S7-200中的PID控制溫度控制舉例.ppt

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1、1,S7-200 PID 溫度控制,PID設(shè)置,PID編程,NEW!,2,S7-200 PID 溫度控制,PID控制理論簡介 PID溫度控制示例 工作原理 任務(wù)目標(biāo) 實現(xiàn)過程,提綱,3,PID控制理論簡介,PID （比例 - 積分 - 微分）控制器作為最早實用化的控制器已有 50 多年歷史，現(xiàn)在仍然是應(yīng)用最廣泛的工業(yè)控制器。 PID 控制器簡單易懂，使用中不需精確的系統(tǒng)模型等先決條件，因而成為應(yīng)用最為廣泛的控制器。 它由于用途廣泛、使用靈活，已有系列化產(chǎn)品，使用中只需設(shè)定三個參數(shù)（ Kc ， Ti 和 Td ）即可。在很多情況下，并不一定需要全部三個單元，可以取其中的一到兩個單元，但比例控制單

2、元是必不可少的。,4,PID控制理論簡介比例調(diào)節(jié),按比例反應(yīng)系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少偏差。比例作用大，可以加快調(diào)節(jié)，減少誤差，但是過大的比例，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，甚至造成系統(tǒng)的振蕩。,比例調(diào)節(jié)作用,5,PID控制理論簡介積分調(diào)節(jié),使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無差度。因為有誤差，積分調(diào)節(jié)就進行，直至無差，積分調(diào)節(jié)停止，積分調(diào)節(jié)輸出一常值。積分作用的強弱取決與積分時間常數(shù)Ki，Ki越小，積分作用就越強。反之Ki大則積分作用弱，加入積分調(diào)節(jié)可使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，動態(tài)響應(yīng)變慢。積分作用常與另兩種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合，組成PI調(diào)節(jié)器或PID調(diào)節(jié)器。,積分調(diào)節(jié)作用,6,PID控制

3、理論簡介微分調(diào)節(jié),微分作用反映系統(tǒng)偏差信號的變化率，具有預(yù)見性，能預(yù)見偏差變化的趨勢，因此能產(chǎn)生超前的控制作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分調(diào)節(jié)作用消除。因此，可以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。在微分時間選擇合適情況下，可以減少超調(diào)，減少調(diào)節(jié)時間。微分作用對噪聲干擾有放大作用，因此過強的微分調(diào)節(jié)，對系統(tǒng)抗干擾不利。此外，微分反應(yīng)的是變化率，而當(dāng)輸入沒有變化時，微分作用輸出為零。微分作用不能單獨使用，需要與另外兩種調(diào)節(jié)規(guī)律相結(jié)合，組成PD或PID控制器。,微分調(diào)節(jié)作用,7,PID溫度控制示例,PID控制理論簡介 PID溫度控制示例 工作原理 任務(wù)目標(biāo) 實現(xiàn)過程,提綱,8,S7-200 PID 溫度控制,

4、工作原理 任務(wù)目標(biāo) 實現(xiàn)過程,PID溫度控制示例,9,PID溫度控制示例工作原理,PID溫度控制系統(tǒng)是一個閉環(huán)系統(tǒng)，由PLC的輸出控制加熱器對熱電阻的加熱程度. 同時通過溫度傳感器將熱電阻當(dāng)前的實際溫度轉(zhuǎn)變成電信號，再通過PLC的模擬量輸入端將溫度傳感器傳回來的電信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字量傳送給CPU以用于計算。 對PLC進行編程，可以設(shè)定目標(biāo)溫度，然后通過PID調(diào)節(jié)控制PLC的輸出，使熱電阻的實際溫度逐漸趨近于目標(biāo)溫度。,10,PID溫度控制示例,工作原理 任務(wù)目標(biāo) 實現(xiàn)過程,PID溫度控制示例,11,PID溫度控制示例任務(wù)目標(biāo),使用西門子文本顯示屏TD200C實時監(jiān)測熱電阻的實際溫度 并且可以通過顯

5、示屏設(shè)定目標(biāo)溫度以及PID控制參數(shù)。通過PLC實現(xiàn)溫度的PID調(diào)節(jié)。,12,PID溫度控制示例,工作原理 任務(wù)目標(biāo) 實現(xiàn)過程,PID溫度控制示例,13,PID溫度控制示例實現(xiàn)過程,通過PID向?qū)渲肞ID回路 PID相關(guān)指令及回路表 通過文本顯示向?qū)渲肨D200C顯示屏 編寫程序,14,實現(xiàn)過程通過PID向?qū)渲肞ID回路,1 進入PID配置向?qū)?2 選擇要配置的PID回路 3 設(shè)置回路參數(shù) 4 設(shè)置回路的輸入/輸出選項 5 設(shè)置回路的報警選項 6 為配置分配存儲區(qū) 7 指定子程序和中斷程序 8 生成 PID 代碼完成配置,步驟,15,配置PID回路步驟1：進入PID配置向?qū)?選擇項目樹中的

6、“向?qū)?PID” 進入PID配置向?qū)?16,1. 選擇要配置的PID回路。 2. 點擊“下一步”按鈕。,配置PID回路步驟2：選擇要配置的PID回路,17,配置PID回路步驟3：設(shè)置回路參數(shù),1. 設(shè)置給定值的最小值為0.0最大值為60.0,即給定的溫度范圍是060度。 2. 設(shè)置PID控制參數(shù)均使用默認(rèn)值。 3. 點擊“下一步”按鈕。,18,配置PID回路步驟4：設(shè)置回路的輸入/輸出選項,1. 指定回路的過程變量（pv）使用單極性標(biāo)定。 2. 設(shè)置過程變量（pv）的標(biāo)定范圍為032000。 3. 設(shè)置輸出類型為數(shù)字量輸出，占空比周期為1秒。 4. 點擊“下一步”按鈕。,19,配置PID回路步

7、驟5：設(shè)置回路的報警選項,點擊“下一步”按鈕。,20,配置PID回路步驟6：為配置分配存儲區(qū),1. 選擇一個未使用的V存儲區(qū)來存放模塊的配置信息，可以點擊“建議地址”按鈕，讓系統(tǒng)來選定一個合適的存儲區(qū)。這里PID回路存儲區(qū)的首地址為VB400。 2. 點擊“下一步”按鈕。,21,配置PID回路步驟7：指定子程序和中斷程序,1. 為向?qū)ё映绦蚝椭袛喑绦蛎?2. 點擊“下一步”按鈕。,22,配置PID回路步驟8：生成 PID 代碼完成配置,點擊“完成”按鈕生成PID代碼完成配置。,23,PID溫度控制示例實現(xiàn)過程,通過PID向?qū)渲肞ID回路 PID相關(guān)指令及回路表 通過文本顯示向?qū)渲肨D2

8、00C顯示屏 編寫程序,24,實現(xiàn)過程PID相關(guān)指令及回路表,通過向?qū)瓿蓪ID回路的配置后回生成子程序“PIDx_INIT”。,相關(guān)指令,25,PID相關(guān)指令及回路表 PIDx_INIT指令,PIDx_INIT 指令根據(jù)在PID向?qū)е性O(shè)置的輸入和輸出執(zhí)行 PID 功能。每次掃描均調(diào)用該指令。 PIDx_INIT 指令的輸入和輸出取決于在PID 向?qū)е兴鞯倪x擇。例如，如果選擇“增加PID手動控制”功能則在指令中將顯示Auto_Manual（自動/手動切換）和ManualOutput（手動模式下的輸出值）輸入，如果在 PID 向?qū)У摹盎芈穲缶x項”屏幕中選擇“使能低限報警（PV）”，則在指令

9、中將顯示LowAlarm（低限報警）輸出。,26,PID相關(guān)指令及回路表 PIDx_INIT指令,27,PID相關(guān)指令及回路表回路表,PID回路表,28,PID溫度控制示例實現(xiàn)過程,通過PID向?qū)渲肞ID回路 PID相關(guān)指令及回路表 通過文本顯示向?qū)渲肨D200C顯示屏 編寫程序,29,PID溫度控制示例通過向?qū)渲肨D200C顯示屏,進入文本顯示的配置向?qū)?選擇 TD 型號和版本 使能標(biāo)準(zhǔn)菜單、密碼及設(shè)置更新速率 設(shè)置本地化顯示 配置鍵盤按鍵 基本配置完成，進行用戶菜單配置。 定義用戶菜單和文字 完成用戶菜單配置 向?qū)Р糠滞瓿?為配置分配存儲區(qū) 生成項目組件,步驟,30,配置TD200C

10、顯示屏,選擇項目樹中的“向?qū)?文本顯示”進入文本顯示屏配置向?qū)?步驟1：進入文本顯示配置向?qū)?31,配置TD200C顯示屏,點擊“下一步”按鈕進入下一步。,步驟1：進入文本顯示配置向?qū)?32,配置TD200C顯示屏,1. 選擇TD的型號和版本。 2. 點擊“下一步”按鈕進入下一步。,步驟2：選擇TD型號和版本,33,配置TD200C顯示屏,1. 設(shè)置密碼保護，這里未啟用密碼保護 2. 使能標(biāo)準(zhǔn)菜單，根據(jù)需要選擇。 3. 設(shè)置更新速率。 4. 點擊“下一步”按鈕進入下一步。,步驟3：使能標(biāo)準(zhǔn)菜單、密碼及設(shè)置更新速率,34,配置TD200C顯示屏,1. 選擇顯示文本的語言。 2. 選擇顯示文本的字

11、符集。 3. 點擊“下一步”按鈕進入下一步。,步驟4：配置本地化顯示,35,配置TD200C顯示屏,1. 配置鍵盤按鈕的動作，可以選擇“置位”或“瞬動觸點”。 2. 設(shè)置顯示相應(yīng)的響應(yīng)標(biāo)志。 3. 點擊“下一步”按鈕進入下一步。,步驟5：配置鍵盤按鍵,36,配置TD200C顯示屏,點擊“用戶菜單”選項進入用戶菜單配置向?qū)А?步驟6：基本配置完成進入用戶菜單配置,37,配置TD200C顯示屏,1. 定義用戶菜單，這里定義了三個用戶菜單分別是：PID溫度監(jiān)測，PID參數(shù)設(shè)定，PID目標(biāo)溫度設(shè)定。 2. 選擇“PID溫度監(jiān)測”菜單點擊“添加屏幕”按鈕為其添加一個屏幕。該屏幕用于顯示PID溫度控制系統(tǒng)

12、的實際溫度。,步驟7：定義用戶菜單和文字,38,配置TD200C顯示屏,1. 輸入要在屏幕上顯示的文本。 2. 點擊“插入PLC數(shù)據(jù)”按鈕在屏幕上插入一個區(qū)域用來顯示PLCV存儲區(qū)中某一地址的值。,步驟7：定義用戶菜單和文字,39,配置TD200C顯示屏,1. 指定數(shù)據(jù)地址為VD1000（后面編寫PLC程序是會用到該地址）。 2. 選擇數(shù)據(jù)格式為實數(shù)（浮點數(shù)）。 3. 設(shè)置顯示到小數(shù)點后一位。 4. 點擊“確認(rèn)”按鈕完成PLC數(shù)據(jù)的插入。,步驟7：定義用戶菜單和文字,40,配置TD200C顯示屏,點擊“確認(rèn)”按鈕完成一個屏幕的添加。,步驟7：定義用戶菜單和文字,41,配置TD200C顯示屏,按

13、照上面的方法為菜單“PID參數(shù)設(shè)定”添加三個屏幕 屏幕0：用于設(shè)定比例增益系數(shù)Kc 屏幕1：用于設(shè)定積分時間常數(shù)Ti 屏幕2：用于設(shè)定文分時間常數(shù)Td,步驟7：定義用戶菜單和文字,42,配置TD200C顯示屏,步驟7：定義用戶菜單和文字,屏幕0,用于設(shè)定比例增益系數(shù)Kc,43,配置TD200C顯示屏,步驟7：定義用戶菜單和文字,屏幕0中PLC數(shù)據(jù)的屬性,數(shù)據(jù)地址為VD412（根據(jù)PID回路表VD412中的值既是Kc）。 數(shù)據(jù)格式為實數(shù)（浮點數(shù)）。 顯示小數(shù)點后兩位 允許用戶編輯,44,配置TD200C顯示屏,步驟7：定義用戶菜單和文字,屏幕1,用于設(shè)定積分時間常數(shù)Ti,45,配置TD200C顯

14、示屏,步驟7：定義用戶菜單和文字,屏幕1中PLC數(shù)據(jù)的屬性,數(shù)據(jù)地址為VD420（根據(jù)PID回路表VD412中的值既是Ti）。 數(shù)據(jù)格式為實數(shù)（浮點數(shù)）。 顯示小數(shù)點后兩位 允許用戶編輯,46,配置TD200C顯示屏,步驟7：定義用戶菜單和文字,屏幕2,用于設(shè)定微分時間常數(shù)Td,47,配置TD200C顯示屏,步驟7：定義用戶菜單和文字,屏幕2中PLC數(shù)據(jù)的屬性,數(shù)據(jù)地址為VD424（根據(jù)PID回路表VD412中的值既是Td）。 數(shù)據(jù)格式為實數(shù)（浮點數(shù)）。 顯示小數(shù)點后兩位 允許用戶編輯,48,配置TD200C顯示屏,按照上面的方法為菜單“PID目標(biāo)溫度設(shè)定”添加一個屏幕0 用于設(shè)定PID溫度控

15、制系統(tǒng)的目標(biāo)溫度,步驟7：定義用戶菜單和文字,屏幕0,49,配置TD200C顯示屏,步驟7：定義用戶菜單和文字,屏幕0中PLC數(shù)據(jù)的屬性,數(shù)據(jù)地址為VD2000（后面編寫PLC程序時會用到該地址）。 數(shù)據(jù)格式為實數(shù)（浮點數(shù)）。 顯示小數(shù)點后一位 允許用戶編輯,50,配置TD200C顯示屏,步驟8：完成用戶菜單配置,點擊“下一步”按鈕完成用戶菜單配置。,51,配置TD200C顯示屏,步驟9：向?qū)Р糠滞瓿?點擊“下一步”按鈕進入下一步。,52,配置TD200C顯示屏,步驟10：為配置分配存儲區(qū),1. 選擇一個未使用的V存儲區(qū)來存放模塊的配置信息，可以點擊“建議地址”按鈕，讓系統(tǒng)來選定一個合適的存儲

16、區(qū)。 2. 點擊“下一步”按鈕進入下一步。,53,配置TD200C顯示屏,步驟11：生成項目組件,點擊“完成”按鈕完成配置,54,PID溫度控制示例實現(xiàn)過程,通過PID向?qū)渲肞ID回路 PID相關(guān)指令及回路表 通過文本顯示向?qū)渲肨D200C顯示屏 編寫程序,55,實現(xiàn)過程編寫程序,網(wǎng)絡(luò)1. 使用SM0.0調(diào)用PID0_INT子程序。VD2000內(nèi)的值有文本顯示屏設(shè)定，作為目標(biāo)溫度用于控制。 網(wǎng)絡(luò)2.根據(jù)PID回路表VD400內(nèi)存放當(dāng)前的過程變量，此變量值的范圍是0.01.0，與實際溫度的比例關(guān)系是1:60，將VD400內(nèi)的數(shù)值乘上60之后傳送到VD100內(nèi)，以便在文本顯示屏上顯示當(dāng)前溫度。,使用STEP7-Micro/Win編寫如下程序并下載到PLC中即可啟動運行實現(xiàn)PID溫度控制。,56,End of presentation!,Thank you for your attention！,