PID 水箱水位PLC控制

合集下载
相关主题
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
任务十二 水箱水位PLC控制
复习
1、 S7-200系列PLC的中断事件包括三大类, 它们分别是( )、( )的( )。
A、通讯口中断 C、时基中断
B、I/O中断 D、顺序中断
答:ABC
2、 S7-200系列PLC的中断事件通讯口中断、I/O 中断和时基中断,其中最高优先等级属( ),中间 级属( ),最低优先等级为( )。
工作方式 切换
调节类型 选择
数据归一 化处理
手动工作方式切换到自动工作方式:应将手动工作方式中设定的输出值写 入PID参数表,并使SPn=PVn、PVn=PVn-1、积分和=输出值
PD调节:应将积分时间TI→∞,由于积分和初始值不一定为0,故即使没有 积分作用,积分项也不一定为0
PI调节:应将微分时间TD设置为0 ID调节:应将增益Kc设置为0,由于增益Kc同时影响积分项和微分项,故 用于积分项和微分项的增益Kc约定为1
AIW2
输入
功能描述
手动/自动切换开关SB1 变频器接入强制开关SB2
水箱水位计 水泵转速传感器
编程元 件地址
AQW0
Q0.0
2)I/O分配及功能
输出 功能描述
驱动变频器工作 变频器接入接触器KM1
3)PLC接线示意图
4)编写梯形图程序
首次扫描调用初始化子程序 I0.0得电,将变频器接入电源
水位控制主程序
•LOOP为PID调节回路号,可在0----7范围选取。为保证控 制系统的每一条控制回路都能正常得到调节,必须为调 节回路号LOOP赋不同的值,否则系统将不能正常工作。
•TBL为与LOOP相对应的PID参数表的起始地址。
•CPU 212、CPU 214无此指令。
PID指令 的使用
描述
参数表初 将设定值SPn、增益Kc、采样时间Ts、积分时间TI、微分时间TD按照地址偏 始化 移量写入变量寄存器V中
2)离散系统PID算法
M n MPn MI n MDn
其中:Mn 为采样时刻n的回路输出计算值; MPn 为采样时刻n的回路输出比例项值; MIn 为采样时刻n的回路输出积分项值; MDn 为采样时刻n的回路输出微分项值。

序移 号地


格式
类型
说明
1
0
过程变量 双字-实
PVn

输入
2
4
设定值SPn
答:A
复习
5、梯形图中中断允许指令可用( )表示。
A、
B、
C、
D、
答:D
01
教学目标与任务
02
相关理论知识
03
训练任务
04
课堂练习
【教学目标】
1.掌握PID指令的功能及应用编程 2.熟悉S7-200系列PLC的结构和外部I/O接线方法 3.熟悉STEP7-Micro/WIN编程软件的使用方法 4.熟悉水箱水位PLC控制工作原理和程序设计方法
将PID运算的结果转换为工程量 (逆标准化) 取整
将工程量输出给AQW0进行 D/A转换
温度控制PID调节中断子程序(启动PID功能)
例:锅炉内蒸汽压力PID控制:为了生产需求,调节鼓 风机的速度,使锅炉内蒸汽压力维持在0.85 ~ 1.0MPa, 压力的大小由压力变送器检测,变送器压力量程0 ~ 2.5MPa,输出DC为4~20mA,过程变量值是压力变 送器检测至的单极性模拟量,回路输出值也是一个单 极性模拟量,用来控制鼓风机的速度。
手动工作方式是指不执行PID运算方式,自动工作方式是指周期性地 执行PID运算方式。
PID回路输入量转成0.0~1.0之间的标准化实数是指CPU从模拟量输 入模块采集到的过程量都是实际的工程量,其幅度、范围和测量单位都 会不同。在PLC内部进行数据运算之前,必须将这些值转换为无量纲的 标准化格式,即0.0~1.0之间的标准化实数。标准化过程算式如下:
设定值 0.75 0.25 0.1 30.0 0.0
01 1台S7-200 CPU224XP PLC
1
02 彩灯显示控制模块(L1 — L16)

