PLC在过程控制中应用.ppt

PLC在过程控制中应用,1.1PID简介1）P、I、D的概念2）PID控制器的参数整定3）PID控制器的优点4）PID算法,2.2利用PID指令编写电炉的温度控制程序,例有一台电炉要求温度控制在一定的范围，电炉的工作原理如下当设定电炉温度后，S7-200PLC经过PID运算后由模拟量输入模块EM232输出一个电压信号送到控制板，控制板根据电压信号（弱电信号）的大小控制电热丝的加热电压（强电）的大小（甚至断开），温度传感器测量电炉的温度，温度信号经过控制板的处理后输入到模拟量输入模块EM231，再送到S7-200PLC进行PID运算，如此循环。系统硬件配置如图所示，请编写控制程序。,,【解】1.主要软硬件配置①一套STEP7-Micro/WINV4.0②一台CPU226CNPLC③一台EM231④一台EM232⑤一根编程电缆（或者CP5611卡）⑥一台电炉（含控制面板）,2.S7-200的PID指令介绍,PID回路指令，当能有效时，根据表格（TBL）中的输入和配置信息对引用LOOP执行回路计算。PID指令格式见表PID指令使用注意事项①程序最多使用8条PID指令，回路号为0-7，不能重复使用②PID指令不能对参数表输入值进行范围检查，必须保证过程变量，给定值积分项前值和过程变量前值在0.0-1.0③使ENO0的错误条件0006（简介地址），SM1.1溢出，参数表起始地址或指令中的指定PID回路指令号操作数超出范围）。在工业生产过程中，模拟信号PID（由比例，积分和微分构成的闭合回路）调节是常见的控制方法。运行PID控制指令，S7-200PLC将参数表中输入测量值，控制测量值及,,PID参数，进行PID运算，求得控制输出值，参数表中有9个参数，全部是32位的实数，共占用36个字节，PID控制回路的参数表见表2-2,,3.编写程序1）编写程序前，先要填写PID指令的参数表，参数见表2-32）在编写PLC控制程序，程序如图2-2,,【关键点】编写此程序首先要理解PID的参数表各个参数的含义，其次要理解数据类型的转换,4.用指令向导编写PID程序,若读者对控制了解得比较清楚，用以上的方法编写PID控制程序是可行的，但显然比较麻烦，初学者不容易理解，所幸西门子公司提供了指令向导，读者利用指令向导就比较容易编写PID控制程序。一下将介绍这种方法1）打开指令向导，选定PID。选中菜单栏中的“工具”，单击子菜单项“指令向导”，弹出如图2-3所示的界面，选定“PID”选项，单击下一步按钮。2）指定回路号码。指定会路号码如图2-4所示。本例选定回路号码为0单击下一步,3）设置回路参数。设置回路参数如图2-5所示，本比例参数设置为0.05，采样时间是35秒，积分时间设定为30分钟，微分时间设定为0，实际就是不使用微分项D，使用PI调节器，最后单击下一步按钮4）设置回路输入和输出选项，设置回路输入和输出选项如图2-6所示，标定项中选择“单极性”。过程变量中的参数不变，输出类型中选择“模拟量”（因为本例为EM232输出），单击“下一步”按钮。,,5设置回路报警选项。设置回路报警选项如图2-7所示，本例没有设置报警，单击“下一步”按钮6）为计算指定存储区。为计算指定存储区如图2-8所示，PID指令使用V存储区中的36个字节的参数表，存储用于控制回路操作的参数。PID计算还要求一个“暂存区”,用于存储临时结果。先单击“建议地址”按钮，再单击“下一步”按钮，地址自动分配，当然地址也可以由读者分配。,,7）指定子程序和中断程序。指定子程序和中断程序如图2-9所示，本例使用默认子程序名，只要单击“下一步”按钮即可。如果选项包含一个激活PID设置，已经建立的中断程序被设为只读。因为项目中的所有配置共享一个公用中断程序，项目中增加任何新配置不得改变公用中断程序的名称。8）生成PID代码。生成PID代码如图2-10所示。单击“完成”按钮，S7-200PLC指令向导为指定的配置生成程序代码和数据块代码。由向导建立的子程序和中断程序成为项目的一部分。要在程序中使能该配置，每次扫描周期时，使用SM0.0从主程序调用该子程序。,9编写程序如图2-11所示10）PID的自整定。S7-200CPUV2.3以上版本的硬件支持PID的自整定功能，在软件STEP7-Micro/WINV4.0以上提供版本的中增加了PID调节控制面板。用户可以使用用户程序或PID调节控制面板来启动自整定功能。在同一时刻，最多可以有8个PID回路同时进行整定。PID自整定的目的是为用户提供一套最优化的整定参数，使用这些整定参数值可以使控制系统达到最佳的控制效果，真正优化控制程序。以下介绍PID自整定的控制方法。首先，在STEP7-Micro/WINV4.0在线的情况下，单击菜单“工具”下的子菜单“PID调节控制面板”，如图2-12所示,先选定“自动调节”，再单击“开始自动调节”，PID自动调节开始。PID调节控制面板如图2-13所示【关键点】为了保证PID的自整定成功，在启动PID自整定之前，需要调节PID参数，使PID调节基本稳定，输出，反馈变化平缓，并且使反馈比较接近给定；设定合适的给定值，使PID调节器的输出远离趋势图的上下坐标轴，以免PID自整定开始后输出值的变化范围受限制,2.4利用PID指令编写水箱的水位控制程序水箱控制在工业和日常生活中十分常见，有的水位控制虽然为闭环控制，但要求不高，并不需要PID控制，如马桶的水位控制虽然是闭环控制，但并不是PID控制。有的系统，特别是出水口的流速大，又需要水位精确控制系统，PID控制就是一个很好的选择，以下用一个例子介绍利用PID指令编写水箱的水位控制程序。【例2-4】某水箱的出水口的流量是变化的，注水口的流量可通过调节水泵的的转速，水位的检测可以通过水位传感器完成，水箱最大盛水高度为2米，要求对水箱进行水位控制，保证水位高度为1.6米，用PLC控制器，用EM231为模拟量输入模块检测水位信号，用EM232输出信号，控制变频器，从而控制水泵的输出流量。水箱的水位控制原理图如图2-37所示。,【解】1.主要软硬件配置①一套STEP7-Micro/WINV4.0②一台S7-226CNPLC③一台EM231④一台EM232⑤一根编程电缆（或者CP5611卡）⑥一台供水装置其接线图如图2-38所示,2.编写程序（1）变频器的几个关键的参数设定命令源，P7002，由端子排输入。数学输入1，P7011，接通正转。频率源，P10002，模拟量调速（2）编程说明要保证水箱的水位为1.6米，水箱的最大水位为两米，也就是要保证水位在80的水位处，因此给定值SPn设定为0.8，再经过标准化就是过程变量PVn，执行PID运算输出值是Mn，再经过D/A变换，变成编程器的调速信号，水箱的水位控制的PID参数见表2-9,水位控制的主程序，子程序和中断程序如图2-39，2-40，2-41所示。,,,【关键点】用PID指令编写程序，首先要理解PID控制的原理，这点非常重要；再者就是要理解参数表各参数的含义；当然最终要得到满意的结果，还要对P，I，D三个参数进行调节，这是难点，需要经验的积累。此外，硬件线路的接线正确和变频器参数设定正确也是很重要的。,