Modul mỊn PID_FB41 trong PLC_S7-300
1. Khèi hµm FB41 ‘’CONT_C’’
FB41 ”CONT_C” được sử dụng để điều khiển các quá trình kỹ thuật
với các biến đầu vào và ra tương tự như trên cơ sở thiết bò khả trình Simatic.
Trong khi thiết lập tham số, có thể tích cực hoặc không tích cực một số thành
phần chức năng của bộ điều khiển PID cho phù hợp với đối tượng.
Module mềm PID bao gồm:
- Tín hiệu đầu vào SP_INT: Lệnh nhập mức tín hiệu điều khiển, là số thực,
tính theo giá trò % của tín hiệu cực đại thang điều khiển.
- Tín hiệu phản hồi PV_PER: Tín hiệu phản hồi lấy từ đối tượng được điều
khiển. Nó thường được đọc từ một cảm biến Analog qua đầu vào Analog
nên người ta chọn kiểu dữ liệu đầu vào này là số nguyên kiểu Word. Chức
năng CRP_IN biến đổi kiểu dữ liệu từ số nguyên sang dạng số thực tính
theo % cho phù hợp với lệnh. Do Module Analog có giới hạn thang đo
tuyến tính là 27648 nên ta coi giới hạn đó là 100% và tín hiệu ra CRP_IN
được tính:
27648
100
__ ×= PERPVINCRP
- Để hiệu chỉnh giá trò cảm biến phản hồi, khối chức năng PV_NORM sẽ thực
hiện biến đổi tuyến tính, hiệu chỉnh độ nhạy (PV_FAC) và độ trôi
(PV_OFF):
PV_NORM= CRP_IN
×
PV_FAC +PV_OFF
Khi thay thế cảm biến, ta cần hiệu chỉnh 2 giá trò trên để kết quả đo lường
không đổi.
- Trong trường hợp tín hiệu phản hồi không thu được từ cảm biến có dữ liệu
tương ứng đầu vào PV_PER, ta có thể đưa qua tính toán khác và đưa đến
đầu vào PV_IN dạng số thực, tính theo %, lúc đó lệnh PVPER_ON phải đặt
về mức “0”.
- Khối
±
sẽ so sánh 2 giá trò vào, cho ra tín hiệu sai lệch. Tín hiệu sai lệch
được đưa qua khối chức năng DEADBAND để hệ thống không hoạt động
với các sai lệch nhỏ dưới mức cần tác động. Điều này cần thiết nếu các hệ
làm việc trong môi trường nhiều nhiễu. Trong môi trường ít nhiễu, ta giảm
DEAD_W về “0” để tăng độ nhạy, độ chính xác của hệ thống.
- Hệ số khuếch đại tín hiệu sai lệch của hệ chính là thành phần tỉ lệ Kp, được
đặt bằng hệ số GAIN. GAIN là số thực, nếu chọn lớn hệ sẽ tác động nhanh,
chính xác nhưng dễ mất ổn đònh.
- Khâu PID thực sự gồm 3 thành phần:
Thành phần tỉ lệ, được lựa chọn nhờ lệnh chuyển mạch P_SEL
Thành phần tích phân được hình thành bởi khối chức năng INT và
được chọn nhờ lệnh chuyển mạch I_SEL. Tính chất khối tích phân xác
đònh nhờ giá trò hằng số thời gian TI (Dữ liệu kiểu TIME), giá trò ban
đầu I_ITLVAL (Dạng số thực tính theo %). Có sử dụng giá trò ban đầu
hay không tuỳ thuộc lệnh I_ITL_ON, và có thể dùng quá trình tích phân
giữ nguyên giá trò đầu ra bằng lệnh INT_HOLD.
Thành phần vi phân được hình thành bởi khối chức năng DIF,
được lựa chọn nhờ lệnh chuyển mạch D_SEL. Tính chất khối vi phân
được xác lập bởi hằng số thới gian TD (Dữ liệu kiểu TIME) và thời gian
giữ chậm TM_LAG (Dữ liệu kiểu TIME).
Ba thành phần này được cộng với nhau. Nhờ các lệnh chuyển
mạch P_SEL, I_SEL, D_SEL mà ta có thể thành lập các chế độ điều
khiển P, PI, PD, PID khác nhau.
- Tín hiệu sai lệch tổng hợp được cộng thêm thành phần DISV dùng để bù tác
động hiễu theo chiều thuận. Giá trò của DISV có dạng số thực, tính theo %.
- Tín hiệu sai lệch được đưa qua bộ hạn chế mức tín hiệu điều khiển
LMNLIMIT. Mức hạn chế trên LMN_HLM và hạn chế dưới LMN_LLM
được đưa vào dạng số thực, tính theo%. Đầu vào của khối được lựa chọn
theo chế độ bằng tay hay tự động nhờ lệnh MAN_ON. Đầu vào MAN,
dạng số thực, tính theo %, dùng để đặt mức tín hiệu ra LMN trong chế độ
điều khiển bằng tay.
- Khối LMN_NORM biến đổi tuyến tính, bù lệch tónh và độ nhạy của cơ cấu
chấp hành. Tín hiệu điều khiển đầu ra LMN có dạng số thực, tính theo %.
LMN=LMNLIMIT
×
LMN_FAC+LMN_OFF
- Khối CRP_OUT biến đổi tín hiệu ra dạng số thực ra dạng số nguyên
LMN_PER thích ứng với dạng ra các Module ra Analog.
100
27648
_ ×= LMNPERLMN
- Các đầu ra trung gian, kiểm tra:
PV_IN: Tín hiệu phản hồi, dạng số thực tính theo % đầu vào mạch so
sánh.
ER: Tín hiệu sai lệch sau khi truyền qua DEADBAND.
LMN_P, LMN_I, LMN_D: các thành phần tỉ lệ, tích phân, vi phân của
tín hiệu sai lệch ở đầu vào bộ tổng hợp.
QLMN_HLM, QLMN_LLM: Tín hiệu báo độ sai lệch vượt mức hạn
chế trên và dưới.
Các tín hiệu đầu ra này có thể dùng theo dõi, báo hiệu hoặc các xử lý
khác.
2. Sư dơng khèi hµm FB41
Để sử dụng module mềm FB41, ta xét sơ đồ khối tín hiệu:
Hình: Sơ đồ khối nối FB41 với đối tượng điều khiển.
- Lệnh điều khiển được đặt vào dạng số thực (%) qua đầu vào SP_INT. Đầu
ra LMN (số nguyên) hoặc LMN_PER (số thực) được đưa đến cơ cấu chấp
hành, điều khiển đối tượng. Tín hiệu phản hồi được đưa trở về đầu vào
PV_PER (số nguyên) hoặc PV_IN (số thực).
- Đầu vào DISV sử dụng khi có tác động trực thuận có thể đo lường được,
giảm sai lệch đầu ra, nâng cao độ chính xác cho hệ.
3. S¬ ®å vµ b¶ng m« t¶ tãm t¾t c¸c ch©n khèi hµm FB41.
PV_PER
(PV_IN)
B¶ng m« t¶ tãm t¾t c¸c ch©n ®Çu vµo:
Tham sè KiĨu
d÷ liƯu
Ph¹m vi
giíi han
GÝa trÞ
mỈc ®Þnh
M« t¶ chøc n¨ng
EN Bool False Cho phÐp gäi khèi hµm
FB41
COM_RST Bool False Cho phÐp khëi t¹o l¹i hƯ
thèng hoµn toµn khi
“COM_RST” cã gi¸ trÞ
logic TRUE. Khi ®ã lt
tÝch ph©n tù ®éng thiÕt lËp
gi¸ trÞ khëi t¹o I_ITVAL,
tÊt c¶ c¸c ®Çu ra ®−ỵc ®Ỉt
gÝa trÞ mỈc ®Þnh
SP_IN Real -100 100% 0.0 TÝn hiƯu ®Ỉt, lµ sè thùc
tÝnh theo % (nÕu lÊy tÝn
hiƯu ®Ỉt tõ cỉng vµo t−¬ng
tù th× ph¶i biÕn ®ỉi kiĨu d÷
liƯu phï hỵp)
PV_PER WORD
W#16#0000
TÝn hiƯu ph¶n håi, lÊy tõ
cỉng vµo t−¬ng tù
PV_IN Real -100 100% 0.0 TÝn hiƯu gi¶ m« pháng tÝn
hiƯu ph¶n håi ®èi t−ỵng, lµ
sè thùc tÝnh theo %
PVPER_ON
Bool False Lùa chän tÝn hiƯu ph¶n
håi:
- Logic “1”, lùa chän
ph¶n håi PV_PER
- Logic “0”, lùa chän ph¶n
håi PV_IN
PV_FAC Real 1.0 HƯ sè hiƯu chØnh biÕn qu¸
tr×nh
PV_OFF Real 1.0 L−ỵng bï cho biÕn qu¸
tr×nh
DEAD_W Real >=0.0 0.0 §é réng vïng kÐm nhËy
®Ĩ xư lý tÝn hiƯu sai lƯch
GAIN Real 2.0 HƯ sè tØ lƯ
P_SEL Bool True Lùa chän kh©u tØ lƯ nÕu
P_SEL cã gi¸ trÞ logic
True
I_SEL Bool True Lùa chän kh©u tÝch ph©n
nÕu I_SEL cã gi¸ trÞ logic
True
TI Timer >=CYCLE T#20s H»ng sè thêi gian tÝch
ph©n
I_ITLVAL Real -100 100% 0.0 GÝa trÞ ®Çu kh©u tÝch ph©n
I_ITL_ON Bool False Lùa chän gi¸ trÞ ®Çu kh©u
tÝch ph©n nÕu I_ITL_ON
cã gi¸ trÞ logÝc True
INT_HOLD
Bool False Lùa chän gi÷ nguyªn gi¸
trÞ ®Çu ra tÝch ph©n nÕu
INT_HOLD cã gi¸ trÞ
logÝc True
D_SEL Bool False Lùa chän kh©u vi ph©n nÕu
D_SEL cã gi¸ trÞ logÝc
True
TD Timer >=CYCLE T#10S H»ng sè thêi gian vi ph©n
TM_LAG Timer >=CYCLE T#2s Thêi gian gi÷ chËm kh©u
vi ph©n
DISV Real -100 100% 0.0 Bï nhiƠu, lµ sè thùc theo
%
MAN Real -100 100% 0.0 GÝa trÞ ®Ỉt b»ng tay, lµ sè
thùc tÝnh theo %
MAN_ON Bool True Lùa chän ng¾t m¹ch vßng
®iỊu khiĨn:
- Logic “1”, ng¾t m¹ch
vßng ®iỊu khiĨn vµ c¸c gÝa
trÞ thiÕt lËp b»ng tay
- Logic “0”, lùa chän m¹ch
vßng ®iỊu khiĨn PID
LMN_HLM
Real =>LMN_LLM
100.0 GÝa trÞ h¹n chÕ trªn, lµ sè
thùc tÝnh theo %
LMN_LLM
Real =<LMN_HLM
0.0 GÝa trÞ h¹n chÕ d−íi, lµ sè
thùc tÝnh theo %
LMN_FAC Real 1.0 HƯ sè hiƯu chØnh biÕn qu¸
tr×nh
LMN_OFF Real 1.0 L−ỵng bï cho biÕn qu¸
tr×nh
CYCLE Timer =>1ms T#1s Thêi gian trÝch mÉu (gäi
khèi) lµ kho¶ng thêi gian
gi÷a c¸c lÇn khèi ®−ỵc cËp
nhËt
B¶ng m« t¶ tãm t¾t c¸c ch©n ®Çu ra:
Tham sè KiĨu
d÷
liƯu
GÝa trÞ
mỈc ®Þnh
M« t¶ chøc n¨ng
LMN Real 0.0 GÝa trÞ ®Çu ra, lµ sè thùc tÝnh theo %
LMN_PER Word
W#16#0000
GÝ trÞ ®Çu ra, lµ sè nguyªn
QLMN_HLM
Bool False Th«ng b¸o gi¸ trÞ biÕn qu¸ tr×nh v−ỵt qu¸
giíi h¹n trªn
QLMN_LLM
Bool False Th«ng b¸o gi¸ trÞ biÕn qu¸ tr×nh nhá h¬n
giíi h¹n d−íi
LMN_P Real 0.0 TÝn hiƯu ra cđa bé ®iỊu khiĨn tØ lƯ
LMN_I Real 0.0 TÝn hiƯu ra cđa bé ®iỊu khiĨn tÝch ph©n
LMN_D Real 0.0 TÝn hiƯu ra cđa bé ®iỊu khiĨn vi ph©n
PV Real 0.0 TÝn hiƯu ra cđa tÝn hiƯu ph¶n håi, d¹ng sè
thùc tÝnh %
ER Real 0.0 TÝn hiƯu ra sai lƯch gi÷a tÝn hiƯu ®Ỉt vµ
ph¶n håi
ENO Bool False Khi khèi hµm FB41 ®−ỵc gäi th× ENO cã
gi¸ trÞ True
Modul PID_FB43 trong PLC_S7-300
1. Khèi hµm FB43 “PULSEGEN”
FB43 “PULSEGENT” ®−ỵc sư dơng ®Ĩ thiÕt lËp bé ®iỊu khiĨn PID víi
®Çu ra d¹ng xung cho c¬ cÊu tû lƯ.
Sư dơng FB43 “PULSEGENT”, bé ®iỊu khiĨn PID hai hc ba vÞ trÝ ®−ỵc
thiÕt lËp b»ng ph−¬ng ph¸p ®iỊu chÕ ®é réng xung. Chøc n¨ng nµy cđa FB43
th−êng kÕt hỵp víi FB41 “CON_C”.
Chøc n¨ng khèi “FULSEGEN” lµ biÕn ®ỉi biÕn ®Çu vµo INV thµnh mét
chi xung ®Çu ra cã chu kú kh«ng ®ỉi b»ng ph−¬ng ph¸p ®iỊu chÕ ®é réng
xung, t−¬ng øng trong mçi chu kú biÕn ®Çu vµo ®−ỵc cËp nhËt vµ ghi nhËn trong
“PER_TM”.
§é réng cđa xung trong mçi chu kú tØ lƯ víi biÕn ®Çu vµo. Chu kú xung
“PER_TM” kh«ng ®ång nhÊt víi chu kú xư lý cđa khèi “FULSEGEN”. Chu kú
xung “PER_TM” ®−ỵc t¹o thµnh tõ c¸c chu kú xư lý riªng rÏ cđa khèi
“FULSEGEN”, do vËy sè lÇn gäi khèi “FULSEGEN” trong mét chu kú xung
“PER_TM” lµ tiªu chn ®¸nh gi¸ ®é chÝnh x¸c cđa ph−¬ng ph¸p ®iỊu chÕ ®é
réng xung.
VÝ dơ: gi¸ trÞ 30% cđa biÕn ®Çu vµo vµ 10 lÇn gäi khèi “FULSEGEN”
trong mét chu kú xung “PER_TM” cã nghÜa nh− sau:
- “One” t¹i ®Çu ra QPOS lµ 1/3 sè lÇn gäi khèi “FULSEGEN” (30%
cđa10 lÇn gäi)
- “Zero” t¹i ®Çu ra QPOS lµ 7 (70% cđa 10 lÇn gäi)
S¬ ®å khèi:
§é chÝnh x¸c:
Víi tØ lƯ lÊy mÉu lµ 1:10 (sè lÇn gäi khèi “CON_C” so sè lÇn gäi khèi
PULSEGEN) th× ®é chÝnh x¸c cđa gi¸ trÞ ®iỊu chÕ bÞ giíi h¹n lµ 10%, nãi c¸ch
kh¸c lµ ®Ỉt gi¸ trÞ ®Çu vµo INV chØ cã thĨ thay ®ỉi ®é réng xung ®Çu ra QPOS
khi cã sù nh¶y bËc 10%.
§é chÝnh x¸c sÏ t¨ng khi sè lÇn gäi khèi “PULSEGENT” so sè lÇn gäi
khèi “CON_C” t¨ng. NÕu sè lÇn gäi khèi “PULSEGENT” lµ h¬n 100 lÇn so víi
sè lÇn gäi khèi “CON_C” th× ph¹m vi ®iỊu khiĨn lµ 1% ®−ỵc thiÕt lËp.
§ång bé:
Cã thĨ ®ång bé ®Çu ra xung cđa khèi ®Ĩ cËp nhËt biÕn ®Çu vµo INV. §iỊu
nµy ®¶m b¶o sù thay ®ỉi biÕn ®Çu vµo th× ®Çu ra ®¸p øng ngay 1 xung.
§ång bé khèi ®−ỵc thiÕt lËp bëi tham sè SYN_ON
C¸c Mode lµm viƯc:
Phơ thc vµo c¸ch ®Ỉt tham sè cho xung ph¸t ra, bé ®iỊu khiĨn PID víi
®Çu ra 3 vÞ trÝ hc ®Çu ra 2 vÞ trÝ l−ìng cùc hc ®Çu ra 2 vÞ trÝ ®¬n cùc sÏ ®−ỵc
thiÕt lËp. B¶ng sau minh häa sù kÕt hỵp c¸c tham sè ®Ĩ thiÕt lËp c¸c mode lµm
viƯc:
Tham sè
Mode
MAN_ON STEP3_ON ST2BI_ON
§iỊu khiĨn 3 vÞ trÝ False True Any
§iỊu khiĨn 2 vÞ trÝ l−ìng cùc, ph¹m
vi
(-100% 100%)
False False True
§iỊu khiĨn 2 vÞ trÝ ®¬n cùc, ph¹m vi
(0% 100%)
False False False
§iỊu khiĨn b»ng tay True Any Any
§iỊu khiĨn 3 vÞ trÝ:
Trong chÕ ®é nµy, tÝn hiƯu chÊp hµnh cã thĨ thiÕt lËp 3 tr¹ng th¸i. C¸c gÝa
trÞ ®Çu ra nhÞ ph©n QPOS_P and QNEG_P ®iỊu khiĨn tr¹ng th¸i c¬ cÊu chÊp
hµnh. B¶ng d−íi ®©y minh ho¹ mét vÝ dơ ®iỊu khiĨn nhiƯt ®é:
ChÊp
hµnh
§Çu ra
Heat Off Cool
QPOS_P True False False
QNEG_P False False True
Dùa vµo biÕn ®Çu vµo, ®−êng cong ®Ỉc tÝnh ®−ỵc sư dơng ®Ĩ tÝnh ®é
réng xung. H×nh d¸ng cđa ®−êng cong ®Ỉc tÝnh ®−ỵc x¸c ®Þnh bëi xung nhá nhÊt
hay thêi gian ng¾t qung nhá nhÊt vµ thõa sè tØ lƯ. GÝa trÞ th«ng th−êng cđa thõa
sè tØ lƯ lµ 1. §iĨm nh¶y bËc “doglegs” trªn ®−êng cong ®Ỉc tÝnh x¸c ®Þnh bëi
xung nhá nhÊt hay thêi gian ng¾t qung nhá nhÊt.
Xung nhá nhÊt hay thêi gian ng¾t qung nhá nhÊt:
ThiÕt lËp xung nhá nhÊt hay thêi gian ng¾t qung nhá nhÊt “P_B_TM”
®Ĩ chỈn thêi gian on/off nhá ®Ĩ gi¶m thêi gian ®ãng c¾t cđa c¬ cÊu chÊp hµnh.
Chó ý: gÝa trÞ nhá nhÊt cđa biÕn ®Çu vµo LMN ®−ỵc ph¸t xung cã ®é
réng nhá h¬n “P_B_TM” bÞ khư. GÝa trÞ ®Çu vµo ®−ỵc ph¸t xung cã ®é réng lín
h¬n “P_B_TM” sÏ ®−ỵc thiÕt lËp trong kho¶ng -100% ®Õn 100%
§é réng xung d−¬ng vµ ©m tÝnh bëi phÐp nh©n biÕn ®Çu vµo (%) vµ chu
kú xung:
§é réng xung = (INV/100) * PER_TM
§iỊu khiĨn 3 vÞ trÝ kh«ng ®èi xøng:
Sư dơng thõa sè tØ lƯ RATIOFAC, tØ lƯ cđa ®é réng xung d−¬ng vµ xung
©m cã thĨ thay ®ỉi. Trong vÝ dơ qu¸ tr×nh nhiƯt ®é, chøc n¨ng nµy cho phÐp sù
kh¸c nhau gi÷a h»ng sè thêi gian nãng vµ l¹nh. Thõa sè tØ lƯ còng ¶nh h−ëng tíi
xung nhá nhÊt hay thêi gian ng¾t qung nhá nhÊt.