设 备
03 装有STEP7-Micro/WIN编程软件的PC机
配 置 04
PC/PPI电缆
05 连接导线若干
编程元 件地址
I0.0 I0.1 AIW0
【教学任务】
1. 练习PID指令的基本使用方法,能够正确编制水箱水位PLC控制 程序
2. 能够独立完成水箱水位PLC控制线路的安装 3. 按规定进行通电调试,出现故障时,能根据设计要求独立检修,
直至系统正常工作
➢ 在工程实际应用中,当被控对象的结构和参数不能完全掌握,或 得不到精确的数学模型,而控制理论的其它技术难以采用时,系 统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定,这时应 用PID控制技术最为方便。典型PID回路控制系统如图所示:
将触摸屏输入的温度设 定值转换为双字整数
温度设定值 转换为实数 将触摸屏输入的增益 值转换为双字整数
增益值转换为实数
将触摸屏输入的采样时 间值转换为双字整数
采样时间值 转换为实数
温度控制PID调节主程序(转入触摸屏输入值)
将触摸屏输入的积分 时间常数转换为双字 整数 积分时间常数
转换为实数
将触摸屏输入的微分 时间常数转换为双字 整数 微分时间常数
RS = RR/SP + E 其中RS是工程实际值的标准化值;RR是工程实际值的实数形式值; SP是最大允许值减去最小允许值,通常取32 000(对于单极性)和64 000 (对于双极性);E对于单极性值取0,对于双极性值取0.5。
PID调节指令编程举例
某电炉恒温控制系统,温度在50 ~500 ℃可调,现采用PLC 的PID调节功能实现。系统采用EM231热电偶模块将热电偶 检测到的温度实际值送入PLC的AIW0单元中,作为温度反 馈信号;采用EM232模拟量输出模块将PID运算的结果输出 到晶闸管调功器,实现电炉的恒温控制要求。
偏移地址

设定值
0
过程变量PVn
4
设定值SPn
0.34(对应0.85MPa)
8
输出Mn
12
增益KC
0.06
16
采样时间TS
0.2
20
积分时间TI
10.0
24
微分时间TD
0.0
28
积分前项MX
32
过程变量前项PVn-1
水箱水位PLC控制:如图2-55所示,被控 对象为保持一定压力的供水水箱,给定量为满 水位的75%,控制量为水箱注水的调速电动机 的调速,调节量是其水位(单极性信号),由 水位计检测后经A/D转换送入PLC,PLC执行 PID指令后以单极性信号经D/A转换送出,用于 控制电动机的调速,使水箱水位实现恒定控制。
双字-实 数
输入
在0.0~1.0之间 在0.0~1.0之间
38
输出Mn
双字-实 输入/输


在0.0~1.0之间
4 12
增益KC
双字-实 数
输入
可以为整数或负数
5
16
采样时间TS
双字-实 数
输入
以秒为单位,必须为整数
6
Hale Waihona Puke Baidu
20
积分时间TI
双字-实 数
输入
以分钟为单位,必须为整 数
•表中偏移地址表示相对于参数表首地址的字节偏移量n。
A、通讯口中断
B、I/O中断
C、时基中断
D、顺序中断
答:ABC
3、定时中断0的时间间隔存储在时间间隔寄存器 ( )中,定时中断1的时间间隔存储在时间间隔 寄存器( )中。
A、SMB33 C、SMB35
B、SMB34 D、 SMB36
答:BC
4、梯形图中中断连接指令可用( )表示。
A、
B、
C、
D、
将标准化后的水位值作为PID 回路表中的反馈量前值
水位控制中断服务子程序(手动控制结果存PID参数表)
5)通电调试,验证是否符合设计要求 1 编写梯形图程序,编译后将编译好的梯形图程序下载到PLC中
启动PLC运行,调速电动机运行向水箱注水,水箱水位自动 2 上升,当达到75%高度时,通过输入点I0.0的置位切入自动状
转换为实数
PID表的首地址为VD200 温度设定值填表 增益值填表 采样设定值填表 积分时间常数填表 微分时间常数填表
温度控制PID调节主程序(填写PID运算周期)
设置定时中断间隔为200ms
建立定时中断事件与中断子 程序0连接,并允许该中断 全局开中断
温度控制PID调节子程序SBR-0(设置PID运算周期)
结合学生完成的情况进行点评并给出考核成绩,展示 学生优秀设计方案和程序,激发学生学习热情。
考核内容
清累加器(异或指令)两个 相同的字异或,运算结果各 位均为0 读入EM231将温度值转换到 PLC内部的数字值AIW0(反 馈量值) 将读入的温度值转换为实数
对读入的单极性温度值进行 标准化处理
将标准化处理的温度值填入 PID参数表(反馈量值)
温度控制PID调节中断子程序(采样温度反馈值)
取环路编号0,调用PID功能
水位控制中断服务子程序(自动时启动PID运算)
清累加器
读入连接在模拟量通道2上的速度 给定值,已备无扰动切换
将采集到的速度给定值转换 为实数 对单极性的实数速度给定值 进行标准化
将标准化后的手动速度给定 值作为PID回路表的输出值 对标准化后的手动速度给定 值作为PID回路表的积分和 取标准化后的水位值
➢ 比例(P)控制 ➢ 积分(I)控制 ➢ 微分(D)控制
1)连续系统PID算法
M (t)
KC
*[e
1 TI
t
edt TD
0
de dt
]
M
initial
其中: KC 为比例系数,PID回路的增益,用来描述PID回路的比例调节作用; M(t) 为PID回路的输出,是时间函数,决定执行器的具体位置; TI 为PID回路的积分时间,决定积分作用的强弱; TD 为 PID回路的微分时间,决定微分作用的强弱; e 为PID回路的偏差(给定值SP和过程变量PV之差); Minital 为PID回路输出的初始值,即e=0时的阀位开度。
根据任务要求,根据任务要求,选定PI控制方式,给定参 数值如表3所示,并且系统运行后先由手动控制电机,直到水 位上升达到75%时,再通过输入点I0.0的置位切入自动状态。
偏移地址 VD104 VD112 VD116 VD120 VD124

