鋁打磨間的PID控制冷卻系統(tǒng)的控制與升溫系統(tǒng)的控制!

在工業(yè)生產(chǎn)中，常需要用閉環(huán)控制方式來實(shí)現(xiàn)溫度、壓 力、流量等連續(xù)變化的模擬量控制。無論使用模擬控制器的模 擬控制系統(tǒng)，還是使用計(jì)算機(jī)(包括PLC)的數(shù)字控制系統(tǒng)，PID控制都得到了廣泛的應(yīng)用。

過程控制系統(tǒng)在對(duì)模擬量進(jìn)行采樣的基礎(chǔ)上，一般還要對(duì)采樣值進(jìn)行PID（比例+積分+微分）運(yùn)算，并根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，形成對(duì)模擬量的控制作用。這種作用的結(jié)構(gòu)下圖所示

使用SFB 41/FB 41 "CONT_C"進(jìn)行連續(xù)PID控制

FB41用于通過使用連續(xù)的變量輸出在SIMATIC S7控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)技術(shù)過程控制。除了設(shè)定點(diǎn)操作和過程數(shù)值操作功能外，F(xiàn)B41可以使用連續(xù)的變量輸出和手動(dòng)影響控制數(shù)值選項(xiàng)，來實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的PID控制器。

在FB41中的運(yùn)算結(jié)果只有在按一定時(shí)間間隔時(shí)調(diào)用才準(zhǔn)確，所以應(yīng)在循環(huán)中斷OB（OB30到OB38）中調(diào)用，在FB41的“CYCLE”參數(shù)設(shè)置應(yīng)與OB塊的循環(huán)時(shí)間一致.

SFB/FB "CONT_C" (連續(xù)控制器)在SIMATIC S7可編程邏輯控制器上使用，通過持續(xù)的輸入和輸出變量來控制工藝過程。

可以使用該控制器作為PID固定設(shè)定值控制器或在多循環(huán)控制中作為層疊、混料或比率控制器。該控制器的功能基于使用模擬信號(hào)的采樣控制器的PID控制算法，必要時(shí)可以通過加入脈沖發(fā)生器階段進(jìn)行擴(kuò)展，為使用成比例執(zhí)行機(jī)構(gòu)的兩個(gè)或三個(gè)步驟控制器生成脈沖持續(xù)時(shí)間調(diào)制輸出信號(hào)。

只有在以固定時(shí)間間隔調(diào)用塊時(shí)，在控制塊中計(jì)算的值才是正確的。為此，應(yīng)該在循環(huán)中斷OB (OB30至OB38)中調(diào)用控制塊。在CYCLE參數(shù)中輸入采樣時(shí)間。

除了設(shè)定值和過程值分支中的功能，SFB/FB還通過持續(xù)操作變量輸出和手動(dòng)影響操作值的選項(xiàng)實(shí)現(xiàn)了完整的PID控制器。

下文提供了對(duì)這些子功能的詳細(xì)說明：

設(shè)定值分支

以浮點(diǎn)格式在SP_INT輸入鍵入設(shè)定值。

過程變量分支

可以外設(shè)(I/O)或以浮點(diǎn)格式輸入過程變量。CRP_IN功能根據(jù)以下公式將PV_PER外設(shè)值轉(zhuǎn)換為介于 -100和 +100 %間的浮點(diǎn)格式值：

PV_NORM功能根據(jù)以下公式統(tǒng)一CRP_IN輸出的格式：

PV_NORM的輸出 = (CPR_IN的輸出) * PV_FAC + PV_OFF

PV_FAC的默認(rèn)值為1，PV_OFF的默認(rèn)值為0。

出錯(cuò)信號(hào)

設(shè)定值和過程變量間的差異就是出錯(cuò)信號(hào)。為消除由于操作變量量化導(dǎo)致的小幅恒定振蕩(例如，在使用PULSEGEN進(jìn)行脈寬調(diào)制時(shí))，將死區(qū)應(yīng)用于出錯(cuò)信號(hào)(DEADBAND)。如果DEADB_W = 0，將關(guān)閉死區(qū)。

PID算法

PID算法用于定位計(jì)算。比例、積分(INT)和微分(DIF)操作以并聯(lián)方式連接，因而可以分別激活或取消激活。這使對(duì)P、PI、PD和PID控制器進(jìn)行組態(tài)成為可能。還可以對(duì)純I和D控制器進(jìn)行組態(tài)。

手動(dòng)值

可以在手動(dòng)和自動(dòng)模式間進(jìn)行切換。在手動(dòng)模式下，使用手動(dòng)選擇的值更正操作變量。積分器(INT)內(nèi)部設(shè)置為L(zhǎng)MN - LMN_P - DISV，微分單元(DIF)設(shè)置為0并在內(nèi)部進(jìn)行匹配。這意味著切換到自動(dòng)模式不會(huì)導(dǎo)致操作值發(fā)生任何突變。

操作值

使用LMNLIMIT功能可以將操作值限制為所選擇的值。輸入變量超過限制時(shí)，信號(hào)位會(huì)給予指示。LMN_NORM功能根據(jù)以下公式統(tǒng)一LMNLIMIT輸出的格式：

LMN = (LMNLIMIT的輸出) * LMN_FAC + LMN_OFF

LMN_FAC的默認(rèn)值為1，LMN_OFF的默認(rèn)值為0。

也可以得到外設(shè)格式的操作值。CPR_OUT功能根據(jù)以下公式將浮點(diǎn)值LMN轉(zhuǎn)換為外設(shè)值：

前饋控制

可以在DISV輸入前饋干擾變量。

初始化

SFB 41 "CONT_C"有一個(gè)在輸入?yún)?shù)COM_RST = TRUE時(shí)自動(dòng)運(yùn)行的初始化程序。

在初始化過程中，將把積分器內(nèi)部設(shè)置為初始化值I_ITVAL。以循環(huán)中斷優(yōu)先級(jí)調(diào)用它時(shí)，它會(huì)從此值開始繼續(xù)工作。

將所有其它輸出設(shè)置為它們各自的默認(rèn)值。

實(shí)例：水箱水位控制:

有一水箱可向外部用戶供水，用戶用水量不穩(wěn)定，有時(shí)大有時(shí)少。水箱進(jìn)水可由水泵泵入，現(xiàn)需對(duì)水箱中水位進(jìn)行恒液位控制，并可在0～200Cm（最大值數(shù)據(jù)可根據(jù)水箱高度確定）范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。如設(shè)定水箱水位值為100Cm時(shí)，則不管水箱的出水量如何，調(diào)節(jié)進(jìn)水量，都要求水箱水位能保持在100Cm位置，如出水量少，則要控制進(jìn)水量也少，如出水量大，則要控制進(jìn)水量也大。

因?yàn)橐何桓叨扰c水箱底部的水壓成正比，故可用一個(gè)壓力傳感器來檢測(cè)水箱底部壓力，從而確定液位高度。要控制水位恒定，需用PID算法對(duì)水位進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。把壓力傳感器檢測(cè)到的水位信號(hào)4～20mA送入至S7-300 PLC中，在PLC中對(duì)設(shè)定值與檢測(cè)值的偏差進(jìn)行PID運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果輸出去調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)進(jìn)水量。

水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速可由變頻器來進(jìn)行調(diào)速。

模擬量輸入PIW130

模擬量輸出PQW128

MD8：實(shí)際液位值

M50.0：PID手自動(dòng)切換

MD60：設(shè)定液位值

MD100：PID輸出值

M50.0 =FALSE時(shí)開始進(jìn)行PID控制

鋁打磨PID控制分析: