间的块调用:OB32(例如,1s)CallTCONT_CP,DB_TCONT_CP.
.
.
SELECT=3,.
.
.
OB35(例如,20ms)CallTCONT_CP,DB_TCONT_CP.
.
.
SELECT=2,.
.
.
温度控制器实例PID温度控制A5E00447393-026-76.
4使用FB58"TCONT_CP"(连续控制)的实例"连续控制器"实例包含了一个简单控制回路,该回路包含了FB58"TCONT_CP"温度控制器,并通过PROC_P模拟温度过程.
该控制器被设置为连续控制器.
PROC_C代表一个具有模拟量输入的3阶滞后过程.
下图给出了实例的控制回路:TCONT_CP、DB_TCONT_CPPROC_C、DB_PROC_COUTVSPLMNPVINV程序结构在OB35中以100毫秒为周期性中断时间调用控制器和过程块.
当OB100启动时,控制器和过程的重启动位被置位.
用于模拟温度加热区的过程块该块模拟一个典型的用于加热的温度过程,在挤压机、注塑机中的控制带或一个单独的熔炉中可能会发生这类过程.
下图是受控系统PROC_C的方框图:TM_LAG1TM_LAG2DISVGAINTM_LAG3OUTVAMB_TEMINV++温度控制器实例PID温度控制6-8A5E00447393-02参数参数注释描述INV输入变量控制器的可调节变量的值DISV干扰变量GAIN过程增益TM_LAG1时间延迟1TM_LAG2时间延迟2TM_LAG3时间延迟3AMB_TEM环境温度OUTV输出变量控制带的温度在与模拟量输入信号和负载(干扰变量)相加,然后与过程增益相乘之后,过程变量将穿过三个1阶时间滞后环节.
最后,再加上环境温度的值.
如果控制器是通过COM_RST=TRUE初始化的,则输出变量将被设置成OUTV=(INV+DISV)*GAIN+AMB_TEM.
温度控制器实例PID温度控制A5E00447393-026-9操作员监控您可以在VAT_LoopControlC变量表中进行操作员输入.
温度控制器实例PID温度控制6-10A5E00447393-02控制器可以在MAN_ON开关上切换到手动模式.
手动值则可以在MAN上设置.
在CPU上执行暖启动之后,控制器将处于手动模式,并且加热被关闭.
如果要整定控制器,则请置位TUN_ON位,并在SP上输入一个设定值.
可以在PHASE参数上监视整定过程.
整定结果可以在状态字STATUS_H和STATUS_D上看到.
将实例程序投入运行要将实例程序投入运行,需要遵循下列步骤:1.
将实例程序复制到CPU.
2.
如果OB35的缺省周期(100毫秒)不再存在,则在HWConfig中将OB35的周期设置为100毫秒.
如果在周期性中断优先级中发生时间错误,则必须延长周期.
这时,仿真的运行将更加缓慢.
当您控制实际过程时,OB35的周期必须和DB_PROC_CP和DB_PROC_C的采样时间CYCLE相匹配.
3.
为运行控制器整定,请将TUN_DLMN设置为20%.
下列屏幕画面说明了如何使用TCONT_CP进行控制器整定:13设定值过程值可调节变量缩放过程值zEn此屏幕画面显示了从环境温度20°C加热到工作点(60°C)时的控制器整定.
此后,将在控制带内产生一个从60°C到85°C的设定值阶跃变化.
可以通过将PFAC_SP从0.
8减小到0.
6来消除过调.
温度控制器实例PID温度控制A5E00447393-026-116.
5使用FB59"TCONT_S"(步进控制器)的实例"步进控制器"实例包含一个简单控制回路,该回路包含了一个PI步进控制器和一个三阶滞后环节,具有集成执行器,可作为温度过程的模型.
下图给出了实例的控制回路:TCONT_S,DB_TCONT_SDB_PROC_sOUTVSPQLMNUPPVINV_DOWNQLMNDNINV_UPPROC_S,程序结构控制器和过程是在OB35中调用的.
当OB100启动时,控制器和过程的重启动位被置位.
用于模拟温度过程的过程块该块模拟一个具有3阶时间延迟的过程.
为温度过程选择有大、小时间常数(TM_LAG1=10*TM_LAG2和TM_LAG3=0s)的2阶时间延迟响应.
下图是带有执行器的受控过程PROC_S的方框图:TM_LAG1TM_LAG2DISVGAINTM_LAG3OUTVMTR_TMLMNR_HLMLMNR_LLMLMNRQLMNR_HSQLMNR_LSINV_UPINV_DOWNAMB_TEM++温度控制器实例PID温度控制6-12A5E00447393-02参数参数注释描述INV_UP输入变量增加INV_DOWN输入变量减小DISV干扰变量GAIN过程增益MTR_TM电机启动时间LMNR_HLM执行器数值上限LMNR_LLM执行器数值下限TM_LAG1时间延迟1TM_LAG2时间延迟2在温度过程中:TM_LAG1=10.
.
.
100*TM_LAG2)TM_LAG3时间延迟3在温度过程中:=0AMB_TEM环境温度OUTV输出变量温度LMNR定位反馈信号QLMNR_HS上限停止信号QLMNR_LS下限停止信号根据输入信号INV_UP和INV_DOWN,由积分器来计算定位反馈信号LMNR.
定位反馈信号的限值为LMNR_HLM和LMNR_LLM.
当达到限值时,限值停止信号QLMNR_HS或QLMNR_LS将被置位.
在与干扰变量相加,然后与过程增益相乘之后,过程值将穿过三个1阶滞后单元.
如果控制器是通过COM_RST=TRUE初始化的,则输出变量将被设置成OUTV=(LMNR+DISV)*GAIN+AMB_TEM.
温度控制器实例PID温度控制A5E00447393-026-13操作员监控您可以在VAT_LoopControlS变量表中进行操作员输入.
控制器可以在LMNS_ON开关上切换到手动模式.
在CPU上执行暖启动之后,控制器将处于手动状态.
如果置位了LMNS_ON,则在手动模式中,可以在输入LMNUP或LMNDN上控制输出QLMNUP或QLMNDN.
温度控制器实例PID温度控制6-14A5E00447393-02将实例程序投入运行要将实例程序投入运行,需要遵循下列步骤:1.
将实例程序复制到CPU.
2.
在HWConfig中,将OB35的周期设置为20毫秒.
如果在周期性中断级中发生时间错误,则必须延长周期.
这时,仿真的运行将更加缓慢.
当您控制实际过程时,OB35的周期必须和FB59"TCONT_S"的采样时间相匹配.
下列屏幕画面说明了如何使用TCONT_S进行控制器整定:13Z设定值过程值可调节变量缩放过程值zEn上图首先显示了一个从20°C到36°C的设定值阶跃变化.
没有达到可调节变量限值,温度过调大约是5°C(30%).
随着后来设定值发生从36°C到70°C的阶跃变化,达到了可调节变量的上限.
这避免了过程变量的过调.
如果还要避免小的设定值变化引起过调,则必须减小PFAC_SP(例如,从1.
0减小到0.
8).
PID温度控制A5E00447393-02A-1A附录A.
1技术规范下表给出了温度功能块需要的存储空间:块名称FB编号装载存储器要求工作存储器要求本地数据TCONT_CPFB5810866个字节9910个字节144TCONT_SFB592282个字节1966个字节64背景数据块装载存储器要求工作存储器要求TCONT_CP的背景数据块1068个字节532个字节TCONT_S的背景数据块298个字节134个字节A.
2执行时间块名称FB编号组态执行时间(以毫秒为单位)CPU314执行时间(以毫秒为单位)CPU416TCONT_CPFB58具有典型参数设置的连续控制器4.
70.
14TCONT_CPFB58具有典型参数设置+控制器整定的连续控制器6.
20.
19TCONT_CPFB58只处理脉冲发生器0.
870.
025TCONT_SFB59具有典型参数设置的步进控制器2.
80.
095测量时使用的设备:CPU314:6ES7314-1AE84-0AB0;0.
3ms/kAWCPU416:6ES7416-1XJ02-0AB0;0.
08ms/kAW附录PID温度控制A-2A5E00447393-02A.
3DB分配A.
3.
1FB58"TCONT_CP"的背景数据块参数:地址参数声明数据类型取值范围初始值描述0.
0PV_ININPUTREAL取决于所使用的传感器0.
0过程变量输入可以在"过程变量输入"输入端设置初始值,或者也可以连接到浮点数格式的外部过程变量上.
4.
0PV_PERINPUTINT0外围设备过程变量外围设备I/O格式的过程变量连接到控制器的"外围设备过程变量"输入端.
6.
0DISVINPUTREAL0.
0干扰变量对于前馈控制,干扰变量连接到"干扰变量"输入端.
10.
0INT_HPOSINPUTBOOLFALSE积分作用保持在正方向积分作用的输出可以锁定在正方向.
为此,INT_HPOS输入端必须设置成TRUE.
在级联控制中,主控制器的INT_HPOS互连到次级控制器的QLMN_HLM.
10.
1INT_HNEGINPUTBOOLFALSE积分作用保持在负方向积分作用的输出可以锁定在负方向.
为此,INT_HNEG输入端必须设置成TRUE.
在级联控制中,主控制器的INT_HNEG互连到次级控制器的QLMN_LLM.
附录PID温度控制A5E00447393-02A-3地址参数声明数据类型取值范围初始值描述12.
0SELECTINPUTINT0-30调用PID和脉冲发生器的选项如果激活了脉冲发生器,则有几种方法可用于调用PID算法和脉冲发生器:SELECT=0:在一个快速周期性中断级中调用控制器,并处理PID算法和脉冲发生器.
SELECT=1:在OB1中调用控制器,并且只处理PID算法.
SELECT=2:在一个快速周期性中断级中调用控制器,并只处理脉冲发生器.
SELECT=3:在一个慢速周期性中断级中调用控制器,并只处理PID算法.
14.
0PVOUTPUTREAL取决于所使用的传感器0.
0过程变量有效的过程变量在"过程变量"输出端输出.
18.
0LMNOUTPUTREAL0.
0可调节变量可调节变量的有效值以浮点数格式,在"可调节变量"输出端输出.
22.
0LMN_PEROUTPUTINT0外围设备操作可调节变量外围设备格式的可调节变量值连接到控制器的"外围设备操作可调节变量"输出端.
24.
0QPULSEOUTPUTBOOLFALSE输出脉冲信号可调节变量的值是在QPULSE输出端调制的输出脉冲宽度.
24.
1QLMN_HLMOUTPUTBOOLFALSE达到可调节变量的上限可调节变量的值始终限制在上限和下限范围之内.
当超过了上限时,通过QLMN_HLM输出端进行指示.
附录PID温度控制A-4A5E00447393-02地址参数声明数据类型取值范围初始值描述24.
2QLMN_LLMOUTPUTBOOLFALSE达到可调节变量的下限可调节变量的值始终限制在上限和下限范围之内.
当超过了下限时,通过QLMN_LLM输出端进行指示.
24.
3QC_ACTOUTPUTBOOLTRUE下一个循环周期,连续控制器继续工作该参数指示在下一个块调用时是否执行连续控制器环节(只有当SELECT具有数值0或1时才相关).
26.
0CYCLEINPUT/OUTPUTREAL≥0.
001秒0.
1秒连续控制器的采样时间[秒]在此设置PID算法的采样时间.
调谐器在阶段1中计算采样时间,然后将其输入到CYCLE中.
30.
0CYCLE_PINPUT/OUTPUTREAL≥0.
001秒0.
02秒脉冲发生器的采样时间[秒]在该输入端,输入脉冲发生器环节的采样时间.
FB58"TCONT_CP"在阶段1中计算采样时间,然后将其输入到CYCLE_P.
34.
0SP_INTINPUT/OUTPUTREAL取决于所使用的传感器0.
0内部设定值"内部设定值"输入端用于指定一个设定值.
38.
0MANINPUT/OUTPUTREAL0.
0手动值"手动值"输入端用于指定一个手动值.
在自动模式中,它被改成可调节变量.
42.
0COM_RSTINPUT/OUTPUTBOOLFALSE完全重启动该块有一个初始化例行程序,当COM_RST输入端被置位时执行该例行程序.
42.
1MAN_ONINPUT/OUTPUTBOOLTRUE手动操作打开如果"手动操作打开"输入被置位,则中断控制回路.
MAN手动值被设置为可调节变量的值.
附录PID温度控制A5E00447393-02A-5内部参数地址参数声明数据类型取值范围初始值描述44.
0DEADB_WINPUTREAL取决于所使用的传感器0.
0死区宽度偏差通过死区.
"死区宽度"输入决定死区大小.
48.
0I_ITLVALINPUTREAL0到100%0.
0积分作用的初始化值积分作用的输出可以在I_ITL_ON输入端上设置.
该初始化值用于"积分作用的初始化值"输入.
在重启动期间,COM_RST=TRUE,积分作用被设置成初始值.
52.
0LMN_HLMINPUTREAL>LMN_LLM100.
0可调节变量上限可调节变量的值始终限制在上限和下限范围之内.
"可调节变量上限"输入指定了上限.
56.
0LMN_LLMINPUTREAL=2).
212.
0T_P_INFOUTPUTREAL0.
0到拐点的时间[秒]从过程激发到拐点所经历的时间.
216.
0P_INFOUTPUTREAL取决于所使用的传感器0.
0拐点处的PV-PV0从过程激发到拐点处,过程变量发生的变化.
220.
0LMN0OUTPUTREAL0到100%0.
0整定开始时的可调节变量在阶段1中检测(平均值).
224.
0PV0OUTPUTREAL取决于所使用的传感器0.
0整定开始时的过程值228.
0PVDT0OUTPUTREAL0.
0整定开始时PV的变化率[1/s]采用有符号数.
232.
0PVDTOUTPUTREAL0.
0PV的当前变化率[1/s]采用有符号数.
236.
0PVDT_MAXOUTPUTREAL0.
0每秒钟PV的最大变化率[1/s]拐点处过程变量的最大变化率(采用有符号数,始终大于0),用于计算TU和KIG.
240.
0NOI_PVDTOUTPUTREAL0.
0PVDT_MAX中的噪声比率,采用%形式噪声的比例越高,控制参数的精度就越低(越不积极).
244.
0NOISE_PVOUTPUTREAL0.
0PV中的绝对噪声阶段1中最大和最小过程变量的差值.
248.
0FIL_CYCOUTPUTINT1.
.
.
10241均值过滤器的周期数过程变量取FIL_CYC个周期的平均值.
如果需要,FIL_CYC可以自动从1增加到最大值1024.
附录PID温度控制A-12A5E00447393-02地址参数声明数据类型取值范围初始值描述250.
0POI_CMAXOUTPUTINT2拐点后的最大周期数该时间用于在测量噪声存在的情况下,找到更进一步的(或者说,更好的)拐点.
只有在此时间过后,整定才结束.
252.