设定值SPn 增益KC
采样时间TS 积分时间TI 微分时间TD
控制方案
(1)系统控制参数在开机前通过触摸屏设定给PLC的存储
单元,具体对应单元如表所示。
设定参数 存储单元 设定参数 存储单元 设定参数 存储单元
设定值 VW10
采样时间 VW14
微分时间 VW18
增益
VW12
积分时间 VW16
(2)系统采用单极性方案 (3)PID参数表的首地址为VD200 (4)采用中断的方式进行数据采样,中断服务程序编号为 INT_0
态,维持水位在75%高度
梯形图程序编写中PID参数表初始化、PID参数标准化及归
3
一化处理是否正确
4
检修线路连接和梯形图程序,直至能够正常工作
恒温箱PLC控制:恒温箱中装有一个电加热元件和 一个制冷风扇,电加热元件和制冷风扇均只能工作在 ON或OFF两种状态,即不能进行自动调节。要求恒温箱 内温度恒定为50℃,且在25-100℃温度范围内可调。
•9个参数均为实型数据,分别占用4个字节存储单元,共 36个字节的存储空间。
•参数2、4、5、6、7的数值固定不变,可以在程序中预先 设定并填入表中;参数1、3、8、9的数值具有实时性, 必须在调用PID指令时才可以填入表中。
指令格式
功能描述
使能输入有效时,PID调节指令对TBL为起 始地址的PID参数表中的数据进行PID运算。
PID回路输入数据归一化:PID回路有设定值SP和过程量PV两个输入量, PID指令进行运算前必须先把16位整数转成浮点型实数,然后将实数转成 0.0~1.0之间的标准化实数。
PID回路输出数据归一化:PID回路输出一般是控制变量,而PID回路输出 是0.0~1.0之间的标准化实数,必须将回路输出转成相应的实际实数数值。
将采集到的水位值转换为实 数
对单极性的实数水位值进行 标准化
将水位值的标准化结果填入 PID参数表
水位控制中断服务子程序(读水位值)
若为自动方式,则调用PID功 能,取环路编号0,
取PID运算结果的控制量,进行 逆标准化(即转换为工程量)
取整(舍小数)
将工程量输出给模拟量输出 通道0(AQW0)进行D/A转 换
填写PID参数表,设置给定水 位值75% 设置增益值0.25
设置采样设定值为0.1s
设置积分时间常数为30min
设置微分时间常数为0,即关 闭微分作用 设置定时中断时间间隔为100ms
每次定时时间到调用中断程序INT_0 全局开中断
水位控制子程序(初始化PID参数表,设置PID运算周期)
清累加器(异或指令)两个 相同的字异或,运算结果各 位均为0 读入(采集)连接在模拟量 通道0上的水位值(反馈量值)
相关文档
最新文档