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本程序的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)水箱液位的在線控制而設(shè)計(jì)的,利用PID控制方式,使下水箱液位達(dá)到控制要求。本人設(shè)計(jì)了兩套系統(tǒng),一個(gè)是單閉環(huán)的一個(gè)是三閉環(huán)的,對(duì)其控制效果進(jìn)行比較,得出兩系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)。下面對(duì)本程序的設(shè)計(jì)作詳細(xì)介紹。在本程序中,使用的主要模塊有:OB35,DB41,DB42,
DB43,DB44,DB1,OB1和FB41。
2.4.1 OB35模塊
S7
CPU提供循環(huán)中斷OB,可用于按一定間隔中斷循環(huán)程序的執(zhí)行,循環(huán)中斷按間隔觸發(fā),間隔的時(shí)間是從STOP狀態(tài)到RUN時(shí)開始計(jì)算。
時(shí)間間隔不能小于5ms,如果時(shí)間間隔過(guò)短,還沒有執(zhí)行完循環(huán)中斷程序又開始調(diào)用它,將會(huì)產(chǎn)生時(shí)間錯(cuò)誤事件。在本程序中,使用循環(huán)中斷OB35,其默認(rèn)的時(shí)間間隔為100ms,程序運(yùn)行后每隔100ms將自動(dòng)調(diào)用一次OB35,周期性地執(zhí)行閉環(huán)控制系統(tǒng)的PID運(yùn)算程序[3]。
2.4.2
FB41模塊
FB41稱為連續(xù)控制的PID用于控制連續(xù)變化的模擬量,其功能是S7-300提供的標(biāo)準(zhǔn)的已經(jīng)為用戶編制好程序模塊,用戶可以直接調(diào)用它們,以便高效地編制自己的程序,但不能修改這些功能塊。系統(tǒng)功能塊有存儲(chǔ)功能,其變量保存在指定給它的背景數(shù)據(jù)塊中。FB41的框圖如圖2.1所示。圖2.1
FB41的框圖
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(1)
對(duì)設(shè)定值、過(guò)程變量和誤差的處理
設(shè)定值的輸入:浮點(diǎn)數(shù)格式的設(shè)定值用變量SP_INT(內(nèi)部設(shè)定值)輸入。
過(guò)程變量的輸入:可以用兩種方式輸入過(guò)程變量(即反饋值):
1、用PV_IN(過(guò)程輸入變量)輸入浮點(diǎn)格式的過(guò)程變量,此時(shí)開關(guān)量PVPER_ON(外圍設(shè)備過(guò)程變量ON)應(yīng)為0狀態(tài)。
2、用PV_PER(外圍設(shè)備過(guò)程變量)輸入外圍設(shè)備(I/O)格式的過(guò)程變量,即用模擬量輸入輸出的數(shù)字值作為PID調(diào)節(jié)的過(guò)程變量,此時(shí)開關(guān)量PVPER_ON應(yīng)為1狀態(tài)。
外圍設(shè)備過(guò)程變量轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù):外圍設(shè)備(即模擬量輸入模塊)正常范圍的*大輸出值(100.0%)為27648(6C00H),功能CRP_IN將外圍設(shè)備輸入值轉(zhuǎn)換為-100.0%至100.0%之間的浮點(diǎn)數(shù)格式的數(shù)值,CPR_IN的輸出(以%為單位)用下式計(jì)算:
PV_R=PV_PER*100/27648
(2.1)
外圍設(shè)備過(guò)程變量的標(biāo)準(zhǔn)化:PV_NORM功能用下面的公式將CPR_IN的輸出PV_R格式化:
PV_NORM的輸出=PV_R*PV_FAC+PV_OFF
(2.2)
式中:PV_FAC —— 過(guò)程變量的系數(shù),默認(rèn)值為1.0;
PV_OFF —— 過(guò)程變量的偏移量,默認(rèn)值為0.0。
PV_FAC和PV_OFF用來(lái)調(diào)節(jié)過(guò)程輸入的范圍。
如果設(shè)定值有物理意義,實(shí)際值(即反饋量)也可以轉(zhuǎn)換為該物理值。 (2)
手動(dòng)模式
參數(shù)MAN_ON(手動(dòng)值ON)為1時(shí)為手動(dòng)模式,為0時(shí)為自動(dòng)模式。在手動(dòng)模式中,控制變量(Manipulated
Variable,即控制器的輸出值)被手動(dòng)選擇的值MAN(手動(dòng)值)代替。
在手動(dòng)模式時(shí)如果令微分分項(xiàng)為0,將積分部分(INT)設(shè)置為L(zhǎng)MN-LMN_P-DISV,可以*保*手動(dòng)到自動(dòng)的無(wú)憂切換,即切換時(shí)控制器的輸出值不會(huì)突變,DISV為擾動(dòng)輸入變量。
(3) 輸出限幅
LMNLIMIT(輸出量限幅)功能用于將控制器輸出值(Manipulated Value)限幅。
LMNLIMIT功能的輸入量超出控制器輸出值的上極限LMN_HLM時(shí),信號(hào)位QLMN_HLM(輸出超出上限)變?yōu)?狀態(tài);小于下極限值LMN_LLM時(shí),信號(hào)位QLMN_LLM(輸出超出下限)變?yōu)?狀態(tài)。
(4)
輸出量的格式化處理
LMN_NORM(輸出量格式化)功能用下述公式來(lái)講功能LMNLIMIT的輸出量LMN_LIM格式化:
LMN=LMN_LIM×LMN_FAC+LMN_OFF
(2.3)
式中:LMN —— 格式化后浮點(diǎn)數(shù)格式的控制器輸出值;
LMN_FAC —— 輸出量的系數(shù),默認(rèn)值為1.0; LMN_OFF ——
輸出量的偏移量,默認(rèn)值為0.0; LMN_FAC和LMN_OFF用來(lái)調(diào)節(jié)控制器輸出量的范圍。 (5)
輸出量轉(zhuǎn)換為外圍設(shè)備(I/O)格式
西門子S7-300產(chǎn)品推*:
6ES7 312-1AE13-0AB0 CPU312,32K內(nèi)存
6ES7 312-1AE14-0AB0 CPU312,32K內(nèi)存
6ES7 312-5BE03-0AB0 CPU312C,32K內(nèi)存
10DI/6DO
6ES7 313-5BF03-0AB0 CPU313C,64K內(nèi)存 24DI/16DO /
4AI/2AO
6ES7 313-6BF03-0AB0 CPU313C-2PTP,64K內(nèi)存
16DI/16DO
6ES7 313-6CF03-0AB0 CPU313C-2DP,64K內(nèi)存
16DI/16DO
6ES7 313-6CF03-0AM0 CPU313C-2DP,64K內(nèi)存
16DI/16DO組合件(6ES7 313-6CF03-0AB0+6ES7 392-1AM00-0AA0)
6ES7 314-1AG13-0AB0 CPU314,96K內(nèi)存
6ES7 314-1AG14-0AB0 CPU314,128K內(nèi)存
6ES7 314-6BG03-0AB0 CPU314C-2PTP 96K內(nèi)存
24DI/16DO / 4AI/2AO
6ES7 314-6CG03-0AB0 CPU314C-2DP 96K內(nèi)存 24DI/16DO
/ 4AI/2AO
6ES7 314-6CG03-9AM0 CPU314C-2DP 96K內(nèi)存 24DI/16DO
/ 4AI/2AO組合件(6ES7 314-6CG03-0AB0+6ES7 392-1AM00-0AA0*2)
6ES7 315-2AG10-0AB0 CPU315-2DP,
128K內(nèi)存
6ES7 315-2AH14-0AB0 CPU315-2DP,
256K內(nèi)存
6ES7 315-2EH13-0AB0 CPU315-2 PN/DP,
256K內(nèi)存
6ES7 317-2AJ10-0AB0 CPU317-2DP,512K內(nèi)存
6ES7 317-2EK13-0AB0 CPU317-2
PN/DP,1MB內(nèi)存
6ES7 318-3EL00-0AB0 CPU319-3
PN/DP,1.4M內(nèi)存
內(nèi)存卡
6ES7 953-8LF20-0AA0 SIMATIC Micro內(nèi)存卡
64kByte(MMC)
6ES7 953-8LG11-0AA0 SIMATIC
Micro內(nèi)存卡128KByte(MMC)
6ES7 953-8LJ20-0AA0 SIMATIC
Micro內(nèi)存卡512KByte(MMC)
6ES7 953-8LL20-0AA0 SIMATIC
Micro內(nèi)存卡2MByte(MMC)
6ES7 953-8LM20-0AA0 SIMATIC
Micro內(nèi)存卡4MByte(MMC)
6ES7 953-8LP20-0AA0 SIMATIC
Micro內(nèi)存卡8MByte(MMC)