0POI_CYCLOUTPUTINT0拐点后的周期数附录PID温度控制A5E00447393-02A-13A.
3.
2FB59"TCONT_S"的背景数据块参数:地址参数声明数据类型取值范围初始值描述0.
0CYCLEINPUTREAL≥0.
0010.
1秒步进控制器的采样时间[秒]在该输入端,输入控制器的采样时间.
4.
0SP_INTINPUTREAL取决于所使用的传感器0.
0内部设定值"内部设定值"用于指定一个设定值.
8.
0PV_ININPUTREAL取决于所使用的传感器0.
0过程变量输入可以在"过程变量"输入端设置初始值,或者也可以连接到浮点数格式的外围设备过程变量上.
12.
0PV_PERINPUTINT0外围设备过程变量外围设备I/O格式的过程变量连接到控制器的"外围设备过程变量"输入端.
14.
0DISVINPUTREAL0.
0干扰变量对于前馈控制,干扰变量连接到"干扰变量"输入端.
18.
0LMNR_HSINPUTBOOLFALSE反复调节值的上限信号信号"阀在上限处停止"连接到"位置反馈信号的上限停止信号".
LMNR_HS=TRUE:阀在上限值处停止.
附录PID温度控制A-14A5E00447393-02地址参数声明数据类型取值范围初始值描述18.
1LMNR_LSINPUTBOOLFALSE反复调节值的下限信号信号"阀在上限处停止"连接到"位置反馈信号的上限停止信号"输入端LMNR_LS=TRUE:阀在下限停止.
18.
2LMNS_ONINPUTBOOLTRUE调节信号打开控制器输出信号的处理在"调节信号打开"输入端上设置为手动.
18.
3LMNUPINPUTBOOLFALSE调节信号增大当控制器输出信号设置为手动时,QLMNUP输出信号施加到"调节信号增大"输入上.
18.
4LMNDNINPUTBOOLFALSE调节信号减小当控制器输出信号设置为手动时,QLMNDN输出信号施加到"调节信号减小"输入上.
20.
0QLMNUPOUTPUTBOOLFALSE调节信号增大如果"调节信号增大"输出被置位,则阀将打开.
20.
1QLMNDNOUTPUTBOOLFALSE调节信号减小如果"调节信号减小"输出被置位,则阀将关闭.
22.
0PVOUTPUTREAL0.
0过程变量有效的过程变量在"过程变量"输出端输出.
26.
0EROUTPUTREAL0.
0偏差信号有效的偏差在"偏差信号"输出端输出.
30.
0COM_RSTINPUT/OUTPUTBOOLFALSE完全重启动该块有一个初始化例行程序,当COM_RST输入端被置位时执行该例行程序.
附录PID温度控制A5E00447393-02A-15内部参数地址参数声明数据类型取值范围初始值描述32.
0PV_FACINPUTREAL1.
0过程变量因子"过程变量因子"输入和"过程值"相乘.
该输入用于调整过程变量的范围.
36.
0PV_OFFSINPUTREAL取决于所使用的传感器0.
0过程变量偏移量"过程变量偏移量"输入与"过程变量"相加.
该输入用于调整过程变量的范围.
40.
0DEADB_WINPUTREAL≥0.
00.
0死区宽度偏差通过死区.
"死区宽度"输入决定死区的大小.
44.
4PFAC_SPINPUTREAL0.
0-1.
01.
0用于设定值变化的比例因子[0.
.
1]当有设定值变化时,PFAC_SP指定有效的比例P作用.
它的设置范围是0到1.
1:如果设定值发生变化,则比例P作用具有全部效果.
0:如果设定值发生变化,比例P作用没有任何效果.
48.
0GAININPUTREAL%/物理单位2.
0比例增益"比例增益"输入用于指定控制器增益.
可以通过给GAIN一个负号来反转控制方向.
52.
0TIINPUTREAL≥0.
0秒40.
0秒复位时间[秒]"复位时间"输入(积分时间)决定了积分作用响应.
56.
0MTR_TMINPUTREAL≥CYCLE30秒电机启动时间阀从限停到限停的运行时间在"电机启动时间"参数中输入.
60.
0PULSE_TMINPUTREAL≥0.
0秒0.
0秒最小脉冲时间[秒]可使用"最小脉冲时间"参数设置最小脉冲时间.
64.
0BREAK_TMINPUTREAL≥0.
0秒0.
0秒最小断开时间[秒]可使用"最小断开时间"参数设置最小断开时间.
附录PID温度控制A-16A5E00447393-02地址参数声明数据类型取值范围初始值描述68.
0PER_MODEINPUTINT0、1、20外围设备模式可以在这个开关上输入I/O模块的类型.
输入PV_PER上的过程变量在PV输出上被规格化成°C.
PER_MODE=0:标准PER_MODE=1:气候PER_MODE=2:电流/电压70.
0PVPER_ONINPUTBOOLFALSE外围设备过程变量打开如果想从I/O中读取过程变量,则PV_PER输入必须连接到I/O,并且"外围设备过程变量"输入必须置位.
附录PID温度控制A5E00447393-02A-17A.
4整定期间可能出现的消息列表STATUS_H描述纠正方法0缺省或(还)没有新的控制器参数.
10000整定已结束,并且已经找到合适的控制器参数2xxxx整定已结束,但控制器参数还不确定2xx2x还未到达拐点(只是已经通过设定值阶跃变化进行了激励)如果控制器是振荡的,则弱化控制器参数,并使用一个较小的可调节变量差值TUN_DLMN重复尝试.
2x1xx估计偏差(TU10在更好的条件下重复尝试3xxxx由于参数设置不好,整定在阶段1终止30002有效可调节变量差值1.
5,过程类型I200N_PTN>1.
9,过程类型II(中间范围)310N_PTN>=2.
1,过程类型III,快速320N_PTN>2.
6,过程类型III111、122、201、311、321在阶段7修正参数.
附录PID温度控制A-18A5E00447393-02PID温度控制A5E00447393-02B-1B缩写和缩略语缩写/缩略语解释BREAK_TM最小断开时间[秒]COM_RST重启动CON_ZONE控制带宽度CONZ_ON激活控制带CYCLE采样时间[秒]CYCLE_P脉冲发生器的采样时间[秒]D_F微分因子DEADB_W死区宽度DISV干扰变量ER错误FIL_CYC均值过滤器的周期数GAIN控制器增益GAIN_P过程增益I_ITL_ON设置积分作用I_ITLVAL积分作用的初始值INT_HNEG功能块在负方向进行积分运算INT_HPOS功能块在正方向进行积分运算KIG可调节变量从0变化到100%时最大的过程值上升速率[1/s]LMN可调节变量的值LMN_D微分作用LMN_FAC可调节变量因子LMN_HLM可调节变量上限LMN_I积分作用LMN_LLM可调节变量下限LMN_OFFS可调节变量偏移量LMN_P比例作用LMN_PER外围设备操作可调节变量LMN0整定开始时的可调节变量LMNDN驱动信号减小LMNR_HS位置反馈信号的上限停止信号缩写和缩略语PID温度控制B-2A5E00447393-02缩写/缩略语解释LMNR_LS位置反馈信号的下限停止信号LMNS_ON为驱动信号激活手动模式LMNUP驱动信号增大LOAD_PID装载整定后的PID参数MAN手动值MAN_ON激活手动模式MTR_TM电机启动时间[秒]N_PTN处理顺序NOI_PVDTPVDT_MAX中的噪声比率,采用%形式NOISE_PV过程值中的绝对噪声P_B_TM最小脉冲/最小断开时间[秒]P_INF拐点处的过程值–PV0PAR_SAVE保存的PID控制器参数PER_MODE外围设备模式PER_TM脉冲重复周期[秒]PFAC_SP用于设定值变化的比例因子PHASE控制器整定的阶段指示器PI_CONPI控制器参数PID_CONPID控制器参数PID_ON激活PID模式POI_CMAX拐点后的最大周期数POI_CYCL拐点后的周期数PULSE_ON激活脉冲发生器PULSE_TM最小脉冲时间[秒]PV实际值PV_FAC过程值因子PV_IN过程值输入PV_OFFS过程值偏移量PV_PER外围设备过程值PV0整定开始时的过程值PVDT当前的过程值上升速率[1/s]PVDT_MAX每秒钟过程值的最大变化量[1/s]PVDT0整定开始时的过程值上升率[1/s]PVPER_ON激活外围设备过程值QC_ACT将在下一次调用处理连续控制器动作QLMN_HLM达到可调节变量的上限QLMN_LLM达到可调节变量的下限缩写和缩略语PID温度控制A5E00447393-02B-3缩写/缩略语解释QLMNDN驱动信号减少QLMNUP驱动信号增大QPULSE脉冲输出QTUN_RUN整定已激活(阶段2)SAVE_PAR保存当前控制器参数SELECT为PID和脉冲发生器选择调用SP_INT内部设定值STATUS_D控制器整定的状态控制器设计STATUS_H控制器整定的状态加热T_P_INF到拐点处的时间[秒]TA过程的时间响应(恢复时间)[秒]TD微分时间常数[秒]TI积分时间常数或复位时间[秒]TM_LAG_PPTN模型的时间常数[秒]TU过程的时间延迟(延迟时间)[秒]TUN_DLMN用于过程激励的可调节变量增量TUN_KEEP保持整定模式TUN_ON激活控制器整定TUN_ST启动控制器整定UNDO_PAR撤消控制器参数更改缩写和缩略语PID温度控制B-4A5E00447393-02PID温度控制A5E00447393-02索引-1索引字母CYCLE·2-15CYCLE_P2-15,2-17FB58"TCONT_CP"PID算法·2-4PID算法方框图·······2-4,2-9,2-12,3-2,3-4,3-5保存控制器参数·2-9可调节变量规格化2-8可调节变量计算·····2-9,2-12,3-2,3-4,3-5可调节变量限制值2-8初始化2-14,2-15,2-18方框图2-13方框图保存和重新装载控制器参数2-9过程值格式转换·2-2过程值规格化2-2过程值规格化,实例·2-3过程值选项·2-1积分器2-5结构略图·1-3控制·2-6控制器采样时间·2-15,2-16控制器整定·3-1冷却过程·1-3脉冲发生器·2-11脉冲发生器的采样时间2-15描述·1-4偏差形成·2-1,2-3偏差形成方框图·2-1前馈控制·2-6弱化比例作用2-5设定值分支·2-1实例·6-2,6-6,6-7手动值处理·2-7死区·2-3应用·1-3重新装载控制器参数·2-9准备·3-6FB59"TCONT_S"1-4PI步进控制器算法·4-4采样时间·4-7初始化·4-7方框图·4-5过程值规格化·4-2过程值选项4-1过程值转换4-2描述1-4偏差形成·4-1,4-3设定值分支4-1死区4-3应用1-4PI步进控制器算法·4-4前馈控制·4-4PULSEGEN·2-11C产品结构·1-1G干扰3-3工作范围·3-3过程类型·3-2检查3-10K控制6-1控制模式中的微调·3-16控制器采样时间2-15,2-16,4-7控制器整定3-1改进3-16阶段3-4结果3-11启动3-8强热力耦合3-19弱热力耦合3-19停止3-11问题3-12索引PID温度控制索引-2A5E00447393-02L冷却·1-3冷却过程1-3M脉冲发生器·2-11脉冲发生器的采样时间·2-15脉宽调制2-11R软件安装·1-1S使用FB58"TCONT_CP"的实例·6-2,6-6,6-7使用FB59"TCONT_S"的实例6-11使用入门·5-1瞬态响应·3-3X线性度·3-3Z自述文件·1-2
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SiemensAGBereichAutomationandDrivesGeschaeftsgebietIndustrialAutomationSystemsPostfach4848,D-90327Nuernberg免责声明我们已检查过本手册中的内容与所描述的硬件和软件相符.
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PID温度控制A5E00447393-02iii前言手册目的当使用标准库>PID控制中的温度控制器块时,本手册可为您提供支持.
本手册将帮助您熟悉控制器功能块的功能,特别是控制器的整定和用户界面的使用,用户可在该用户界面中设置功能块的参数.
功能块和用户界面都有在线帮助,可在设置功能块参数时,为您提供支持.
本手册是针对可编程控制器的编程、组态、调试和维修人员编写的.
我们建议您多花一点时间学习第6章中的"温度控制器实例".
这些实例将帮助您快速、清楚地理解温度控制器的应用.
基本知识要求为理解本手册,用户应熟知自动化工程技术,并了解闭环控制的基本原理.
还应能熟练使用装有Windows95/98/NT/2000或Me操作系统的计算机或类似工具(例如,编程设备).
由于PID温度控制是与STEP7基本软件配合使用的,用户还应熟悉基本软件的使用方法,如"使用STEP7V5.
1编程"手册所述.
手册范围本手册适用于STEP7编程软件V5.
1版本,ServicePack3和更高版本中的标准库>PID控制中的温度控制器.
前言PID温度控制ivA5E00447393-02STEP7文档数据包本手册是STEP7基本信息文档数据包的一部分.
手册目的订货号STEP7基本信息,包括使用STEP7V5.
1使用入门使用STEP7V5.
1编程组态硬件和通讯连接,STEP7V5.
1从S5到S7,变频器手册供技术人员参考的基本信息,描述了通过STEP7和S7-300/400实现控制任务的方法.
6ES7810-4CA05-8BA0STEP7参考,包括用于S7-300/400的梯形图(LAD)/功能块图(FBD)/语句表(STL)手册用于S7-300/400的标准和系统功能提供了参考信息,并描述编程语言LAD、FBD和STL、标准和系统功能,扩充了STEP7基本信息的范围.
6ES7810-4CA05-8BR0电子手册PID温度控制本手册描述了标准库>PID控制中的温度控制器.
STEP7软件包的一部分在线帮助系统目的订货号关于STEP7的帮助信息以在线帮助的形式,提供使用STEP7编程和组态硬件的基本信息.
STEP7软件包的一部分参考帮助系统,用于LAD/FBD/STLSFB/SFC组织块PID温度控制上下文相关的参考信息STEP7软件包的一部分SIMATICS7中的更多闭环控制产品SIMATICS7用户手册:标准PID控制、模块化PID控制、PID自整定器、FM355/455PID控制JürgenMüller,"RegelnmitSIMATIC-PraxisbuchfürRegelungenmitSIMATICS7undPCS7"("用SIMATIC控制–用SIMATICS7和PCS7控制的实践手册"),由MCIPublicis出版社出版发行ISBN3-89578-147-9(仅提供德语版本)前言PID温度控制A5E00447393-02v更多技术支持如果有任何技术问题,请联系西门子代表或代理商.
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comInternet上的SIMATIC文档可以在Internet上免费获得文档:http://www.
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前言PID温度控制viA5E00447393-02A&D技术支持遍布世界各处,24小时服务:北京纽伦堡约翰逊城全球(纽伦堡)技术支持每年365天,每天24小时电话:+49(180)5050-222传真:+49(180)5050-223电子邮件:adsupport@siemens.
com格林威治标准时间(GMT):+1:00欧洲/非洲(纽伦堡)许可证当地时间:星期一到星期五,上午8:00到下午5:00电话:+49(180)5050222传真:+49(180)5050223电子邮件:adsupport@siemens.
com格林威治标准时间(GMT):+1:00美国(约翰逊城)技术支持和授权中心当地时间:星期一到星期五,上午8:00到下午5:00电话:+1(423)2622522传真:+1(423)2622289电子邮件:simatic.
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com格林威治标准时间(GMT):-5:00亚洲/澳洲(北京)技术支持和授权中心当地时间:星期一到星期五,上午8:00到下午5:00电话:+861064757575传真:+861064747474电子邮件:adsupport.
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com格林威治标准时间(GMT):+8:00SIMATIC热线和授权热线的语言通常是德语和英语.
前言PID温度控制A5E00447393-02vii互联网服务与支持除文档以外,还在英特网上在线提供了专业技术信息,网址如下:http://www.
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com/automation/service&support可在其中查找下列内容:公司简讯,不断提供产品的最新信息.
相应文档资料,可通过"服务和支持"中的搜索功能查找.
论坛,世界各地的用户和专家可以在此交流经验.
当地自动化和驱动办事处.
在"服务"页面下提供了关于现场服务、维修、备件等信息.
前言PID温度控制viiiA5E00447393-02PID温度控制A5E00447393-02ix目录1引言1-11.
1FB58"TCONT_CP"1-31.
2FB59"TCONT_S"1-42连续温度控制器FB58"TCONT_CP"2-12.
1控制器部分.
2-12.
1.
1形成偏差信号2-12.
1.
2PID算法.
2-42.
1.
3计算可调节变量.
2-62.
1.
4保存和重新装载控制器参数2-92.
2脉冲发生器PULSEGEN(PULSE_ON)2-112.
3方框图.
2-132.
4在用户程序中包含功能块2-142.
4.
1调用控制器块2-142.
4.
2无脉冲发生器的调用(连续控制器)2-152.
4.
3具有脉冲发生器的调用(脉冲控制器)2-152.
4.
4初始化.
2-183在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定3-13.
1引言.
3-13.
2过程类型3-23.
3应用领域3-33.
4控制器整定的阶段.
3-43.
5准备工作3-63.
6启动整定(阶段1->2)3-83.
7搜索拐点(阶段2)和计算控制参数(阶段3、4、5)3-103.
8检查过程类型(阶段7)3-103.
9整定结果3-113.
10整定被操作员停止.
3-113.
11出错状况和纠正方法3-123.
12控制模式中的手动微调.
3-163.
13控制通道的并行整定3-194步进温度控制器FB59"TCONT_S"4-14.
1控制器部分.
4-14.
1.
1形成偏差信号4-14.
1.
2PI步进控制器算法4-44.
2方框图.
4-54.
3在用户程序中包含功能块4-64.
3.
1调用控制器块4-64.
3.
2采样时间4-74.
3.
3初始化.
4-75使用入门5-1目录PID温度控制xA5E00447393-026温度控制器实例6-16.
1引言.
6-16.
2使用FB58"TCONT_CP"(脉冲控制)的实例.
6-26.
3具有短脉冲发生器采样时间的FB58"TCONT_CP"的实例.
6-66.
4使用FB58"TCONT_CP"(连续控制)的实例.
6-76.
5使用FB59"TCONT_S"(步进控制器)的实例.
6-11A附录A-1A.
1技术规范A-1A.
2执行时间A-1A.
3DB分配.
A-2A.
3.
1FB58"TCONT_CP"的背景数据块.
A-2A.
3.
2FB59"TCONT_S"的背景数据块A-13A.
4整定期间可能出现的消息列表.
A-17B缩写和缩略语B-1索引PID温度控制A5E00447393-021-11引言"PID温度控制"的产品结构PID温度控制S7-300/400参数分配.
功能块FB58"TCONT_CP"FB59"TCONT_S"电子手册实例在线帮助参数分配用户接口在安装了STEP7之后,STEP7PID温度控制的各个组成部分就存在于下列文件夹中:SIEMENS\STEP7\S7LIBS\:FBSIEMENS\STEP7\S7WRT\:参数分配用户界面、自述文件、在线帮助SIEMENS\STEP7\EXAMPLES\:实例程序SIEMENS\STEP7\MANUAL\:手册引言PID温度控制1-2A5E00447393-02功能块"标准库PID控制"包含了两个温度控制器:1.
FB58"TCONT_CP":用于具有连续或脉冲输入信号的执行器的温度控制器.
这个控制器块还包含了PI/PID参数的自整定功能.
2.
FB59"TCONT_S":用于具有集成组件(例如定位电机)的执行器的步进温度控制器.
控制块是纯软件控制器,在其中,一个块就包含了控制器的全部功能.
周期计算所需的数据存储在相应的背景数据块中.
参数分配用户界面使用参数分配用户界面为控制器设置参数,并对控制器进行整定.
参数设置存储在相关背景数据块中.
可以通过双击相关背景数据块启动参数分配用户界面.
在线帮助您可以在在线帮助系统中查找到关于参数分配用户界面和功能块的描述.
打开自述文件自述文件包含了关于您接收到的软件的最新信息.
可以在Windows开始菜单中找到这个文件.
引言PID温度控制A5E00447393-021-31.
1FB58"TCONT_CP"FB58"TCONT_CP"用于使用连续或脉冲控制信号来控制温度过程.
您可以设置参数,启用或禁止PID控制器的子功能,以便使其和要控制的过程相适应.
使用参数分配工具,可以很简单地进行这些设置.
在SIMATIC管理器内,可以双击一个项目内的背景数据块来启动参数分配过程.
可以按照下列步骤打开电子手册:开始>Simatic>文档>英文>PID温度控制.
应用模块功能以PID控制算法为基础,带有用于温度过程的附加功能.
控制器提供了模拟量调节值和脉宽调制驱动信号.
控制器将信号输出到一个执行器;换句话说,通过一个控制器,可以加热,也可以冷却,但是不能同时加热和冷却.
在加热或冷却过程中使用控制器FBTCONT_CP可以仅用于加热,也可以仅用于冷却.
如果将块用于冷却,必须为GAIN分配一个负数.
控制器的反转意味着,例如,如果温度上升,可调节变量LMN会增大,冷却效果也随着加强.
结构略图PID温度控制器控制带脉冲发生器可调节变量LMN设定值SP_INTQPULSE控制器整定PI/PID参数过程值PV_PERPV_IN控制带宽度采样时间改进的控制响应驱动信号引言PID温度控制1-4A5E00447393-02描述除了设定值和过程值分支中的功能以外,FB还实现了完整的PID温度控制器,具有连续的和二进制的可调节变量输出.
为了改善对温度过程的控制响应,该功能块包含了一个控制带,并且在发生设定值阶跃变化时还会减小P作用.
该功能块可以使用控制器整定功能,自行设置PI/PID参数.
1.
2FB59"TCONT_S"FB59"TCONT_S"用于控制工艺温度过程,其二进制控制器输出信号用于将执行器集成到SIMATICS7可编程控制器上.
通过设置参数,可以启用或禁止PI步进控制器的子功能,使控制器和过程相适应.
在参数分配用户界面,可以很简单地进行这些设置.
在SIMATIC管理器内,可以双击一个项目内的背景数据块来启动参数分配过程.
可以按照下列步骤打开电子手册:开始>Simatic>文档>英文>PID温度控制.
应用其功能以采样控制器的PI控制算法为基础.
这是通过从模拟量驱动信号中产生二进制输出信号的功能来实现的.
还可以在级联控制中将控制器用作次级定位控制器.
通过设定值输入SP_INT来指定执行器的位置.
在这种情况下,必须将过程值输入和参数TI(积分时间)设置为零.
其应用可能是,例如,具有使用脉冲间断激励进行加热动力控制和使用蝶阀进行冷却控制的温度控制.
要完全关闭阀门,可调节变量(ER*GAIN)应该是负值.
描述除了过程变量分支中的功能以外,FB59"TCONT_S"还实现了完整的PI控制器,具有二进制调节值输出,并能选择手动影响控制器输出信号.
步进控制器的运行不需要定位反馈信号.
PID温度控制A5E00447393-022-12连续温度控制器FB58"TCONT_CP"2.
1控制器部分2.
1.
1形成偏差信号下面的方框图解释了偏差的形成过程:SP_INTPV_INPV_PERCRP_INPER_MODEPV_NORMPV_FAC、PV_OFFS*0,10C*0,010C%10PVPER_ONPVDEADBANDDEADB_WER+参数分配用户界面参数分配用户接口,FB调用接口FB调用接口设定值分支设定值在SP_INT上以浮点数格式输入,可以是物理值,也可以是百分比.
用于形成偏差的设定值和过程值必须具有相同的单位.
过程值选项(PVPER_ON)根据PVPER_ON,可以以外围设备(I/O)或浮点数格式采集过程值.
PVPER_ON过程值输入TRUE过程值是通过外围设备I/O模拟量(PIWxxx)在输入端PV_PER上读取的.
FALSE过程值是以浮点数格式在输入端PV_IN上采集的.
连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制2-2A5E00447393-02过程值格式转换CRP_IN(PER_MODE)CRP_IN功能根据开关PER_MODE,依据下列规则,将外围设备值PV_PER转换成浮点数格式:PER_MODECRP_IN的输出模拟量输入类型单位0PV_PER*0.
1热电偶;PT100/NI100;标准°C;°F1PV_PER*0.
01PT100/NI100;气候;°C;°F2PV_PER*100/27648电压/电流%过程值规格化PV_NORM(PF_FAC,PV_OFFS)PV_NORM功能依据下列规则计算CRP_IN的输出:"PV_NORM的输出"="CPR_IN的输出"*PV_FAC+PV_OFFS它具有下列用途:通过过程值因子PV_FAC和过程值偏移量PV_OFFS,对过程值进行修正.
将温度值规格化为百分比值需要以百分比形式输入设定值,现在必须将测得的温度值转换成百分比值.
将百分比值规格化为温度值需要按照物理温度单位输入设定值,现在必须将测得的电压/电流值转换成温度值.
参数的计算:PV_FAC=PV_NORM的取值范围/CRP_IN的取值范围;PV_OFFS=LL(PV_NORM)-PV_FAC*LL(CRP_IN);其中,LL是下限值.
对于缺省值(PV_FAC=1.
0和PV_OFFS=0.
0),禁止规格化.
有效的过程值在PV输出端输出.
注意对于脉冲控制,必须在更快的脉冲调用中将过程值传送到功能块中(原因:均值过滤).
否则,控制质量可能会恶化.
连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制A5E00447393-022-3过程值规格化实例如果要输入一个百分比形式的设定值,并且要施加-20~85°C的温度范围到CRP_IN,则必须将温度范围规格化为百分比值.
下图给出了一个实例,将温度范围-20~85°C调整到内部刻度0~100%:PV_NORM[%]100755025-202040608085[°c]CRP_INPV_OFFS=0-0.
9524*(-20)PV_FAC=100/(85-(-20))=0.
9524=19.
05形成偏差信号设定值和过程值之间的差值便是到达死区之前的偏差.
设定值和过程值必须具有相同的单位.
死区(DEADB_W)为抑制由于可调节变量量化所引起的小幅恒定振荡(例如,在使用PULSEGEN进行脉宽调制时),对偏差应用了死区(DEADBAND).
如果DEADB_W=0.
0,则取消激活死区.
有效的偏差信号由ER参数指示.
ERSP_INT-PVER=(SP_INT-PV)-DEAD_WER=(SP_INT-PV)+DEAD_WDEADB_W连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制2-4A5E00447393-022.
1.
2PID算法下图是PID算法的方框图:XERINTDIF++LMN_PLMN_ILMN_DSP_INTf()LMN_SumGAINPFAC_SPTD,D_FINT_HPOSINT_HNEGTI,I_ITL_ON,I_ITLVALDISVParameterassignmentuserinterfaceParameterassignmentuserinterface,FBcallinterfaceFBcallinterfacePID算法(GAIN、TI、TD、D_F)PID算法采用位置算法形式运行.
比例、积分(INT)和微分(DIF)作用并行连接在一起,可以单独进行激活或取消激活.
这样,就允许组态P、PI、PD和PID控制器.
控制器整定支持PI和PID控制器.
通过使用一个负的GAIN值来实现控制器反转(冷却控制器).
如果将TI和TD设置为0.
0,则可以在工作点上获得一个纯比例控制器.
时间范围内的阶跃响应是:其中:LMN_Sum(t)控制器处于自动模式时的可调节变量ER(0)规格化的偏差信号的阶跃变化GAIN控制器增益TI积分时间TD微分时间D_F微分因子)eTD/D_Ft*D_Ft*TI1ER(0)(1*GAINLMN_Sum(t)++=连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制A5E00447393-022-5ER(t)GAIN*ER(0)GAIN*ER(0)ERLMN_Sum(t)tTD/D_FLMN_SumTIGAIN*D_FER*积分器(TI、I_ITL_ON、I_ITLVAL)在手动模式中,进行如下修正:LMN_I=LMN-LMN_P-DISV.
如果可调节变量达到限制值,则积分作用停止.
如果偏差使积分作用回到可调节变量范围,则积分作用重新被启用.
还可以使用下列措施来修改积分作用:通过TI=0.
0,取消激活控制器的积分作用当发生设定值变化时,弱化比例作用控制带调节值上下限的在线修改当发生设定值变化时,弱化比例作用(PFAC_SP)为防止过调,可以使用"用于设定值变化的比例因子"参数(PFAC_SP)来弱化比例作用.
使用PFAC_SP,可以在0.
0到1.
0的范围之内连续选择,以决定当设定值变化时比例作用的影响:PFAC_SP=1.
0:如果设定值发生变化,比例作用发挥全部作用PFAC_SP=0.
0:如果设定值发生变化,比例作用不发挥任何作用通过补偿积分作用,可以获得比例作用的弱化.
微分作用元素(TD、D_F)通过TD=0.
0,取消激活控制器的微分作用如果激活了微分作用,则应该满足下列关系式:TD≥0.
5*CYCLE*D_F连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制2-6A5E00447393-02通过工作点进行P或PD控制器的参数设置在用户界面中,可以取消激活积分作用(TI=0.
0),可能还可以取消激活微分作用(TD=0.
0).
然后进行下列参数设置:I_ITL_ON=TRUEI_ITLVAL=工作点;前馈控制(DISV)可以在DISV输入端上加一个前馈变量.
2.
1.
3计算可调节变量下图是可调节变量计算的方框图:LMN_Sum01CRP_OUT%LMN_NORMERLmnNMANMAN_ONCONZ_ON,CON_ZONEQLMN_HLMQLMN_LLMLMN_HLMLMN_LLMLMN_FAC,LMN_OFFSLMNLMN_PERCONZONELMNLIMITPULSEGENParameterassignmentuserinterface,FBcallinterfaceFBcallinterfaceParameterassignmentuserinterface控制带(CONZ_ON、CON_ZONE)如果CONZ_ON=TRUE,则控制器运行时使用控制带.
这意味着控制器将依据下列算法工作:如果PV超出SP_INT,且偏差超过了CON_ZONE,则数值LMN_LLM作为可调节变量输出(受控的闭环回路).
如果PV低于SP_INT,且偏差超过了CON_ZONE,则数值LMN_HLM作为可调节变量输出(受控的闭环回路).
如果PV在控制带(CON_ZONE)之内,则可调节变量采用来自PID算法LMN_Sum的数值(自动闭环回路控制).
注意从受控的闭环回路到自动闭环回路控制的切换,需要考虑大小为控制带的20%的滞后.
连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制A5E00447393-022-7SP_INTLowercontrolzoneUppercontrolzoneTimeSP_INT+CON_ZONESP_INT-CON_ZONEDonotheatwithLMN=LMN_LLMHeatwithLMN=LMN_HLMTemperature注意在手动激活控制带之前,必须确保控制带范围不能太窄.
如果控制带范围太小,则可调节变量和过程变量可能会发生振荡.
控制带的优越性当过程值进入控制带时,微分作用可造成可调节变量快速减小.
这意味着,只有在激活了微分作用时控制带才有用.
如果没有控制带,基本上只有通过减小比例作用才能减小可调节变量.
如果最大或最小可调节变量输出远没有达到新工作点所要求的可调节变量,则控制带会导致在不过调或欠调的情况下,使调节尽快稳定.
手动值处理(MAN_ON、MAN)可以在手动和自动运行之间进行切换.
在手动模式中,可调节变量被修正为一个手动值.
积分作用(INT)在内部被设置为LMN-LMN_P-DISV,而微分作用(DIF)被设置为0,并且在内部进行同步.
这样,切换到自动模式将是无扰的.
注意在整定期间,MAN_ON参数无效.
连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制2-8A5E00447393-02可调节变量限制值LMNLIMIT(LMN_HLM、LMN_LLM)通过LMNLIMIT功能,将可调节变量的数值限制在LMN_HLM和LMN_LLM限制值之间.
如果达到了这些限制值,则通过消息位QLMN_HLM和QLMN_LLM来指示.
如果可调节变量达到限制值,则积分作用停止.
如果偏差使积分作用回到可调节变量范围,则积分作用重新被启用.
在线更改可调节变量限制值如果可调节变量的范围减小了,而可调节变量的新的未限制值超出了该限制范围,则积分作用和可调节变量的数值将因此发生变换.
可调节变量的减小量和可调节变量限制值的变化量相同.
如果在变化之前可调节变量没有达到限制值,则它将被设置成新的限制值(这里所描述的用于可调节变量的上限).
可调节变量规格化LMN_NORM(LMN_FAC、LMN_OFFS)LMN_NORM函数依据下列公式规格化可调节变量:LMN=LmnN*LMN_FAC+LMN_OFFS它具有下列用途:通过可调节变量因子LMN_FAC和可调节变量偏移量LMN_OFFS,修正可调节变量可调节变量的值还可以使用外围设备格式.
CRP_OUT功能依据下列公式,将LMN浮点数转换成外围设备数值:LMN_PER=LMN*27648/100对于缺省值(LMN_FAC=1.
0和LMN_OFFS=0.
0),规格化被禁止.
有效的可调节变量在输出端LMN上输出.
连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制A5E00447393-022-92.
1.
4保存和重新装载控制器参数下图给出了相应的方框图:01PID_CONPID_ONPI_CONMAN_ON&LOAD_PIDGAIN、TI、TD、CONZONE01SAVE_PAR01PAR_SAVEPFAC_SP、GAIN、TI、TD、D_F、CONZ_ON、CONZONE01PAR_SAVEPFAC_SP、GAIN、TI、TD、D_F、CONZ_ON、CONZONEMAN_ON&UNDO_PAR保存控制器参数SAVE_PAR如果当前参数设置可用,则在进行手动更改之前,可以将其保存到FB58"TCONT_CP"背景数据块的一个特殊结构中.
如果整定控制器,则所保存的参数将被整定前的有效参数值覆盖.
PFAC_SP、GAIN、TI、TD、D_F、CONZ_ON和CONZONE被写入到PAR_SAVE结构中.
重新装载保存的控制器参数UNDO_PAR使用本功能(仅在手动模式中),可为控制器重新激活最后保存的控制器参数设置.
在PI和PID参数之间变化LOAD_PID(PID_ON)在整定之后,PI和PID参数被保存在PI_CON和PID_CON结构中.
根据PID_ON,您可以在手动模式中使用LOAD_PID,将PI或PID参数写入到有效的控制器参数中.
PID参数PID_ON=TRUEPI参数PID_ON=FALSEGAIN=PID_CON.
GAINTI=PID_CON.
TITD=PID_CON.
TDGAIN=PI_CON.
GAINTI=PI_CON.
TI连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制2-10A5E00447393-02注意只有当控制器增益不为0时,才能使用UNDO_PAR或LOAD_PID,将控制器参数写回到控制器:只有当相关GAIN不等于0时,LOAD_PID才复制参数(要么是PI参数,要么是PID参数).
该策略考虑了还没有进行整定或PID参数丢失的情况.
如果设置PID_ON=TRUE,并且PID.
GAIN=FALSE,则PID_ON将被设置成FALSE,而PI参数将被复制.
D_F、PFAC_SP在整定时被设置成缺省值.
以后用户可以对这些参数进行修改.
LOAD_PID并不会改变这些参数.
对于LOAD_PID,即使当CONZ_ON=FALSE时也始终重新计算控制带(CON_ZONE=250/GAIN).
连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制A5E00447393-022-112.
2脉冲发生器PULSEGEN(PULSE_ON)PULSEGEN功能使用脉宽调制,将模拟量可调节变量值LmnN转换成一系列周期为PER_TM的脉冲信号.
通过设置PULSE_ON=TRUE激活PULSEGEN,并在CYCLE_P周期中对其进行处理.
tQPULSE(LmnN)05010010tPER_TM305080CyclePULSEGEN=CYCLE_P可调节变量值LmnN=30%和每个PER_TM周期进行10个PULSEGEN调用,意味着下列内容:对于开始的三个PULSEGEN调用(10个调用的30%),输出QPULSE为TRUE对于剩下的七个PULSEGEN调用(10个调用的70%),输出QPULSE为FALSE每个脉冲重复周期内的脉宽和可调节变量成比例,其计算公式如下:脉宽=PER_TM*LmnN/100通过抑制最小脉冲或断开时间,可以使转换的特征曲线在开始和结束区域内变成折线.
下图解释了具有单极可调节变量范围(0%~100%)的两步控制:Durationofpositivepulse100.
0%PER_TMPER_TM-P_B_TMP_B_TM0.
0%连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制2-12A5E00447393-02最小脉冲或最小断开时间(P_B_TM)频繁的打开和关闭将缩短开关元件和执行器的工作寿命.
可以通过设置一个最小脉冲或最小断开时间P_B_TM来避免发生此问题.
输入变量LmnN上的小绝对值可能会生成短于P_B_TM的脉冲时间,系统将抑制这些绝对值.
生成的脉冲时间长于PER_TM-P_B_TM的高输入值将被设置为100%.
从而降低脉冲生成的动态特性.
建议将P_B_TM≤0.
1*PER_TM的值用作最小脉冲和最小断开时间.
上图中,曲线中的折线部分是由最小脉冲时间或最小断开时间引起的.
下图解释了脉冲输出的开关响应:PER_TMPER_TMMinimumontimeP_B_TMMinimumofftimeP_B_TM1PER_TM脉冲生成的精度与脉冲重复周期PER_TM相比,脉冲发生器的采样时间CYCLE_P越小,脉宽调制的精度就越高.
要获得充分精确的控制,请使用下列算式:CYCLE_P≤PER_TM/50这意味着,可调节变量的数值被转换成脉冲,其精度为≤2%(参见第2.
4.
3节,第2-15页上的实例).
注意调用脉冲发生器周期时,必须注意以下问题:如果在脉冲发生器周期中调用控制器,则过程值将被取平均值.
其结果是,在输出PV上输出的数值可能和输入PV_IN或PV_PER上的数值不同.
如果需要修正设定值,则必须在整个控制器处理的调用点处,保存输入参数PV_IN上的过程值(QC_ACT=TRUE).
脉冲发生器周期调用和整个发生器周期的调用点之间的其他调用,将和保存的过程值一起,转送到输入参数PV_IN和SP_INT中.
连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制A5E00447393-022-132.
3方框图-+ER01LMN_PLMN_ILMN_D01ERPID_TUNERPFAC_SP,GAIN,TI,TD,D_F,CONZ_ON,CONZONELmnNLmnNPID01PID_CONPID_ONPI_CONGAIN,TI,TD,CONZONE01SAVE_PAR01PAR_SAVEPFAC_SP,GAIN,TI,TD,D_F,CONZ_ON,CONZONE01PAR_SAVEPFAC_SP,GAIN,TI,TD,D_F,CONZ_ON,CONZONESP_INTLMN_SumGAINPFAC_SPTD,D_FINT_HPOSINT_HNEGTI,I_ITL_ON,MANMAN_ONCONZ_ON,CON_ZONEQLMN_HLMQLMN_LLMDISVLMN_HLMLMN_LLMLMN_FAC,LMN_OFFSLMNLMN_PERQPULSEPULSE_ON,PER_TM,BREAK_TMTUN_ON,TUN_STbzw.
SP_INT,PID_ON,TUN_DLMNSP_INTPV_INPV_PERPER_MODEPV_FAC,PV_OFFSPVPER_ONDEADB_WPVPVCRP_IN0C%PV_NORMDEADBANDXINT+DIFCONZONELMNLIMITPULSEGENCRP_OUT%LMN_NORM+f()MAN_ON&UNDO_PARMAN_ON&LOAD_PIDI_ITLVALParameterassignmentuserinterfaceParameterassignmentuserinterface,FBcallinterfaceFBcallinterface连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制2-14A5E00447393-022.
4在用户程序中包含功能块2.
4.
1调用控制器块下图给出了FBD中的控制调用:EN"TCONT_CP"DISVPV_ININT_HPOSPV_PERINT_HNEGCYCLE_PSELECTSP_INTCYCLEMANCOM_RSTLMN_PERQPULSEQLMN_HLMQLMN_LLMQC_ACTMAN_ONLMNPVENO必须以固定的时间间隔调用FBTCONT_CP.
为此,可以使用一个周期性中断OB(例如,S7-300中的OB35).
功能块接口提供了最重要的参数,这些参数允许用户将功能块和过程变量互连在一起,例如设定值、过程值和可调节变量(参见附录A.
3DB分配).
还可以将一个手动值或干扰变量直接连接到功能块接口上.
连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制A5E00447393-022-152.
4.
2无脉冲发生器的调用(连续控制器)控制器采样时间CYCLE在CYCLE参数上指定采样时间.
也可以使用参数分配工具输入采样时间.
采样时间CYCLE必须和两次调用之间的时间差相匹配(周期性OB的周期包含了扫描速率).
在控制器整定期间,功能块测量各次调用之间的时间,并将其和组态的数值CYCLE相比较.
如果偏差大于5%,则最优化将被中止,并设置STATUS_H=30005.
用于控制器采样时间CYCLE的经验法则控制器采样时间不应该超过计算得到的控制器积分时间常数(TI)的10%:CYCLE≤TI/102.
4.
3具有脉冲发生器的调用(脉冲控制器)控制器采样时间CYCLE和脉冲发生器采样时间CYCLE_P如果已经激活了脉冲发生器环节(PULSE_ON=TRUE),则必须输入两个采样时间.
在CYCLE_P输入端输入脉冲发生器的采样时间.
该时间必须和执行调用的周期性中断OB的时钟频率相匹配.
所生成的脉冲的持续时间始终应该是此数值的整数倍.
在CYCLE输入端,为FB58"TCONT_CP"的其它控制功能指定采样时间.
在控制器整定期间,功能块测量各次调用之间的时间,并将其和组态的数值CYCLE相比较.
如果偏差大于5%,则最优化将被中止,并设置STATUS_H=30005.
FB58"TCONT_CP"计算扫描速率,并按照CYCLE采样速率处理控制功能.
一定要确保CYCLE是CYCLE_P的整数倍.
可以为CYCLE选择一个小于脉冲重复周期PER_TM的数值.
此设置适用于需要尽可能高的脉冲重复周期以减小执行器上的磨损,但快速过程需要的采样时间却又比较短.
连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制2-16A5E00447393-02CYCLE和CYCLE_P采样时间的经验法则控制器采样时间不应该超过计算得到的控制器积分时间常数(TI)的10%:CYCLE≤TI/10为获得足够精确的可调节变量分辨率,一定要确保下列关系式:CYCLE_P≤PER_TM/50.
脉冲重复周期PER_TM的经验法则脉冲重复周期不应该超过计算得到的控制器复位时间(TI)的20%:PER_TM≤TI/5参数CYCLE_P、CYCLE和PER_TM的作用效果实例:PER_TM=10秒,CYCLE=1秒,CYCLE_P=100毫秒.
每1秒钟,为可调节变量计算一个新值;每100毫秒,将该数值和最新的脉冲长度或断开长度相比较.
当输出一个脉冲时,有两种可能:-计算得到的可调节变量值大于最新的脉冲长度PER_TM.
这时脉冲将被延长.
-计算得到的可调节变量值小于或等于最新的脉冲长度PER_TM.
这时将不再输出脉冲.
如果没有输出脉冲,又有两种可能:-数值(100%-计算得到的可调节变量值)大于最新的断开长度PER_TM.
这时断开时间将被延长.
-数值(100%-计算得到的可调节变量值)小于或等于最新的断开长度PER_TM.
这时将输出一个脉冲.
连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制A5E00447393-022-17用于脉冲控制的各种调用选项(SELECT)在一个快速过程中,需要特别短的脉冲发生器采样时间(例如10毫秒).
由于程序运行时间(CPU使用率)的存在,在脉冲输出计算所在的周期性中断OB中处理控制程序段是不现实的.
因此,或者将控制功能移到OB1中,或者将其移到一个较慢的周期性中断OB(S7-400)中.
下表给出了SELECT输入参数的参数设置总览:应用块调用功能缺省状况:在S7-300和S7-400中,脉冲发生器采样时间不是特别短(例如,CYCLE_P=100毫秒)在周期性中断OB中通过SELECT=0进行调用在同一个周期性中断OB中执行控制程序段和脉冲输出在OB1中通过SELECT=1执行条件调用(QC_ACT=TRUE)在OB1中执行控制程序段在S7-300中,脉冲发生器采样时间较短(例如,CYCLE_P=10毫秒)在周期性中断OB中通过SELECT=2进行调用在周期性中断OB中执行脉冲输出在低速周期性中断OB中通过SELECT=3进行调用在低速周期性中断OB中执行控制程序段在S7-400中,脉冲发生器采样时间较短(例如,CYCLE_P=10毫秒)在高速周期性中断OB中通过SELECT=2进行调用在高速周期性中断OB中执行脉冲输出注意如果调用了两个功能块来实现对控制器功能和脉冲发生器的处理,则需要注意以下几点:当调用脉冲发生器时,必须向过程值(PV_IN或PV_PER)传送数值.
所有其他形式操作数可以在调用控制器功能时获得数值.
每次调用都必须向SELECT参数传送数值.
如果通过SELECT=1在OB1中进行调用,则实现了实例"脉冲控制器,OB35,OB1"中的条件调用.
连续温度控制器FB58"TCONT_CP"PID温度控制2-18A5E00447393-02数字实例所需精度GTICYCLE=TI/10PER_TM=TI/5CYCLE_P=PER_TM*G注释1%100秒10秒20秒0.
2秒通过SELECT=0执行调用,周期为200毫秒1%5秒0.
5秒1秒0.
01秒在单独的周期性中断等级中执行脉冲程序段的单独调用.
2.
4.
4初始化FB"TCONT_CP"有一个初始化例行程序,当置位输入参数COM_RST=TRUE时,执行该例行程序.
在处理完初始化例行程序后,功能块将COM_RST重新设置成FALSE.
在初始化期间,积分作用被设置成数值I_ITLVAL.
当在周期性中断等级中调用时,它以这个数值为起始值,继续工作.
所有其它输出都被设置成各自的初始值.
如果需要在CPU重启时执行初始化,则可在OB100中通过COM_RST=TRUE调用该功能块.
PID温度控制A5E00447393-023-13在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定3.
1引言控制器优化专用于加热或冷却过程.
当在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定时,将自动设置PI/PID控制器参数.
有两种整定方式:使用设定值阶跃变化,通过逼近工作点来实现整定通过设置一个起始位,在工作点上进行整定在这两种情形中,通过一个可选的可调节变量阶跃变化来激励过程的执行.
在检测到一个拐点之后,将获得可用的PI/PID控制器参数,控制器也将切换到自动模式,并继续使用这些参数进行控制.
还可以使用参数分配用户界面中的向导来整定控制器.
优化控制器响应控制器设计的目标是实现对干扰的最优响应.
如果整定结果是"尖锐"的参数,则在设定值阶跃变化中将会导致变化量的10%~40%的过调.
为避免发生这种情况,当发生设定值阶跃变化时,可通过PFAC_SP参数弱化比例作用.
在典型的温度过程中,也可以通过暂时使用最小或最大可调节变量,减小由设定值的较大阶跃变化引起的过调(受控的闭环回路).
测量周期CYCLE和CYCLE_P在整定过程开始时,将测量控制器采样时间CYCLE和脉冲发生器采样时间CYCLE_P(如果脉冲控制处于激活状态).
如果测量值和组态值相差超过5%,则控制器优化将中止,并设置STATUS_H=30005.
保存控制器参数(SAVE_PAR或UNDO_PAR)当整定控制器时,在整定开始之前将首先保存参数.
当整定结束时,可以使用UNDO_PAR重新激活参数设置,使其与整定之前相同.
在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定PID温度控制3-2A5E00447393-023.
2过程类型过程类型除了过程增益GAIN_P以外,下图中给出的参数,即滞后时间TU和过程时间常数TA是过程的特征参数.
下图说明了阶跃响应:tTA拐点可调节变量发生阶跃变化时的过程响应TU下表列出了各种可以使用FB58"TCONT_CP"的过程:过程类型I过程类型II过程类型III典型温度过程(理想情况)中间范围高阶温度过程(大滞后)TU/TA小于0.
1TU/TA约为0.
1TU/TA大于0.
1一个主要时间常数2个大致等价的时间常数几个时间常数FB58"TCONT_CP"是针对类型I,即典型温度控制过程设计的.
不过,也可以将该功能块用于类型II或III即高阶过程中.
在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定PID温度控制A5E00447393-023-33.
3应用领域瞬态响应该过程必须有一个稳定的、渐近的瞬态响应,具有时间延迟.
在可调节变量中发生阶跃变化之后,过程变量必须转变为稳定状态.
因此,这就将无控制的振荡响应的过程和不是自调整的过程(在过程中使用积分器)排除在外.
线性度和工作范围该过程必须在整个工作范围内具有线性响应.
举例来讲,当某个单元的状态发生变化时,就产生了非线性响应.
整定必须在工作范围的线性部分内进行.
这意味着,不论是在整定期间,还是在常规控制操作中,在工作范围内,非线性的影响必须是可忽略的.
但是,如果再次整定是在紧邻新工作点的区域内进行,并且在整定期间所涉及到的范围内没有出现非线性,则当工作点发生变化时,可以重新整定该过程.
如果某些静态非线性(例如阀的特征)是已知的,则建议始终使用折线对这些非线性进行补偿,以使过程特征线性化.
温度过程中的干扰诸如向邻近区域传递热量之类的干扰不得对整个温度过程影响太大.
例如,当整定挤压机各个区域时,所有区域必须同时加热.
对于与测量噪声和低频干扰有关的信息,请参考第3.
11节,第3-12页.
在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定PID温度控制3-4A5E00447393-023.
4控制器整定的阶段在整定期间,块算法要运行几个阶段.
PHASE参数指示了块当前正处于哪个阶段.
按照下列操作步骤启动整定(参见第3.
6节,第3-8页):设置TUN_ON=TRUE,准备整定控制器.
控制器从阶段0切换到阶段1.
在阶段1中等待一段时间后,或者在SP_INT参数设置一个设定值阶跃变化,或者设置TUN_ST=TRUE.
控制器输出一个由数值TUN_DLMN改变了的可调节变量,然后开始搜索拐点.
PHASE描述0无整定;自动或手动模式1准备开始整定;检查参数,等待激励,测量采样时间2实际整定:等待在稳定的控制器输出值上检测到拐点.
采样时间输入到背景数据块中.
3(1个周期)过程参数的计算.
整定前有效的控制器参数被保存.
4(1个周期)控制器设计5(1个周期)使控制器处理新的可调节变量7检查过程类型下图说明了整定的各个阶段,该整定是由于设定值从周围环境温度阶跃变化到工作点而引起的:TUN_DLMNt拐点PVPHASE=1PHASE=2tTUN_ON:由块复位SP冷过程状态暖过程状态(工作点)温度LMNLMNPHASE=7PHASE=3、4、5(每一个周期)PHASE=0PHASE=0在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定PID温度控制A5E00447393-023-5下图说明了从TUN_ST=TRUE开始的、在工作点上执行整定的各个阶段:PHASE=1PHASE=2TUN_DLMNLMNPV拐点PHASE=3、4、5(一个周期)PHASE=7温度时间工作点可调节变量工作点过程值TUN_ONTUN_STPHASE=0PHASE=0由块复位在整定结束时(参见第3.
9节,第3-11页),当块返回到阶段0并且设置了TUN_ON=FALSE时,可以通过STATUS_H参数来识别整定是否有误.
在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定PID温度控制3-6A5E00447393-023.
5准备工作SIMATIC和控制器通过输入/输出参数TUN_ON、TUN_ST或SP_INT来启动整定.
可以通过下列方法来设置参数:通过参数分配用户界面通过操作员监控设备从用户程序中只要在一个周期中写入输入/输出参数,因为FB58"TCONT_CP"会复位这些参数.
!
警告可能会发生死亡、严重人身伤害或重大财产损失.
在整定期间,MAN_ON参数无效.
其结果是,可调节变量或过程值可能会达到不可接受的极端值.
可调节变量是由整定功能设置的.
要停止整定,必须首先设置TUN_ON=FALSE.
这样MAN_ON将重新变为有效.
确保一个准稳定状态初始状况(阶段0)如果受控变量中有低频振荡,例如由于控制器参数不正确,则应在开始整定之前将控制器切换到手动模式,并等待振荡消失.
作为备选方案,可以切换到具有较柔和设置(低回路增益、高积分时间)的PI控制器.
现在必须等待,直到达到一个稳定状态;换句话说,直到过程值和可调节变量的数值都已经固定.
过程变量的渐近稳定或缓慢漂移也是允许的(准稳定状态,参见下图).
可调节变量必须恒定或在恒定平均值周围波动.
注意还应避免在即将启动整定前改变可调节变量.
当建立整定所需要的条件时,也可能会意外引起可调节变量发生变化(例如,当关闭一个炉门时)!
如果确实发生了这种情况,请至少等到过程变量开始渐进地趋向稳定状态.
不过,如果能等到暂态完全消失,则可以获得更好的控制器参数.
在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定PID温度控制A5E00447393-023-7准备整定(阶段0->1)既可以以手动模式启动整定,也可以以自动模式启动整定.
设置参数TUN_ON=TRUE.
这时FB58"TCONT_CP"准备进行整定(阶段1).
只能在稳定状态中或在临时处于稳定状态时置位TUN_ON位.
如果在置位了TUN_ON位之后准稳定状态发生了变化,则必须复位该位,并且必须通过重新置位TUN_ON位将新的准稳定状态通知给FB58"TCONT_CP".
下图说明了过程变量是如何达到稳定状态的:时间PVPHASE=1PHASE=1不能接受的非稳定状态驱动脉冲LMN过程值可调节变量可以接受的准稳定状态固定的稳定状态更好在阶段1,可调节变量发生阶跃变化之前的时间被FB58"TCONT_CP"用于计算过程变量噪声NOISE_PV、初始上升PVDT0和可调节变量的平均值(可调节变量的初始值LMN0).
注意在阶段1中,在功能块确定可调节变量的平均值和过程变量的初始上升之前,只能等待过程激励(典型值:1分钟).
在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定PID温度控制3-8A5E00447393-02在阶段1中,对控制器采样时间CYCLE和脉冲发生器采样时间CYCLE_P都进行测量,并在阶段2开始时将这两个数值写入到相关输入/输出参数中.
在没有脉冲发生器的控制模式中,CYCLE_P=CYCLE.
注意如果使用SELECT=0或1调用脉冲控制器,则在设置TUN_ON之前,必须通过参数CYCLE和CYCLE_P指定需要的比率CYCLE/CYCLE_P.
3.
6启动整定(阶段1->2)使用设定值阶跃变化,通过逼近工作点来实现整定通过改变设定值来启动整定可调节变量(LMN0+TUN_DLMN)(阶段转变1->2).
但是,只有当达到拐点时,设定值才变为有效(只有当达到拐点时控制器才切换到自动模式).
由用户负责根据允许的过程变量变化范围,选择可调节变量变化(TUN_DLMN)的大小.
TUN_DLMN的符号必须根据预期的过程变量变化来设置(考虑控制工作的方向).
设定值阶跃变化和TUN_DLMN必须合适匹配.
如果TUN_DLMN太高,则可能存在这样一种危险,即在设定值阶跃变化的75%范围内找不到拐点.
但是,TUN_DLMN必须足够高,以便过程变量可以至少达到设定值阶跃变化的22%.
否则,可能会一直停留在整定模式中(阶段2).
纠正方法:当整定功能尝试检测拐点时,减小设定值.
注意对于特别缓慢的过程,建议在整定期间设置一个比预期工作点稍微低一些的目标设定值,并监视状态位和PV(有过调危险).
只在线性范围内进行整定:某些受控过程(例如,锌和镁熔炉),在工作点之前紧靠工作点的位置有一个非线性范围(物质状态发生变化).
通过选择一个合适的设定值阶跃变化,可以将整定限制在线性范围内.
当过程变量已经超过了设定值阶跃变化(SP_INT-PV0)的75%时,整定结束.
同时,应该减小TUN_DLMN,保证在达到设定值阶跃变化的75%之前可以找到拐点.
在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定PID温度控制A5E00447393-023-9没有设定值阶跃变化时,在工作点上进行整定通过设置启动位TUN_ST,执行整定可调节变量(LMN0+TUN_DLMN)(阶段转变1->2).
当改变设定值时,只有到达拐点时(即当控制器切换到自动时),新的设定值才开始起作用.
由用户负责根据允许的过程变量变化范围,选择可调节变量变化(TUN_DLMN)的大小.
TUN_DLMN的符号必须根据预期的过程变量变化来设置(考虑控制工作的方向).
当心!
如果是通过TUN_ST来激励过程,则在75%处不会安全关闭.
当到达拐点时,整定终止.
但是,在有噪声的过程中,可能会大大超过拐点.
对操作员输入错误的保护操作员错误状态和结果注释同时置位TUN_ON和设定值阶跃变化或TUN_ST转变成阶段1,但是,整定并未启动.
SP_INT=SPold或TUN_ST=FALSE取消设定值改变.
这可以防止控制器不必要地调整到新的设定值,从而离开稳定状态的工作点.
有效的TUN_DLMN0.
1,过程类型III)中,建议注意当心事项.
如果与设定值阶跃变化相比,可调节变量的激励太高,则过程变量可能会大大过调(最大可以达到因子3).
在更高阶的过程中,如果在达到设定值阶跃变化的75%之后,仍然远没有到达拐点,则将有非常显著的过调.
除此之外,控制参数也太强.
应该弱化控制器参数,然后重复尝试.
在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定PID温度控制A5E00447393-023-13下图说明了激励太强时的过程变量过调(过程类型III):TUN_DLMNtPHASE=1PHASE=2tTUN_ON冷过程状态暖过程状态(工作点)LMNLMNPHASE=7PHASE=0SP拐点SPLMNPV整定在75%上停止PV,由未变化的LMN引起75%SP温度PHASE=0在典型的温度过程中,对于控制器参数来说,在即将到达拐点前中止整定并不是重大问题.
在重复尝试时请减少TUN_DLMN或增加设定值的阶跃变化.
原则:用于整定的可调节变量的数值必须和设定值阶跃变化相匹配.
估计时滞或阶数时出错无法正确获得时滞(STATUS_H=2x1xx或2x3xx)或阶数(STATUS_H=21xxx或22xxx).
只能继续使用估计的数值进行整定,这样将无法获得最佳的控制器参数.
重复整定,并确保过程变量中没有干扰.
注意纯PT1过程的特殊情况也通过STATUS_H=2x1xx(TU0.
6):PFAC_SP=0.
8时,控制带内的设定值阶跃变化将引起大约18%的过调.
过程类型III,PID(0.
8->0.
96):PFAC_SP=0.
8时,设定值阶跃变化的阻尼太强.
这将引起非常缓慢的响应过程.
在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定PID温度控制A5E00447393-023-17通过PFAC_SP弱化控制响应的实例过程参数:GAIN=6T1=50秒T2=5秒;控制器参数:GAIN=1.
45TI=19.
6秒过程值设定值过程值可调节变量下图给出了三次尝试,每次设定值阶跃变化都是从0到60:尝试PFAC_SP注释过调左边8:181.
0在反馈中没有比例作用;无阻尼的控制响应32%中间8:190.
8在反馈中有20%的比例作用;最优控制响应2%右边8:200.
0在反馈中有全部比例作用;阻尼太强,瞬态响应过程很长-在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定PID温度控制3-18A5E00447393-02弱化控制参数如果在闭环控制回路中产生振荡,或者在设定值阶跃变化之后有过调,则可以减小控制器GAIN(例如,减小到初始值的80%),并增加复位时间TI(例如,增加到初始值的150%).
如果连续控制器的模拟量可调节变量(LMN)通过脉冲发生器转换成二进制执行信号,则量化效应可能会引起小幅永久振荡.
可以通过扩展控制器死区DEADB_W来消除这种振荡.
改变控制参数要改变控制参数,需要遵循下列步骤:1.
通过SAVE_PAR保存当前参数.
2.
改变参数设置.
3.
测试控制响应.
如果新的参数设置比旧的设置效果还差,则可通过UNDO_PAR重新装载旧参数.
在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定PID温度控制A5E00447393-023-193.
13控制通道的并行整定邻近区域(强热力耦合)如果使用两个或多个控制器一起控制温度,例如,控制极板温度(即存在两个加热器和两个具有强热力耦合的测量过程值),则请遵循下列步骤:1.
将两个输出QTUN_RUN进行"或"运算.
2.
将两个TUN_KEEP输入和OR单元的输出互连.
3.
通过同时设置设定值阶跃变化或同时置位TUN_ST来启动两个控制器.
下图说明了如何并行整定控制器通道.
≥1QTUN_RUNTUN_KEEPTCONT_CP,DB2_TCONT_CPQTUN_RUNTUN_KEEPTCONT_CP,DB1_TCONT_CP优点:两个控制器都输出LMN0+TUN_DLMN,直到两个控制器都已经离开阶段2.
这可以避免先结束整定的控制器由于其可调节变量的变化,而篡改另一个控制器的整定结果.
当心!
达到设定值阶跃变化的75%意味着整定离开阶段2,并且输出QTUN_RUN被复位.
然而,只有当TUN_KEEP也变成0时,自动模式才启动.
邻近区域(弱热力耦合)作为一个通用规则,整定的执行过程应该反映随后进行控制时所使用的方法.
如果在生产过程中各个区域是一起工作的,从而区域之间的温度差保持相同,则在整定期间邻近区域的温度也应当增加.
整定开始时的温度差与此不相关,因为将通过初始加热对此进行补偿(->初始增加=0).
在FB58"TCONT_CP"中执行控制器整定PID温度控制3-20A5E00447393-02PID温度控制A5E00447393-024-14步进温度控制器FB59"TCONT_S"4.
1控制器部分4.
1.
1形成偏差信号方框图SP_INTPV_INPV_PERCRP_INPER_MODEPV_NORMPV_FAC,PV_OFFS*0,10C*0,010C%10PVPER_ONPVDEADBANDDEADB_WER+ParameterassignmentuserinterfaceParameterassignmentuserinterface,FBcallinterfaceFBcallinterface设定值分支设定值在SP_INT上以浮点数格式输入,可以是物理值,也可以是百分比值.
用于形成偏差的设定值和过程值必须具有相同的单位.
过程值选项(PVPER_ON)根据PVPER_ON,可以以外围设备(I/O)或浮点数格式采集过程值.
PVPER_ON过程值输入TRUE过程值是通过外围设备I/O模拟量(PIWxxx)在输入端PV_PER上读取的.
FALSE过程值是以浮点数格式在输入端PV_IN上采集的.
步进温度控制器FB59"TCONT_S"PID温度控制4-2A5E00447393-02过程值格式转换CRP_IN(PER_MODE)CRP_IN功能根据开关PER_MODE,依据下列规则,将外围设备值PV_PER转换成浮点数格式:PER_MODECRP_IN的输出模拟量输入类型单位0PV_PER*0.
1热电偶;PT100/NI100;标准°C;°F1PV_PER*0.
01PT100/NI100;气候°C;°F2PV_PER*100/27648电压/电流%过程值规格化PV_NORM(PF_FAC,PV_OFFS)PV_NORM功能依据下列规则计算CRP_IN的输出:"PV_NORM的输出"="CPR_IN的输出"*PV_FAC+PV_OFFS它具有下列用途:通过过程值因子PV_FAC和过程值偏移量PV_OFFS,对过程值进行修正.
将温度值规格化为百分比值需要以百分比形式输入设定值,现在必须将所测得的温度值转换成百分比值.
将百分比值规格化为温度值需要按照物理温度单位输入设定值,现在必须将所测得的电压/电流值转换成温度值.
参数的计算:PV_FAC=PV_NORM的取值范围/CRP_IN的取值范围;PV_OFFS=LL(PV_NORM)-PV_FAC*LL(CRP_IN);其中,LL是下限值.
对于缺省值(PV_FAC=1.
0和PV_OFFS=0.
0),禁止规格化.
有效的过程值在PV输出端输出.
步进温度控制器FB59"TCONT_S"PID温度控制A5E00447393-024-3过程变量规格化实例如果要输入一个百分比形式的设定值,并且要施加-20~85°C的温度范围到CRP_IN,则必须将温度范围规格化为一个百分比.
下图给出了将温度范围-20~85°C调整到内部刻度0~100%的过程:PV_NORM[%]100755025-202040608085[°c]CRP_INPV_OFFS=0-0.
9524*(-20)PV_FAC=100/(85-(-20))=0.
9524=19.
05形成偏差信号设定值和过程值之间的差值便是到达死区之前的偏差.
设定值和过程值必须具有相同的单位.
死区(DEADB_W)为抑制由于可调节变量量化所引起的小幅恒定振荡(例如,在使用PULSEGEN进行脉宽调制时),对偏差应用了死区(DEADBAND).
如果DEADB_W=0.
0,则取消激活死区.
ERSP_INT-PVER=(SP_INT-PV)-DEAD_WER=(SP_INT-PV)+DEAD_WDEADB_W步进温度控制器FB59"TCONT_S"PID温度控制4-4A5E00447393-024.
1.
2PI步进控制器算法FB59"TCONT_S"在工作时,没有定位反馈信号(参见第4.
2节,第4-5页中的方框图).
PI算法的积分作用和假设的定位反馈信号是在一个积分器(INT)中计算的,并作为反馈值,与原有的比例作用进行比较.
差值被应用于三步单元(THREE_ST)和脉冲发生器(PULSEOUT),该发生器形成阀的脉冲信号.
调整三步单元的响应阈值可以减少控制器的切换频率.
当发生设定值变化时,弱化比例作用(PFAC_SP)为防止超调,可以使用"用于设定值变化的比例因子"参数(PFAC_SP)来减弱比例作用.
通过使用PFAC_SP,可以在0.
0到1.
0的范围之内连续选择,以决定当设定值变化时比例作用的影响:PFAC_SP=1.
0:如果设定值发生变化,比例作用发挥最大作用PFAC_SP=0.
0:如果设定值发生变化,比例作用不发挥任何作用使用连续控制器时,如果电机运行时间MTR_TM相对恢复时间TA较小,并且比率TU/TA脉冲控制器",您将学习使用FB58"TCONT_CP"温度控制器控制模拟的温度过程,并在线获得PID控制器参数.
要求必须满足下列要求:您正在使用一个S7-300/400站,该站包含一个电源和一个CPU.
在您的编程设备上已安装STEP7(≥V5.
1SP3).
该编程设备已经连接到CPU.
创建一个新项目,然后复制实例步骤动作结果:1在SIMATIC管理器中,通过文件->新建.
.
.
,创建一个项目SIMATIC管理器中出现项目窗口.
2插入一个SIMATIC300或400站,以便符合硬件组态.
3在HWConfig中组态您的站,并将OB35的周期性中断优先级的周期设置为20毫秒.
4从实例项目zEn01_13_STEP7__PID-Temp中将脉冲控制器程序复制到您的站中.
程序现在已准备就绪,可下载到CPU.
5选择您的程序,然后通过PLC->下载,将其复制到CPU中.
使用入门PID温度控制5-2A5E00447393-02通过参数分配用户界面执行控制器整定步骤动作结果:1在SIMATIC管理器中双击背景数据块DB_TCONT_CP,打开参数分配工具.
参数分配工具打开.
2在"选项"下面,选择菜单命令"控制器整定".
曲线记录器和向导的第一个对话框打开.
3在曲线记录器上,检查可调节变量和过程值是否已设置完毕,然后单击"下一步".
"选择控制器类型"对话框打开.
4设置"PID参数",然后单击"下一步".
"选择过程激励类型"对话框打开.
5设置"使用设定值阶跃变化,通过逼近工作点进行整定",然后单击"下一步".
"过程激励"对话框打开.
6将工作点设置到70,可调节变量差值设置为80,然后单击"下一步".
"整定的状态和结果"对话框打开.
7当显示控制器整定结束时,单击"关闭".
向导和曲线记录器关闭.
现在,可以通过向过程施加设定值阶跃变化或干扰负载来测试这些控制器参数.
施加设定值阶跃变化步骤动作结果:1在"选项"菜单中打开曲线记录器.
曲线记录器窗口打开.
2在"选项"菜单中打开"调试"对话框.
"调试"对话框打开.
3为设定值参数输入一个大小为90的设定值阶跃变化,然后单击"发送"按钮.
曲线记录器中的设定值突然改变.
4观察过程值和可调节变量的稳定响应.
向过程施加干扰负载步骤动作结果:1在SIMATIC管理器中打开VAT_LoopControl变量表.
变量表打开.
2在"DB_PROC_P".
DISV参数上输入一个大小为30的过程干扰.
在曲线记录器中,过程值的曲线发生变化.
3观察过程值和可调节变量的稳定响应.
使用入门PID温度控制A5E00447393-025-3手动/自动切换步骤动作结果:1在"调试"对话框中切换到手动,然后单击"发送"按钮.
在曲线记录器中,可调节变量的数值保持恒定.
2为手动值设置一个不同的数值,然后单击"发送"按钮.
现在可以看到为可调节变量设置的新手动值.
3返回到自动模式,然后单击"发送"按钮.
基于曲线记录器中可调节变量的值,您可以看到控制器是如何重新以自动模式工作的.
在PID和PI参数之间切换步骤动作结果:1在"调试"对话框中切换到手动,然后单击"发送"按钮.
在曲线记录器中,可调节变量的数值保持恒定.
2在SIMATIC管理器中打开VAT_StructPar变量表,然后单击"变量监视器".
3在"调试"对话框的"PID/PI参数设置"下面,选择PI参数,然后单击"下载"按钮.
在VAT_StructPar变量表中,您可以看到PI_CON参数是如何传送给有效参数的.
4在"PID/PI参数设置"下面,选择PID参数,然后单击"下载"按钮.
在VAT_StructPar变量表中,您可以看到PID_CON参数是如何传送给有效参数的.
5返回到自动模式,然后单击"发送"按钮.
基于曲线记录器中可调节变量的值,您可以看到控制器是如何重新以自动模式工作的.
使用入门PID温度控制5-4A5E00447393-02上传和保存控制器参数步骤动作结果:1在"调试"对话框中切换到手动,然后单击"发送"按钮.
在曲线记录器中,可调节变量的数值保持恒定.
2在SIMATIC管理器中打开VAT_StructPar变量表,然后单击"变量监视器".
3单击"已保存的PID和控制带参数"选项中的"下载"按钮.
在VAT_StructPar变量表中,您可以看到PAR_SAVE参数是如何传送给有效参数的.
4改变有效参数中的数值,以便随后可以识别出已传送过数值.
5单击"PID和控制带参数"选项中的"下载"按钮.
在VAT_StructPar变量表中,您可以看到有效参数是如何传送给PAR_SAVE的.
6返回到自动模式,然后单击"发送"按钮.
基于曲线记录器中可调节变量的值,您可以看到控制器是如何重新以自动模式工作的.
PID温度控制A5E00447393-026-16温度控制器实例6.
1引言概述本章包含了温度控制器FB58"TCONT_CP"和FB59"TCONT_S"的可执行应用程序实例,并具有过程模拟.
可以在文件夹.
.
.
\STEP7\EXAMPLES中找到该实例.
要求已经建立并连接了一个S7站,该站包含电源和CPU.
在您的编程设备上已安装STEP7(V5.
1版本以上,ServicePack3).
该编程设备已经连接到CPU.
准备工作1.
通过SIMATIC管理器,在.
.
.
\STEP7\EXAMPLES文件夹中打开实例项目zEn01_13_STEP7__PID-Temp,然后将其复制到您的项目文件夹中,并以合适的名称保存(文件>另存为).
使用视图>详细信息选项,显示所有信息.
2.
在您的项目中插入一个站,以便符合硬件组态.
3.
选择一个实例程序,并将该程序复制到您的站中.
4.
通过HWConfig组态硬件.
5.
保存硬件组态,然后将其下载至CPU.
6.
将块文件夹下载至CPU.
温度控制器实例PID温度控制6-2A5E00447393-02实例代码该实例是使用STL语言编写的.
可以直接在LAD/STL/FBD编辑器中查看.
在此编辑器中,选择视图>显示"符号表达式"、"符号选择"和"注释".
如果屏幕上有足够的空间,则还可以显示"符号信息".
使用实例实例程序包含了变量声明表(VAT),通过它您可以查看和更该数值.
通过参数分配用户界面中的曲线记录器,还可以检查曲线.
修改实例可以直接将实例的代码用作用户程序,但该实例并没有针对实际过程进行过整定.
6.
2使用FB58"TCONT_CP"(脉冲控制)的实例"脉冲控制器"实例包含了一个简单控制回路,该回路包含了FB58"TCONT_CP"温度控制器,并通过PROC_P模拟温度过程.
该控制器被设置成脉冲控制器.
PROC_P代表一个具有二进制输入的3阶滞后过程.
下图给出了实例的控制回路:TCONT_CP,DB_TCONT_CPPROC_P,DB_PROC_POUTVSPQPULSEPVHEAT_P程序结构在OB35中以20毫秒为周期性中断时间调用控制器和过程块.
较慢的控制器环节的工作周期为CYCLE=400毫秒.
为获得所需精度,请选择PER_TM>CYCLE(1s).
当OB100启动时,控制器和过程的重启动位被置位.
用于控制器的脉冲发生器在OB100中激活.
温度控制器实例PID温度控制A5E00447393-026-3用于模拟温度加热区的过程块该块模拟一个典型的用于加热的温度过程,在挤压机、注塑机中的控制带或一个单独的熔炉中可能会发生这类过程.
下图给出了过程PROC_P的方框图:TM_LAG2TM_LAG3GAIN1000OUTVDISVHEAT_PAMB_TEMTM_LAG1++参数参数注释描述HEAT_P加热脉冲二进制加热输入信号DISV干扰变量GAIN过程增益TM_LAG1时间延迟1TM_LAG2时间延迟2TM_LAG3时间延迟3AMB_TEM环境温度OUTV输出变量控制带的温度二进制输入信号被转换成连续的浮点数数值(0或100).
在与干扰变量相加并和过程增益相乘以后,过程值将穿过三个1阶滞后单元.
最后,再加上环境温度的值.
如果控制器是通过COM_RST=TRUE初始化的,则输出变量将被设置成OUTV=DISV*GAIN+AMB_TEM.
温度控制器实例PID温度控制6-4A5E00447393-02操作员监控您可以在VAT_LoopControl变量表中进行操作员输入.
下列屏幕画面列出了VAT_LoopControl变量表:控制器可以在MAN_ON开关上切换到手动模式.
手动值则可以在MAN上设置.
温度控制器实例PID温度控制A5E00447393-026-5在CPU上执行暖启动之后,控制器将处于手动,并且加热被关闭.
如果要整定控制器,可置位TUN_ON位,并在SP上输入一个设定值.
可以在PHASE参数上监视整定过程.
整定结果可以在状态字STATUS_H和STATUS_D上看到.
将实例程序投入运行要将实例程序投入运行,需要遵循下列步骤:1.
将实例程序复制到CPU.
2.
在HWConfig中,将OB35的周期设置为20毫秒.
如果在周期性中断级中发生时间错误,则必须延长周期.
这时,仿真的运行将更加缓慢.
当您控制实际过程时,OB35的周期必须和DB_PROC_P的采样时间CYCLE_P或CYCLE相匹配.
下列屏幕画面说明了如何使用FB58进行控制器整定:13设定值过程值可调节变量缩放过程值zEn此屏幕画面显示了从环境温度20°C加热到工作点(70°C)时的控制器整定.
在此之后,将通过控制带控制设定值阶跃变化.
在90°C的新工作点上,重新使用负的可调节变量激励来整定控制器.
温度控制器实例PID温度控制6-6A5E00447393-026.
3具有短脉冲发生器采样时间的FB58"TCONT_CP"的实例这里所描述的两个实例等同于第6.
2节中描述的"脉冲控制器"实例.
唯一的差别在于下面将要讲述的调用机制.
FB58"TCONT_CP"块包含这样一种机制,它允许以自己的大强度计算来处理控制器环节,并允许将整定转移到OB1或更慢的周期性中断OB(例如OB32:1秒)中.
当您的CPU已经负载很重,而您又需要很高的精度,并因此需要将CYCLE_P减小到CYCLE时,可以使用这种机制.
"脉冲控制器OB35、OB1"实例适用于S7-300,因为只有一个周期性中断级可用.
下图给出了S7-300上具有短脉冲发生器采样时间的块调用:OB1(自由周期)A"DB_TCONT_CP".
QC_ACTJCNM001CallTCONT_CP,DB_TCONT_CP.
.
.
SELECT=1,.
.
.
M001:NOP0OB35(例如,20ms)CallTCONT_CP,DB_TCONT_CP.
.
.
SELECT=2,.
.
.
"脉冲控制器OB35、OB32"实例适用于S7-400,因为有几个周期性中断级可用.
下图给出了S7-400上具有短脉冲发生器采样时间的块调用:OB32(例如,1s)CallTCONT_CP,DB_TCONT_CP.
.
.
SELECT=3,.
.
.
OB35(例如,20ms)CallTCONT_CP,DB_TCONT_CP.
.
.
SELECT=2,.
.
.
温度控制器实例PID温度控制A5E00447393-026-76.
4使用FB58"TCONT_CP"(连续控制)的实例"连续控制器"实例包含了一个简单控制回路,该回路包含了FB58"TCONT_CP"温度控制器,并通过PROC_P模拟温度过程.
该控制器被设置为连续控制器.
PROC_C代表一个具有模拟量输入的3阶滞后过程.
下图给出了实例的控制回路:TCONT_CP、DB_TCONT_CPPROC_C、DB_PROC_COUTVSPLMNPVINV程序结构在OB35中以100毫秒为周期性中断时间调用控制器和过程块.
当OB100启动时,控制器和过程的重启动位被置位.
用于模拟温度加热区的过程块该块模拟一个典型的用于加热的温度过程,在挤压机、注塑机中的控制带或一个单独的熔炉中可能会发生这类过程.
下图是受控系统PROC_C的方框图:TM_LAG1TM_LAG2DISVGAINTM_LAG3OUTVAMB_TEMINV++温度控制器实例PID温度控制6-8A5E00447393-02参数参数注释描述INV输入变量控制器的可调节变量的值DISV干扰变量GAIN过程增益TM_LAG1时间延迟1TM_LAG2时间延迟2TM_LAG3时间延迟3AMB_TEM环境温度OUTV输出变量控制带的温度在与模拟量输入信号和负载(干扰变量)相加,然后与过程增益相乘之后,过程变量将穿过三个1阶时间滞后环节.
最后,再加上环境温度的值.
如果控制器是通过COM_RST=TRUE初始化的,则输出变量将被设置成OUTV=(INV+DISV)*GAIN+AMB_TEM.
温度控制器实例PID温度控制A5E00447393-026-9操作员监控您可以在VAT_LoopControlC变量表中进行操作员输入.
温度控制器实例PID温度控制6-10A5E00447393-02控制器可以在MAN_ON开关上切换到手动模式.
手动值则可以在MAN上设置.
在CPU上执行暖启动之后,控制器将处于手动模式,并且加热被关闭.
如果要整定控制器,则请置位TUN_ON位,并在SP上输入一个设定值.
可以在PHASE参数上监视整定过程.
整定结果可以在状态字STATUS_H和STATUS_D上看到.
将实例程序投入运行要将实例程序投入运行,需要遵循下列步骤:1.
将实例程序复制到CPU.
2.
如果OB35的缺省周期(100毫秒)不再存在,则在HWConfig中将OB35的周期设置为100毫秒.
如果在周期性中断优先级中发生时间错误,则必须延长周期.
这时,仿真的运行将更加缓慢.
当您控制实际过程时,OB35的周期必须和DB_PROC_CP和DB_PROC_C的采样时间CYCLE相匹配.
3.
为运行控制器整定,请将TUN_DLMN设置为20%.
下列屏幕画面说明了如何使用TCONT_CP进行控制器整定:13设定值过程值可调节变量缩放过程值zEn此屏幕画面显示了从环境温度20°C加热到工作点(60°C)时的控制器整定.
此后,将在控制带内产生一个从60°C到85°C的设定值阶跃变化.
可以通过将PFAC_SP从0.
8减小到0.
6来消除过调.
温度控制器实例PID温度控制A5E00447393-026-116.
5使用FB59"TCONT_S"(步进控制器)的实例"步进控制器"实例包含一个简单控制回路,该回路包含了一个PI步进控制器和一个三阶滞后环节,具有集成执行器,可作为温度过程的模型.
下图给出了实例的控制回路:TCONT_S,DB_TCONT_SDB_PROC_sOUTVSPQLMNUPPVINV_DOWNQLMNDNINV_UPPROC_S,程序结构控制器和过程是在OB35中调用的.
当OB100启动时,控制器和过程的重启动位被置位.
用于模拟温度过程的过程块该块模拟一个具有3阶时间延迟的过程.
为温度过程选择有大、小时间常数(TM_LAG1=10*TM_LAG2和TM_LAG3=0s)的2阶时间延迟响应.
下图是带有执行器的受控过程PROC_S的方框图:TM_LAG1TM_LAG2DISVGAINTM_LAG3OUTVMTR_TMLMNR_HLMLMNR_LLMLMNRQLMNR_HSQLMNR_LSINV_UPINV_DOWNAMB_TEM++温度控制器实例PID温度控制6-12A5E00447393-02参数参数注释描述INV_UP输入变量增加INV_DOWN输入变量减小DISV干扰变量GAIN过程增益MTR_TM电机启动时间LMNR_HLM执行器数值上限LMNR_LLM执行器数值下限TM_LAG1时间延迟1TM_LAG2时间延迟2在温度过程中:TM_LAG1=10.
.
.
100*TM_LAG2)TM_LAG3时间延迟3在温度过程中:=0AMB_TEM环境温度OUTV输出变量温度LMNR定位反馈信号QLMNR_HS上限停止信号QLMNR_LS下限停止信号根据输入信号INV_UP和INV_DOWN,由积分器来计算定位反馈信号LMNR.
定位反馈信号的限值为LMNR_HLM和LMNR_LLM.
当达到限值时,限值停止信号QLMNR_HS或QLMNR_LS将被置位.
在与干扰变量相加,然后与过程增益相乘之后,过程值将穿过三个1阶滞后单元.
如果控制器是通过COM_RST=TRUE初始化的,则输出变量将被设置成OUTV=(LMNR+DISV)*GAIN+AMB_TEM.
温度控制器实例PID温度控制A5E00447393-026-13操作员监控您可以在VAT_LoopControlS变量表中进行操作员输入.
控制器可以在LMNS_ON开关上切换到手动模式.
在CPU上执行暖启动之后,控制器将处于手动状态.
如果置位了LMNS_ON,则在手动模式中,可以在输入LMNUP或LMNDN上控制输出QLMNUP或QLMNDN.
温度控制器实例PID温度控制6-14A5E00447393-02将实例程序投入运行要将实例程序投入运行,需要遵循下列步骤:1.
将实例程序复制到CPU.
2.
在HWConfig中,将OB35的周期设置为20毫秒.
如果在周期性中断级中发生时间错误,则必须延长周期.
这时,仿真的运行将更加缓慢.
当您控制实际过程时,OB35的周期必须和FB59"TCONT_S"的采样时间相匹配.
下列屏幕画面说明了如何使用TCONT_S进行控制器整定:13Z设定值过程值可调节变量缩放过程值zEn上图首先显示了一个从20°C到36°C的设定值阶跃变化.
没有达到可调节变量限值,温度过调大约是5°C(30%).
随着后来设定值发生从36°C到70°C的阶跃变化,达到了可调节变量的上限.
这避免了过程变量的过调.
如果还要避免小的设定值变化引起过调,则必须减小PFAC_SP(例如,从1.
0减小到0.
8).
PID温度控制A5E00447393-02A-1A附录A.
1技术规范下表给出了温度功能块需要的存储空间:块名称FB编号装载存储器要求工作存储器要求本地数据TCONT_CPFB5810866个字节9910个字节144TCONT_SFB592282个字节1966个字节64背景数据块装载存储器要求工作存储器要求TCONT_CP的背景数据块1068个字节532个字节TCONT_S的背景数据块298个字节134个字节A.
2执行时间块名称FB编号组态执行时间(以毫秒为单位)CPU314执行时间(以毫秒为单位)CPU416TCONT_CPFB58具有典型参数设置的连续控制器4.
70.
14TCONT_CPFB58具有典型参数设置+控制器整定的连续控制器6.
20.
19TCONT_CPFB58只处理脉冲发生器0.
870.
025TCONT_SFB59具有典型参数设置的步进控制器2.
80.
095测量时使用的设备:CPU314:6ES7314-1AE84-0AB0;0.
3ms/kAWCPU416:6ES7416-1XJ02-0AB0;0.
08ms/kAW附录PID温度控制A-2A5E00447393-02A.
3DB分配A.
3.
1FB58"TCONT_CP"的背景数据块参数:地址参数声明数据类型取值范围初始值描述0.
0PV_ININPUTREAL取决于所使用的传感器0.
0过程变量输入可以在"过程变量输入"输入端设置初始值,或者也可以连接到浮点数格式的外部过程变量上.
4.
0PV_PERINPUTINT0外围设备过程变量外围设备I/O格式的过程变量连接到控制器的"外围设备过程变量"输入端.
6.
0DISVINPUTREAL0.
0干扰变量对于前馈控制,干扰变量连接到"干扰变量"输入端.
10.
0INT_HPOSINPUTBOOLFALSE积分作用保持在正方向积分作用的输出可以锁定在正方向.
为此,INT_HPOS输入端必须设置成TRUE.
在级联控制中,主控制器的INT_HPOS互连到次级控制器的QLMN_HLM.
10.
1INT_HNEGINPUTBOOLFALSE积分作用保持在负方向积分作用的输出可以锁定在负方向.
为此,INT_HNEG输入端必须设置成TRUE.
在级联控制中,主控制器的INT_HNEG互连到次级控制器的QLMN_LLM.
附录PID温度控制A5E00447393-02A-3地址参数声明数据类型取值范围初始值描述12.
0SELECTINPUTINT0-30调用PID和脉冲发生器的选项如果激活了脉冲发生器,则有几种方法可用于调用PID算法和脉冲发生器:SELECT=0:在一个快速周期性中断级中调用控制器,并处理PID算法和脉冲发生器.
SELECT=1:在OB1中调用控制器,并且只处理PID算法.
SELECT=2:在一个快速周期性中断级中调用控制器,并只处理脉冲发生器.
SELECT=3:在一个慢速周期性中断级中调用控制器,并只处理PID算法.
14.
0PVOUTPUTREAL取决于所使用的传感器0.
0过程变量有效的过程变量在"过程变量"输出端输出.
18.
0LMNOUTPUTREAL0.
0可调节变量可调节变量的有效值以浮点数格式,在"可调节变量"输出端输出.
22.
0LMN_PEROUTPUTINT0外围设备操作可调节变量外围设备格式的可调节变量值连接到控制器的"外围设备操作可调节变量"输出端.
24.
0QPULSEOUTPUTBOOLFALSE输出脉冲信号可调节变量的值是在QPULSE输出端调制的输出脉冲宽度.
24.
1QLMN_HLMOUTPUTBOOLFALSE达到可调节变量的上限可调节变量的值始终限制在上限和下限范围之内.
当超过了上限时,通过QLMN_HLM输出端进行指示.
附录PID温度控制A-4A5E00447393-02地址参数声明数据类型取值范围初始值描述24.
2QLMN_LLMOUTPUTBOOLFALSE达到可调节变量的下限可调节变量的值始终限制在上限和下限范围之内.
当超过了下限时,通过QLMN_LLM输出端进行指示.
24.
3QC_ACTOUTPUTBOOLTRUE下一个循环周期,连续控制器继续工作该参数指示在下一个块调用时是否执行连续控制器环节(只有当SELECT具有数值0或1时才相关).
26.
0CYCLEINPUT/OUTPUTREAL≥0.
001秒0.
1秒连续控制器的采样时间[秒]在此设置PID算法的采样时间.
调谐器在阶段1中计算采样时间,然后将其输入到CYCLE中.
30.
0CYCLE_PINPUT/OUTPUTREAL≥0.
001秒0.
02秒脉冲发生器的采样时间[秒]在该输入端,输入脉冲发生器环节的采样时间.
FB58"TCONT_CP"在阶段1中计算采样时间,然后将其输入到CYCLE_P.
34.
0SP_INTINPUT/OUTPUTREAL取决于所使用的传感器0.
0内部设定值"内部设定值"输入端用于指定一个设定值.
38.
0MANINPUT/OUTPUTREAL0.
0手动值"手动值"输入端用于指定一个手动值.
在自动模式中,它被改成可调节变量.
42.
0COM_RSTINPUT/OUTPUTBOOLFALSE完全重启动该块有一个初始化例行程序,当COM_RST输入端被置位时执行该例行程序.
42.
1MAN_ONINPUT/OUTPUTBOOLTRUE手动操作打开如果"手动操作打开"输入被置位,则中断控制回路.
MAN手动值被设置为可调节变量的值.
附录PID温度控制A5E00447393-02A-5内部参数地址参数声明数据类型取值范围初始值描述44.
0DEADB_WINPUTREAL取决于所使用的传感器0.
0死区宽度偏差通过死区.
"死区宽度"输入决定死区大小.
48.
0I_ITLVALINPUTREAL0到100%0.
0积分作用的初始化值积分作用的输出可以在I_ITL_ON输入端上设置.
该初始化值用于"积分作用的初始化值"输入.
在重启动期间,COM_RST=TRUE,积分作用被设置成初始值.
52.
0LMN_HLMINPUTREAL>LMN_LLM100.
0可调节变量上限可调节变量的值始终限制在上限和下限范围之内.
"可调节变量上限"输入指定了上限.
56.
0LMN_LLMINPUTREAL=2).
212.
0T_P_INFOUTPUTREAL0.
0到拐点的时间[秒]从过程激发到拐点所经历的时间.
216.
0P_INFOUTPUTREAL取决于所使用的传感器0.
0拐点处的PV-PV0从过程激发到拐点处,过程变量发生的变化.
220.
0LMN0OUTPUTREAL0到100%0.
0整定开始时的可调节变量在阶段1中检测(平均值).
224.
0PV0OUTPUTREAL取决于所使用的传感器0.
0整定开始时的过程值228.
0PVDT0OUTPUTREAL0.
0整定开始时PV的变化率[1/s]采用有符号数.
232.
0PVDTOUTPUTREAL0.
0PV的当前变化率[1/s]采用有符号数.
236.
0PVDT_MAXOUTPUTREAL0.
0每秒钟PV的最大变化率[1/s]拐点处过程变量的最大变化率(采用有符号数,始终大于0),用于计算TU和KIG.
240.
0NOI_PVDTOUTPUTREAL0.
0PVDT_MAX中的噪声比率,采用%形式噪声的比例越高,控制参数的精度就越低(越不积极).
244.
0NOISE_PVOUTPUTREAL0.
0PV中的绝对噪声阶段1中最大和最小过程变量的差值.
248.
0FIL_CYCOUTPUTINT1.
.
.
10241均值过滤器的周期数过程变量取FIL_CYC个周期的平均值.
如果需要,FIL_CYC可以自动从1增加到最大值1024.
附录PID温度控制A-12A5E00447393-02地址参数声明数据类型取值范围初始值描述250.
0POI_CMAXOUTPUTINT2拐点后的最大周期数该时间用于在测量噪声存在的情况下,找到更进一步的(或者说,更好的)拐点.
只有在此时间过后,整定才结束.
252.
0POI_CYCLOUTPUTINT0拐点后的周期数附录PID温度控制A5E00447393-02A-13A.
3.
2FB59"TCONT_S"的背景数据块参数:地址参数声明数据类型取值范围初始值描述0.
0CYCLEINPUTREAL≥0.
0010.
1秒步进控制器的采样时间[秒]在该输入端,输入控制器的采样时间.
4.
0SP_INTINPUTREAL取决于所使用的传感器0.
0内部设定值"内部设定值"用于指定一个设定值.
8.
0PV_ININPUTREAL取决于所使用的传感器0.
0过程变量输入可以在"过程变量"输入端设置初始值,或者也可以连接到浮点数格式的外围设备过程变量上.
12.
0PV_PERINPUTINT0外围设备过程变量外围设备I/O格式的过程变量连接到控制器的"外围设备过程变量"输入端.
14.
0DISVINPUTREAL0.
0干扰变量对于前馈控制,干扰变量连接到"干扰变量"输入端.
18.
0LMNR_HSINPUTBOOLFALSE反复调节值的上限信号信号"阀在上限处停止"连接到"位置反馈信号的上限停止信号".
LMNR_HS=TRUE:阀在上限值处停止.
附录PID温度控制A-14A5E00447393-02地址参数声明数据类型取值范围初始值描述18.
1LMNR_LSINPUTBOOLFALSE反复调节值的下限信号信号"阀在上限处停止"连接到"位置反馈信号的上限停止信号"输入端LMNR_LS=TRUE:阀在下限停止.
18.
2LMNS_ONINPUTBOOLTRUE调节信号打开控制器输出信号的处理在"调节信号打开"输入端上设置为手动.
18.
3LMNUPINPUTBOOLFALSE调节信号增大当控制器输出信号设置为手动时,QLMNUP输出信号施加到"调节信号增大"输入上.
18.
4LMNDNINPUTBOOLFALSE调节信号减小当控制器输出信号设置为手动时,QLMNDN输出信号施加到"调节信号减小"输入上.
20.
0QLMNUPOUTPUTBOOLFALSE调节信号增大如果"调节信号增大"输出被置位,则阀将打开.
20.
1QLMNDNOUTPUTBOOLFALSE调节信号减小如果"调节信号减小"输出被置位,则阀将关闭.
22.
0PVOUTPUTREAL0.
0过程变量有效的过程变量在"过程变量"输出端输出.
26.
0EROUTPUTREAL0.
0偏差信号有效的偏差在"偏差信号"输出端输出.
30.
0COM_RSTINPUT/OUTPUTBOOLFALSE完全重启动该块有一个初始化例行程序,当COM_RST输入端被置位时执行该例行程序.
附录PID温度控制A5E00447393-02A-15内部参数地址参数声明数据类型取值范围初始值描述32.
0PV_FACINPUTREAL1.
0过程变量因子"过程变量因子"输入和"过程值"相乘.
该输入用于调整过程变量的范围.
36.
0PV_OFFSINPUTREAL取决于所使用的传感器0.
0过程变量偏移量"过程变量偏移量"输入与"过程变量"相加.
该输入用于调整过程变量的范围.
40.
0DEADB_WINPUTREAL≥0.
00.
0死区宽度偏差通过死区.
"死区宽度"输入决定死区的大小.
44.
4PFAC_SPINPUTREAL0.
0-1.
01.
0用于设定值变化的比例因子[0.
.
1]当有设定值变化时,PFAC_SP指定有效的比例P作用.
它的设置范围是0到1.
1:如果设定值发生变化,则比例P作用具有全部效果.
0:如果设定值发生变化,比例P作用没有任何效果.
48.
0GAININPUTREAL%/物理单位2.
0比例增益"比例增益"输入用于指定控制器增益.
可以通过给GAIN一个负号来反转控制方向.
52.
0TIINPUTREAL≥0.
0秒40.
0秒复位时间[秒]"复位时间"输入(积分时间)决定了积分作用响应.
56.
0MTR_TMINPUTREAL≥CYCLE30秒电机启动时间阀从限停到限停的运行时间在"电机启动时间"参数中输入.
60.
0PULSE_TMINPUTREAL≥0.
0秒0.
0秒最小脉冲时间[秒]可使用"最小脉冲时间"参数设置最小脉冲时间.
64.
0BREAK_TMINPUTREAL≥0.
0秒0.
0秒最小断开时间[秒]可使用"最小断开时间"参数设置最小断开时间.
附录PID温度控制A-16A5E00447393-02地址参数声明数据类型取值范围初始值描述68.
0PER_MODEINPUTINT0、1、20外围设备模式可以在这个开关上输入I/O模块的类型.
输入PV_PER上的过程变量在PV输出上被规格化成°C.
PER_MODE=0:标准PER_MODE=1:气候PER_MODE=2:电流/电压70.
0PVPER_ONINPUTBOOLFALSE外围设备过程变量打开如果想从I/O中读取过程变量,则PV_PER输入必须连接到I/O,并且"外围设备过程变量"输入必须置位.
附录PID温度控制A5E00447393-02A-17A.
4整定期间可能出现的消息列表STATUS_H描述纠正方法0缺省或(还)没有新的控制器参数.
10000整定已结束,并且已经找到合适的控制器参数2xxxx整定已结束,但控制器参数还不确定2xx2x还未到达拐点(只是已经通过设定值阶跃变化进行了激励)如果控制器是振荡的,则弱化控制器参数,并使用一个较小的可调节变量差值TUN_DLMN重复尝试.
2x1xx估计偏差(TU10在更好的条件下重复尝试3xxxx由于参数设置不好,整定在阶段1终止30002有效可调节变量差值1.
5,过程类型I200N_PTN>1.
9,过程类型II(中间范围)310N_PTN>=2.
1,过程类型III,快速320N_PTN>2.
6,过程类型III111、122、201、311、321在阶段7修正参数.
附录PID温度控制A-18A5E00447393-02PID温度控制A5E00447393-02B-1B缩写和缩略语缩写/缩略语解释BREAK_TM最小断开时间[秒]COM_RST重启动CON_ZONE控制带宽度CONZ_ON激活控制带CYCLE采样时间[秒]CYCLE_P脉冲发生器的采样时间[秒]D_F微分因子DEADB_W死区宽度DISV干扰变量ER错误FIL_CYC均值过滤器的周期数GAIN控制器增益GAIN_P过程增益I_ITL_ON设置积分作用I_ITLVAL积分作用的初始值INT_HNEG功能块在负方向进行积分运算INT_HPOS功能块在正方向进行积分运算KIG可调节变量从0变化到100%时最大的过程值上升速率[1/s]LMN可调节变量的值LMN_D微分作用LMN_FAC可调节变量因子LMN_HLM可调节变量上限LMN_I积分作用LMN_LLM可调节变量下限LMN_OFFS可调节变量偏移量LMN_P比例作用LMN_PER外围设备操作可调节变量LMN0整定开始时的可调节变量LMNDN驱动信号减小LMNR_HS位置反馈信号的上限停止信号缩写和缩略语PID温度控制B-2A5E00447393-02缩写/缩略语解释LMNR_LS位置反馈信号的下限停止信号LMNS_ON为驱动信号激活手动模式LMNUP驱动信号增大LOAD_PID装载整定后的PID参数MAN手动值MAN_ON激活手动模式MTR_TM电机启动时间[秒]N_PTN处理顺序NOI_PVDTPVDT_MAX中的噪声比率,采用%形式NOISE_PV过程值中的绝对噪声P_B_TM最小脉冲/最小断开时间[秒]P_INF拐点处的过程值–PV0PAR_SAVE保存的PID控制器参数PER_MODE外围设备模式PER_TM脉冲重复周期[秒]PFAC_SP用于设定值变化的比例因子PHASE控制器整定的阶段指示器PI_CONPI控制器参数PID_CONPID控制器参数PID_ON激活PID模式POI_CMAX拐点后的最大周期数POI_CYCL拐点后的周期数PULSE_ON激活脉冲发生器PULSE_TM最小脉冲时间[秒]PV实际值PV_FAC过程值因子PV_IN过程值输入PV_OFFS过程值偏移量PV_PER外围设备过程值PV0整定开始时的过程值PVDT当前的过程值上升速率[1/s]PVDT_MAX每秒钟过程值的最大变化量[1/s]PVDT0整定开始时的过程值上升率[1/s]PVPER_ON激活外围设备过程值QC_ACT将在下一次调用处理连续控制器动作QLMN_HLM达到可调节变量的上限QLMN_LLM达到可调节变量的下限缩写和缩略语PID温度控制A5E00447393-02B-3缩写/缩略语解释QLMNDN驱动信号减少QLMNUP驱动信号增大QPULSE脉冲输出QTUN_RUN整定已激活(阶段2)SAVE_PAR保存当前控制器参数SELECT为PID和脉冲发生器选择调用SP_INT内部设定值STATUS_D控制器整定的状态控制器设计STATUS_H控制器整定的状态加热T_P_INF到拐点处的时间[秒]TA过程的时间响应(恢复时间)[秒]TD微分时间常数[秒]TI积分时间常数或复位时间[秒]TM_LAG_PPTN模型的时间常数[秒]TU过程的时间延迟(延迟时间)[秒]TUN_DLMN用于过程激励的可调节变量增量TUN_KEEP保持整定模式TUN_ON激活控制器整定TUN_ST启动控制器整定UNDO_PAR撤消控制器参数更改缩写和缩略语PID温度控制B-4A5E00447393-02PID温度控制A5E00447393-02索引-1索引字母CYCLE·2-15CYCLE_P2-15,2-17FB58"TCONT_CP"PID算法·2-4PID算法方框图·······2-4,2-9,2-12,3-2,3-4,3-5保存控制器参数·2-9可调节变量规格化2-8可调节变量计算·····2-9,2-12,3-2,3-4,3-5可调节变量限制值2-8初始化2-14,2-15,2-18方框图2-13方框图保存和重新装载控制器参数2-9过程值格式转换·2-2过程值规格化2-2过程值规格化,实例·2-3过程值选项·2-1积分器2-5结构略图·1-3控制·2-6控制器采样时间·2-15,2-16控制器整定·3-1冷却过程·1-3脉冲发生器·2-11脉冲发生器的采样时间2-15描述·1-4偏差形成·2-1,2-3偏差形成方框图·2-1前馈控制·2-6弱化比例作用2-5设定值分支·2-1实例·6-2,6-6,6-7手动值处理·2-7死区·2-3应用·1-3重新装载控制器参数·2-9准备·3-6FB59"TCONT_S"1-4PI步进控制器算法·4-4采样时间·4-7初始化·4-7方框图·4-5过程值规格化·4-2过程值选项4-1过程值转换4-2描述1-4偏差形成·4-1,4-3设定值分支4-1死区4-3应用1-4PI步进控制器算法·4-4前馈控制·4-4PULSEGEN·2-11C产品结构·1-1G干扰3-3工作范围·3-3过程类型·3-2检查3-10K控制6-1控制模式中的微调·3-16控制器采样时间2-15,2-16,4-7控制器整定3-1改进3-16阶段3-4结果3-11启动3-8强热力耦合3-19弱热力耦合3-19停止3-11问题3-12索引PID温度控制索引-2A5E00447393-02L冷却·1-3冷却过程1-3M脉冲发生器·2-11脉冲发生器的采样时间·2-15脉宽调制2-11R软件安装·1-1S使用FB58"TCONT_CP"的实例·6-2,6-6,6-7使用FB59"TCONT_S"的实例6-11使用入门·5-1瞬态响应·3-3X线性度·3-3Z自述文件·1-2
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