Thõa sè tØ lƯ <1:
§é réng xung ©m cđa xung ®Çu ra ®−ỵc tÝnh theo c«ng thøc biÕn ®Çu vµo
nh©n chu kú xung vµ bÞ gi¶m bëi thõa sè tØ lƯ
§é réng xung d−¬ng = (INV/100)*PER_TM
§é réng xung ©m=(INV/100)*PER_TM*RACTIOFAC
Thõa sè tØ lƯ >1:
§é réng xung d−¬ng cđa xung ®Çu ra ®−ỵc tÝnh theo c«ng thøc biÕn ®Çu
vµo nh©n chu kú xung vµ bÞ gi¶m bëi thõa sè tØ lƯ
§é réng xung d−¬ng = ((INV/100)*PER_TM)/ RACTIOFAC
§é réng xung ©m=(INV/100)*PER_TM
§iỊu khiĨn 2 vÞ trÝ:
Trong chÕ ®é nµy, chØ duy nhÊt ®Çu ra xung d−¬ng QPOS_P cđa khèi
®−ỵc nèi tíi c¬ cÊu chÊp hµnh on/off. Phơ thc vµo ph¹m vi gi¸ trÞ ®iỊu chÕ, bé
®iỊu khiĨn 2 vÞ trÝ cã ph¹m vi gÝa trÞ l−ìng cùc hay ®¬n cùc.
§iỊu khiĨn hai vÞ trÝ víi ph¹m vi l−ìng cùc (-100% 100%):
§iỊu khiĨn hai vÞ trÝ víi ph¹m vi ®¬n cùc(0% 100%):
Phđ ®Þnh tÝn hiƯu ®Çu ra t¹i QNEG_P nÕu kÕt nèi bé ®iỊu khiĨn 2 vÞ trÝ
trong vßng ®iỊu khiĨn yªu cÇu tÝn hiƯu logic nghÞch ®¶o cho xung chÊp hµnh.
Actuator
ON Off
Pulse
QPOS_P True False
QNEG_P False True
ChÕ ®é ®iỊu khiĨn b»ng tay 3 vÞ trÝ hc 2 vÞ trÝ:
Trong chÕ ®é nµy tham sè MAN_ON = True, c¸c ®Çu ra nhÞ ph©n cđa bé
®iỊu khiĨn 3 vÞ trÝ hc 2 vÞ trÝ ®−ỵc thiÕt lËp bëi c¸c tÝn hiƯu POS_P_ON vµ
NEG_P_ON kh«ng cÇn quan t©m ®Õn ®Çu vµo INV.
POS_P_ON
NEG_P_ON
QPOS_P QNEG_P
§iỊu khiĨn 3
vÞ trÝ
FALSE
TRUE
FALSE
TRUE
FALSE
FALSE
TRUE
TRUE
FALSE
TRUE
FALSE
FALSE
FALSE
FALSE
TRUE
FALSE
§iỊu khiĨn 2
vÞ trÝ
FALSE
TRUE
Any
Any
FALSE
TRUE
TRUE
FALSE
ChÕ ®é Restart: Khi hoµn thµnh Restart, tÊt c¶ c¸c tÝn hiƯu ®Çu ra thiÕt lËp 0
Lçi: Khèi kh«ng kiĨm tra lçi bªn trong. Tham sè lçi ®Çu ra RET_VAL kh«ng
®−ỵc sư dơng.
S¬ ®å vµ b¶ng m« t¶ tãm t¾t c¸c ch©n khèi FB43:
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét