GIÁO TRÌNH PLC s7 300 lý THUYẾT và ỨNG DỤNG CHƯƠNG 5 bộ HIỆU CHỈNH PID, các hàm xử lý tín HIỆU TƯƠNG tự và ỨNG DỤNG

Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn CHƯƠNG BỘ HIỆU CHỈNH PID, CÁC HÀM XỬ LÝ TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ VÀ ỨN G DỤN G 5.1 Giới thiệu Nhiều năm trước điề u khiển PID coi điề u khiển lý tưởng đố i với đố i tượng có mô hình liên tục Bộ PID thực điều khiển động mà việc thay đổi tham số điều khiển có khả năn g làm thay đổi đặc tính động tónh hệ thốn g điều khiển tự độ ng Bộ điều khiể n PID thực chất thiết bị điều khiển thực luật điều khiển mô tả phương trình sau: u.(t) = kpe(t) + t  e d  TD e (t) TI HCM TP n, k hệ số e(t) tín hiệu vào, u(t) tín hiệu bộthuat khiể điều p Ky amthời gian tích phân TD khuếc h đại luật điều khiể n tỷ lệ , TI hằnphsố ug DH S g số thời gian vi phân ruon n©T quye Bộ hiệu Đối tượng Ban e(t) Ngõ vào chỉnh PID u(t) - điều khiển Ngõ Hình 5.1 Điều khiển vớ i điều khiển PID Với điề u khiển PID, người sử dụng dễ dàng tích hợ p luật điều khiển khác luật điều khiển tỉ lệ (luật P), điều khiển tỉ lệ - tích phân (luật PI), điều khiể n tỉ lệ -vi phân (luật PD) Bộ điề u khiển PID luô n phần tử thay trình tự độ ng khốn g chế nhiệt độ, mức, tốc độ… Một ứn g dụn g điều khiể n PID điề u khiển thích nghi điề u khiển mờ thường xuyên phải chỉnh định lại tham số cho phù hợp với thay đổi trước đối tượng môi trường nhằm đảm bảo tiêu chất lượng đề hệ thống Nếu ta tự độ ng hoá công việc thay đổi tham số điều khiển PID điều khiển bề n vững với tác động nhiễu nộ i nhiễu ngoại lê n hệ thống Trang 54 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Cũng mà thiết bị điều khiển trình DCS Disbuted Control system, PLC Programmeble Logic Control,PCS Process Control System hãng sản xuất thiế t bị tự động giới khô ng thể thiếu module điều khiển PID cứng mềm Để sử dụng tốt module này, ngườ i thiết kế phải nắm phương pháp chọn luật điều khiển tham số cho điều khiển Trong phần mềm Step có nhiều khối FB để hổ trợ việc viết chương trình điều khiển thiết bị sử dụng luật hiệu chỉnh PID, FB40,FB41, FB58, FB59 5.2 Môđun mềm FB58 5.2.1 Giới thiệu Sơ đồ khối FB58 H Su ng D ruo K pham M P HC uat T y th n©T quye an B Trang 55 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Hình 5.2 Sơ đồ khối khối FB58 H Su ng D ruo K pham M P HC uat T y th ©T uyen qHình 5.3 Các câu lệnh FB58 Ban Điểm Setpoint Điểm Setpoint đặt ngõ vào SP- INT dạng số thực đại lượng vật lí tỉ lệ phần trăm Điểm setpoint giá trị xử lí thường tạo thành sai số phải có đơn vị Sự lựa chọn giá trị xử lí (PVPER_ON) Tuỳ thuộc vào PVER ON, giá trị có từ thiết bị ngoại vi dạng số thực PVER-ON xử lí giá trị ngõ vào: - TRUE: Giá trị xử lí đo thông qua thiết bị ngoại vi Analog (PIWxxx) ngõ vào PV PER - FALSE: Giá tri xử lí có dạng số thực đặt ngõ vào PV-IN Sự chuyển đổi giá trị xử lí bằn g hàm CRP-IN (PER-MOD) Hàm CRP_IN chuyển giá trị ngoại vi sang dạng số thực tuỳ thuộc vào lựa chọn PER_MODE Trang 56 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Việc tiêu chuẩn hoá giá trị xử lí PV_NORM (PF_FAC, PV_OFFS) Hàm PV_NORM tính toán giá trị ngõ hàm CRP_IN sau: "Output of PV_NORM" = "Output of CPR_IN" * PV_FAC + PV_OFFS Nó dùng với ý định: PV_FAC:như hệ số giá trị xử lí PV_OFFS:sự offset giá trị xử lí Sự tiêu chuẩn hoá nhiệ t độ sang tỉ lệ phần trăm : điểm setpoint dạng %, ta phải chuyển giá trị nhiệt độ đo sang tỉ lệ % Sự tiêu chuẩn hoá tỉ lệ % sang nhiệ t độ: điểm setpoint dạng nhiệt độ ta phải chuyển điệ n áp/dòn g điện Việc tính toán thông số: - PV_FAC = range of PV_NORM/range of CRP_IN; - PV_OFFS = LL(PV_NORM) - PV_FAC * LL(CRP_IN); Với: HCM range: dải,vùng,miền TP huat Ky t LL : giới hạn pham Với giá trị mặc định (PV_FAC = 1.0 DH Su PV_OFFS = 0.0) tiêu chuẩn ong hoá không thích hợen kế t giá trị xử lí ngõ PV p © Tru quy Ví dụ việc tiêu chuẩanhoá giá trị xử lí Bn Nếu đặt giá trị setpoint tỉ lệ % bạn có miền nhiệt độ (-20 ÷+85)oC bạn phải tiêu chuẩn hoá dải nhiệt độ thành tỉ lệ % Sơ đồ trình bày ví dụ việc chuyể n miền nhiệt độ (20÷+85)oC sang tỉ lệ từ ÷100% Hình 5.4 Ví dụ việc tiêu chuẩn hoá giá trị xử lí Trang 57 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Hình thức sai số Sự khác biệt điểm setpoint giá trị xử lí trước bị đưa vào miền chết tạo sai số Điểm setpoint giá trị xử lí phải có kiể u đơn vị(% đại lượng vật lí) Miền chế t (Deadb_W) Với giá trị, Deaband đưa khoảng sai số Nếu DEADB_W = Deaband bị giảm kích hoặt Sai số đặc trưng thô ng số ER H Su ng D ruo K pham M P HC uat T y th n©T quye an B Hình 5.5 Minh hoạ miền chết Thuậ t toán PID (GAIN, TI, TD, D_F) Sơ đồ sơ đồ khối thuật toán PID Trang 58 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Hình 5.6 Sơ đồ khối thật toán PID Thuật toán PID hoạt động thuật toán định vị Các cấu tỉ lệ,tích phân,vi phân(DIF) kết nối song song kích hoạt không kích hoạ t cách riêng lẻ Điề u cho phép P, PI, PID cấu hình Sự điều chỉnh ngườ i điều khiển hỗ trợ PI,PID Bộ điều khiển nghịch thi hành sử dụng GAIN (cooling controller) Nếu set giá trị TI,TD đến giá trị 0.0 bạn thu điều khiển P điểm hoạt động Từng bước đáp ứng miền thời gian là: LMN_Sum(t):là biến tổng chế độ tự động điều khiển M ER (0) : thay đổi bước sai số chuẩHC TP n hoá huat GAIN : độ lợi điều khiể n Ky t pham TI : thời gian tích phân H Su gD TD :thời gian vi phâ© Truon n en D_ :hệ số Ban quy vi phân Hình 5.7 Minh hoạ thông số thuật toán PID Bộ tích phân (TI, I_ITL_ON, I_ITLVAL) Trong điề u khiể n tay điều chỉnh sau: LMN_I = LMN - LMN_P - DISV Nếu biến vận hành (manipulated variable) bị giớ i hạn cấu I bị ngưng hoạt độn g Nếu sai số đưa cấu I trở khoảng cho phép biến Trang 59 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn vận hành cấu I thay đổi cách: cấu I điều khiển kích hoặt TI = Sự hoặt động cấu P bị yếu có thay đổi điểm setpoint Sự hoạt động củ a cấu P bị yếu có thay đổi điểm setpoint (PFAC_SP) Để ngăn chặn tầm(vượt giới hạn),bạn làm giảm hoặt động cấu P cách sử dụng hệ số tỉ lệ đối vớ i thay đổ i điểm setpoint, thông số PFAC_SP Sử dụng PFAC_SP, bạn chọn giá trị liên tiế p từ 0.0 ÷1.0 để định hiệu cấu P điểm setpoint thay đổ i - PFAC_SP=1.0: cấu P bị ảnh hưởng điểm setpoint bị thay đổi - PFAC_SP=0.0: cấu P hoàn toàn không bị thay đổi điểm setpoint bị thay đổi HCM Việc giảm ảnh hưởng cấu P đạt uatn thêm câ TP y th cấu I am K u ph Các nhân tố cấu vi phân (TD,DH S D_F) uong Cơ cấu D điều khiểnn © Tr giảm kích hoặt với TD = bị uye Nếu cấu D Ban qhoặt ,theo mối quan hệ thông số ta có: kích TD = 0.5 * CYCLE * D_F Cài đặt thông số điều khiển P PD với điểm hoặ t độn g Trong giao diện người sử dụng, cấu I khô ng kích hoặt (TI = 0.0) cấu (TD = 0.0) Sau cài đặt thông số: I_ITL_ON = TRUE I_ITLVAL = điểm hoặt động Điều khiển hồi tiếp (DISV) Biến hồi tiế p thêm vào ngõ vào DISV Việc tính toán biến vận hành Sơ đồ khối sơ đồ tính toán biến vận hành Trang 60 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Hình 5.8 Sơ đồ khối tính toán biến vận hành Vùn g điều khiển (CONZ_ON, CON_ZONE) Nếu CONZ_ON = TRUE, điề u khiển hoạt động vùn g điều khiển Điều có nghóa điều khiển hoạt động theo thuật toán sau: - Nếu PV vượt giá trị SP_INT gần cận CON_ZONE, giá trị LMN_LLM giá trị ngõ biến vận hành (điều khiển theo chu trình kín) - Nếu PV nằm giá trị SP_INT gần cận CON_ZONE,thì giá trị LMN_HLM giá trị ngõ biến vận hành(điề u khiển theo chu trình kín) - Nếu PV nằm khoảng vùng điều khiển (CON_ZONE) biến vận hành giữ giá trị lại từ LMN_Sum thuật toán Chú ý: Sự chuyển đổi từ điều khiển kín sang điều khiển tự động theo chu HCM trình kín điều khiển tính toán khoảng trễ khoảTP 20% vù ng ng huat Ky t điều khiển ham ruo n©T quye an H Su ng D p B Hình 5.9 Sơ đồ vùng điều khiể n (CONZ_ON, CON_ZONE) Trước kích hoạt vùn g điều khiển tay, phải chắn vù ng điều khiển khô ng hẹp, vù ng điều khiể n nhỏ, dao độn g xuất biến vận hành biến xử lí Thuận lợi vùn g điều khiển Trang 61 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Khi giá trị xử lí thuộc vùng điều khiển , cấu D tạo giảm cực nhanh biến vận hàn h Điều có nghóa vùng điều khiển hữu ích cấu D kích hoạt Khô ng có vùn g điều khiể n, cơ cấu P làm giảm biế n vận hành Vùng điều khiể n có tác độ ng tới ổn định nhanh mà vượ t giớ i hạn sai lệch dướ i( thấp trị số danh nghóa) Xử lí giá trị tay (MAN_ON, MAN) Bạn bật công tắc điều khiển tay tự độ ng Trong điều khiể n tay biến vận hành điề u chỉnh đến giá trị theo hướng dẫn Cơ cấu tích phân (INT) set đến giá trị LMN - LMN_P – DISV cấu vi phân (DIF) đươc set đến giá tri đồng hoá bê n Do chuyển sang chế độ tự động bị va chạm Chú ý: điều khiển thô ng số MAN_ON ảnh hưởng Sự giới hạn biến vận hành LMNLIMIT (LMN_HLM, LMN_LLM) HCM Giá trị biến vận hành giới hạn đến giá trị giớ i t Tn LMN_HLM hạP thua LMN_LLM hàm LMNLIMIT Nếu giớam Kn đạt được, điều i hạ y u ph định bit thô ng tin QLMN_HLM QLMN_LLM Nếu biến vận DH S uong hành bị giới hạn cấu en ©bị r T ngưng hoặt động Nếu sai số đưa cấu I uy an q vùn g biến vậnBhành cấu I phục hồi Tay đổi giới hạn biến kết Nếu miền biến vận hành bị giảm giá trị không giới hạn biến vận hành nằm khoảng giới hạn, cấu I giá trị biế n vận hành bị thay đổi Việc tiêu chuẩn hoá biến vận hành (LMN_FAC, LMN_OFFS) Hàm LMN_NORM chuẩn hoá biến vận hành theo công thức sau: LMN = LmnN * LMN_FAC + LMN_OFFS Nó dùng với ý định: LMN_FAC: hệ số giá trị xử lí LMN_OFFS: offset giá trị xử lí Giá trị biến vận hành có khả định dạng từ bên Hàm CRP_OUT chuyển số thực sang giá trị ngoại vi theo công thức sau: LMN_PER = LMN * 27648/100 Với giá trị mặc định (LMN_FAC = 1.0 LMN_OFFS = 0.0) chuẩn hoá không thích hợp Lúc kết biến vận hành ngõ LMN Ghi nhận chuyển tải thôn g số điều khiển - Việc ghi nhận thông số điều khiển SAVE_PAR Trang 62 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Nếu việc cài đặt thông số hàn h dùng, bạn ghi nhận chúng vào cấu trúc đặc biệt hàm FB 58"TCONT_CP" trước tạo thay đổi Nếu bạn điều chỉnh điều khiể n, việc thông số ghi nhận viết đè lê n thay giá trị trước chuyển đổi PFAC_SP, GAIN, TI, TD, D_F, CONZ_ON CONZONE chuyển sang cấu trúc PAR_SAVE - Việc tải thông số ghi nhận điều khiển UNDO_PAR Hàm sử dụng để kích hoặt thôn g số cài đặt cuối điều khiển mà bạn ghi nhận để phục hồi điều khiển (chỉ điều khiển tay) H Su ng D ruo K pham M P HC uat T y th © ghi Hình 5.10 Sơ đồ khối việc T nhận chuyển tải thông số uyen an q điều khiển B Việc chuyển đổi thông số PI PID LOAD_PID (PID_ON) Theo trình điều chỉnh thôn g số PID PI lưu vào cấu trúc PI_CON PID_CON Tuỳ vào PID_ON,bạn sử dụng LOAD_PID điề u khiển tay đối vớ i thô ng số PI PID để tạo thông số điều khiển Chu ý: Các thông số điều khiển ghi trở lại vào điề u khiển với UNDO_PAR LOAD_PID độ lợi điều khiển khác LOAD_PID copy thông số độ lợ i GAIN (các thông số hai PI PID ) D_F, PFAC_SP set đế n giá trị mặc định cách điều chỉnh Những giá trị sau xác định người điều chỉnh LOAD_PID không thay đổi thông số Với LOAD_PID vùng điều khiể n tính toán laïi Trang 63 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn GAIN = TI = 19.6s Bản g 5.2: Chú thích kết đồ thị Thời gian thử 8:18 8:19 Hệ SP 8:20 0.0 1.0 0.8 số Chú thích Độ vọt lố Cơ cấu P hồi tiếp 32% Cơ cấu P có hồi tiếp 20%, 2% đáp ứng điề u khiển điều kiện tốt Cơ cấu P hồi tiếp hoàn toàn, HCM chấn động giảm mạnh TP at 5.2.2 Các thông số FB58 ruo H Su ng D ph hu yt am K ẹềA CHặ THON G SO 0.0 PV_IN âT IN/OUTen KIEU quy Ban DỮ LIỆU INPUT REAL 4.0 PV_PER INPUT INT 6.0 DISV INPUT REAL 0.0 VÙNG GT GT ĐẦU Tuỳ 0.0 cảm biến sử dụng MÔ TẢ PROCESS VARIABLE IN Giá trị khởi tạo đặt đầu vào”process variable on” ë từ biến trình biểu diễn dạng số thực dấu phảy động PROCESS VARIABLE PERIPHERY Biến trình nối với CPU thông qua cổng vào tương tự DISTURBANCE VARIABLE Đối với điều khiển thuận biến nhiễu Trang 66 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn 10.0 INT_HPO S 10.1 INT_HNE G 12.0 SELECT nố i ngõ vào disturbance variable INPUT BOOL FALS INTEGRAL ACTION E HOLD IN POSITIVE DIRECTION Ngoõ cấu I phạm vi trực tiế p Để đạt điều này, ngõvào INT_HPOS phải set đến giá trị TRUE Trong đợt điề u khiể n, INT_HPOS điều HCM TP khiể.n kết huat Ky t nối đế n ngõ ham Su p QLMN_HLM g DH ruon điều khiển thứ n©T quye an INPUT BOOL FALS INTEGRAL ACTION B E HOLD IN NEGATIVE DIRECTION Ngõ cấu I hướng phủ định Để đạt điều ,ngõ vào INT_HPOS phải set đến giá trị TRUE Trong đợt điề u khiể n, INT_HPOS điều khiển kết nối đế n ngõ QLMN_LLM điều khiển thứ INPUT INT 0ĐẾN SELECTION OF CALL PID AND PULSE GENERATOR Trang 67 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM 14.0 18.0 22.0 http://www.hcmute.edu.vn Nếu máy phát sung kích hoặ t, có vài h để gọi thuật toán PID phát sung SELECT =0: Bộ điều khiển gọ i chu kì nhanh mức độ gián đoạn, thuật toá PID vàø phát sung xử lí SELECT =1:Bộ điều khiển gọ i khối OB1 thuật HCM Tn toáP PID xử lí huat Ky t SELECT = 2: điều pham H Su khiển gọ i gD ruon chu kì nhanh mức n©T quye độ gián đoạn Ban phát sung xử lí SELECT =3: Bộ điều khiển gọ i chu kì chậm mức độ gián đoạn thuật toán PID xử lí 0.0 PROCESS VARIABLE PV OUTPU REAL Tuỳ Tín hiệu trình T cảm xuất qua cổn g biến sử “process variable” dụng LMN OUTPU REAL 0.0 MANIPULATED T VARIABLE Giá trị thiết lập tay thô ng qua cổng ra” manipulated variable” LMN_PER OUTPU INT MANIPULATED Trang 68 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn T 24.0 QPULSE 24.1 QLMN HLM 24.2 QLMN_LL M 24.3 QC_ACT VARIABLE PERIPHERY Giá trị đầu thiết lập tay theo kiể u biểu diễn phù hợp với cổng vào/ra tương tự chọn qua ngõ ra“manipulated variable periphery” OUTPU BOOL FALS OUTPUT PULSE T E SIGNAL Khi coù giá trị xung kích hoặt có tín hiệuMra ngõ HC t TP ua“QPULSE” y th OUTPU BOOL FALS HIGH LIMIT OF am K h Su p E T MANIPULATED g DH ruon T © VARIABLE uyen an q REACHED B Coång ra” hight limit of manipulated variable reached ” thông báo giá trị biến trình vượt giá trị giới hạn OUTPU BOOL FALS LOW LIMIT OF T E MANIPULATED VARIABLE REACHED Cổng ra” low limit of manipulated variable reached ” thông báo giá tị biến trình nhỏ giá trị giớ i hạn OUTPU BOOL TRUE NEXT CYCLE, THE T CONTINUOUS CONTROLLER IS Trang 69 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn 26.0 CYCLE 30.0 CYCLE_P 34.0 SP_INT WORKING Thông số rõ có hay không trạng thái điều khiển thi hành lần gọi (chỉ thích hợp SELECT có giá trị 0) INPUT/ REAL  0.001 0.1s SAMPLE TIME OF OUTPU s CONTINUOUS T CONTROLLER[s] Tại set thời gian mẫu đốiMvớ i thuật toán HC t TP uaPID Bộ điều chỉnh y th pha thứ am K u ph đưa vào CYCLE Thời DH S g ruon gian lấy mẫu khoảng n©T quye an thời gian không đổi B lần khố i cập nhật INPUT/ REAL  0.001 0.02s SAMPLE TIME OF OUTPU s PULSE T GENERATOR[s] Taïi ngõ vào này, bạn đưa vào thời gian mẫu đối vớ i máy phát xung FB 58 “TCONT_CP” tính toán thờ i gian mẫu pha thứ đưa vào CYCLE_P INPUT/ REAL vùng 0.0 INTERNAL OUTPU giá trị SETPOINT T giá Đầu vào “internal trị xử lí setpoint” sử dụng để thiết lập tín hiệu chủ Trang 70 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn đạo 38.0 MAN INPUT/ REAL 0.0 MANUAL VALUE OUTPU Cổng vào” manual T value” sử dụng để đặt giá trị hàm giao diện 42.0 COM_RST INPUT/ BOOL FALS COMPLETE OUTPU E RESTART T Khối có chức khởi tạo lại hệ thống hoàn toàn đầu vào “complete restart” thiế t lập giá trị logic TRUE M HC 42.1 MAN_ON INPUT/ BOOL TRUE uaMANUAL t TP y th OPERATION ON OUTPU am K u ph T Khi đầu vào “manual DH S ng Truo © operation on” có giá trị uyen an q B logic TRUE mạch vòng điều khiển bị ngắt, giá trị thiết lập tay 90.0 PVPER_O INPUT BOOL FALS PROCES VARIABLE N E PERIPHERY ON Nếu bạn muốn giá trị xử lí đọc thông qua thiế t bị I/O, ngõ vào PV_PER phải kết nối đến I/O giá trị xử lí ngoại vi phải set leân (TRUE) 186.5 LOAD_PI INPUT/ BOOL FALS LOAD OPTIMIZED D OUTPU E PI/PID PARAMETERS T 186.6 PID_ON INPUT/ BOOL FALS PID MODE ON OUTPU E PID controller: T PID_ON = TRUE Trang 71 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn PI controller: PID _ON = FALSE 5.3 HÀM FC105, FC106 Để thuật lợ i trình xử lý tín hiệu tương tự phần mềm Step có sẵn hàm thư viện FC105,FC106 5.3.1 Hàm FC105_Định tỉ lệ gía trị ngõ vào Analog Su K pham M P HC uat T y th Hình 5.14 Các câu lệnh ong DH m FC105 hà ru n©T quye an B - Ví dụ: Mức đầy bồn đo lít Bộ chuyển đổi đo chọn 500 lít tương ứng với giá trị đo 10V - Tỉ lệ: Module Analog chuyển đổi giá trị analog 10V thành số nguyê n 27 648 Giá trị chuyển đổi thành đại lượng vật lí lít Quá trình ngườ i ta gọi định tỉ lệ giá trị Analog - Chương trình:Việc định tỉ lệ giá trị analog thực hiệ khối chuẩn FC 105 Khối FC 105 nằm thư viện “ Standard Library”trong chương trình S7”TI-S7 Converting Block” phần mềm Step - IN : Giá trị Analog ngõ vào IN đọc trực tiếp từ module đọc qua ngõ giao tiếp liệu dạng INTEGR - LO_LIM,HI_LIM: Các giới hạn chuyển đổi đại lương vật lí đặt trước ngõ vào LO_LIM (giới hạn dưới) HI_LIM (giới hạn trên) Trong thí dụ giới hạn chuyển đổi từ đến 500 lít Trang 72 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM - - - http://www.hcmute.edu.vn OUT: Giá trị tỉ lệ (đại lượng vật lí) lưu trữ số thực ngõ OUT Hằng số K1, K2 set dựa giá trị ngõ vào BIPPOLAR hay UNBIPPOLAR BIPPOLAR: Ngõ vào BIPPOLAR xác định liệu giá trị âm có chuyển đổi hay không BIPPOLAR: Giá trị ngõ vào số nguyê n thừa nhận -27648 +27648,do K1 -27648, K2 +27648 UNBIPPOLAR: Giá trị ngõ vào số nguyê n thừa nhận +27648,do K1 là0, K2 +27648 Trong ví dụ trên, bit nhớ 0.0 có tín hiệu “0” báo hiệu giá trị ngõ HCM TP vào cực huat Ky thoặt động RET_VAL: Ngõ RET_VAL có giá trị phnếu am H Su cố ng D Truo K , ngõ OUT kiểm soát © Nếu giá trị ngõ vào nlớn uye an q n, giá trị ngõ vào nhỏ K , ngõ OUT B HI_LIM lỗi xuất hiệ kiểm soát LO_LIM lỗi xuất Lúc ENO set giá trị 0, RET_VALsẽ có giá trị W#16#0008 5.3.2 Hàm FC106_Khôn g chia tỉ lệ số thực cho ngõ Analog Hình 5.15 Các câu lệnh hàm FC106 Trang 73 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Ví dụ: Chương trình tính toán giá trị Analog phạm vi từ đến 100.0% Giá trị chuyển tới ngõ nhờ module ngõ Analog - Không chia tỉ lệ: Khố i chuẩn FC106 sử dụng cho việc không chia tỉ lệ (sự biến đổ i số thực từ đến 100.0% thành số nguyên 16 bits từ đến 27648) - OUT:Giá trị Analog không chia tỉ lệ ngõ out tryền dạng số nguyên 16 bits đến ngõ giao tiế p liệ u trực tiếp đến ngoại vi HCM Chương trình: Khối FC106 nằm thư viện “Standard Library” chương TP huat Ky t trình S7 “TI-S7 Converting Block” phần mềmaStep7 m o H Su ng D ph 5.4 Ví dụ ứng dụng điều khiển ©mứu nước bồn n Trc ye qu 5.4.1 Nguyên Lý hoạBộn g : t n Nước bơm từ bình chứa lê n bình bằn g bơm ly tâm ,bơm ly tâm hoạt động theo hai chế độ điều khiển tay điều khiển từ PLC núm chuyển hai chế độ AUTO MAN, bơm hoạt động hiệu điện xoay chiều 220-240 VAC ,công suất 30 W, lưu lượng nước khoảng 20 lít/phút, tác độ ng rơle(250 VAC/5A) Dòn g nước qua bơm chia làm phần, lượng qua van solenoid lượng hồi bể để bảo đảm an toàn cho bơm van solenoid đóng lại Van solenoid điều khiển tay PLC dùn g đề ng mở tức thời dò ng nước lên bồn chứa điều khiển p suất hoạt độ ng từ 0-10 bar, cấp dòng 24 VDC, dòng cấp từ rơle trực tiếp từ PLC Dòng tiếp tục qua phận hiể n thị lưu lượng dòng khí dùng để điều chỉnh lưu lượng cho vừ a phải ổn định giữ a luồn g nước phân nhán h từ bơm Khi qua chuyển đổ i lưu lượ ng phậ n hiể n thị giá trị lưu lượ ng dòng chảy xá c truyền thôn g số nà y cho PLC xử lý dướ i dạng dòng điện từ 0/4 – 20 mA tuỳ theo giá trị lớn nhỏ củ a lưu lượng nướ c PLC nhận ngõ vào analog chuyển đổi lưu lượng vàø cảm biến, tuỳ thuộ c vào chương trình phần mềm điều khiển viết sẵn mà PLC điều khiể n proportional Trang 74 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn vale( vale điều khiển tỷ lệ ) để đón g mở góp mở củ a van Do lưu lượng nước điều khiể n cá ch tỷ lệ với dòng mà PLC xuất từ ngõ AO V (0% -100 % ) Va n tuye án tín h I0.0 I0.1 4-20mA S ta rt / S top L IS B oàn PS CPU DI DO AO AI Q0.1 Q0.2 1-100cm P Q W 88 P IW B O Ä Đ O M ỨC BO Ä ĐO 4-20mA V4 V an xả L Ư N G V1 O N /O F F H Su ng D ruo B o àn K pham M P HC uat T y th n©T quye an B V3 O N /O F F BƠ M Hình 5.16 Sơ đồ khố i điều khiển mức nướ c 5.4.2 Sơ đồ khối hệ thốn g tự động N ess SP + - PID Fuzzy (FB58) control Bồn nước + Cảm biến Cả mức đo m biến Hình 5.17 Sơ đồ khố i hệ thống tự động Trang 75 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn + PV Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn PID control: đượ c điều khiển thông qua cụ c PLC Bồ n nước 2: đố i tượ ng điều khiển Cảm biến đo : cảm biế n đo mức nướ c dự a o áp lực đè lên bề mặ t từ – 0.1 bar để đưa dòng áp tương ứng từ 4-20mA Tín hiệ u nhiễ u ess tác động củ a van xả Trong : SP : giá trị tự nhập vào (đượ c nhập vào từ bên ) PV : giá trị có bồ n nướ c (giá trị đọc từ vùng nhớ vào analog) Ta lấy giá trị PV so với giá trị đưa vào SP ta đượ c ess = SP-PV Sơ đồ điề u khiển FB58 FB 30 FC105 4-20 mA Vùn g nhớ AI A/D PIW Số thực FC106 Số thực IN PQW 5.4.3 Khai Báo Thông Số Phần Cứ ng: Slot Nguoàn 230VAC - 24VDC PS 307 5A 6ES7 307 1EA00-0AA0 Su g DH nSlot ruo K pham Slot slot T CPU 315 en © 8DI/D0 x 24V/ quy 0.5A Ban (S7-300) 6ES7 323 CPU 315- 2DP 1BH00-0AA0 6ES7 315 2AF03-0AB0V1.2 A0 D/A Tín hiệu M P HC uat T y th Slot AI 2x 12 bit (4-20 mA) 6ES7 3317KB02-0AB0 Hình 5.18 Khai báo phần cứng cho trạm PLC Trang 76 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Slot A0 2x 12 bit (4-20 mA) 6ES7 332 5HB01-0AB0 Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Bản g địa vào Địa Chỉ I0.0 I0.1 Q0.0 Q0.1 Q0.2 AI AI AO Tên thiết bị S1 Nút Start/Stop LIS1 Cảm biến phát ngưỡn g Đèn báo trạn g thái Start/ Stop Van V3 Bơm Van V1 LIS1 Cảm biến đo mức 4…20mA FIS1 Cảm biến đo lưu lượng 4…20mA V2 Van tuyến tính Phần mềm điều khieån H Su ng D ruo K pham M P HC uat T y th n©T quye an B OB1: Network A "Start/Stop push button" FN M 0.0 S "Start/Stop push lamp" S "Pump_Valve3" Trang 77 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Network A "Level_Switch" = "V1" Network3 // Lay gia tri hien thoi cua level CALL "SCALE" IN :=MW10 HI_LIM :=1.000000e+002 LO_LIM :=0.000000e+000 BIPOLAR:=FALSE RET_VAL:=MW12 OUT :="Curr_Level" L T H Su "Curr_Level" ng D Truo © "db58".PV_IN quyen an K pham y th B // Lay SP cua PID Controller L T M P HC uat T "Level_SP" "db58".SP_INT CALL "TCONT_CP" , "db58" PV_IN := PV_PER := DISV := INT_HPOS:= INT_HNEG:= SELECT :=1 PV := LMN := LMN_PER := QPULSE := QLMN_HLM:= Trang 78 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn QLMN_LLM:= QC_ACT := CYCLE := CYCLE_P := SP_INT := MAN := COM_RST := MAN_ON := L T "db58".LMN_PER "Proportional_Valve" // Lay % mo vua Van V2 L T "db58".LMN "Op_Per_V2" H Su ng D ruo K pham y th n©T quye an B Network A S S "db58".PID_ON M 0.2 "db58".LOAD_PID Network A A FN R R M P HC uat T "Start/Stop push lamp" "Start/Stop push button" M 0.1 "Start/Stop push lamp" "Pump_Valve3" OB100: Network1: Trang 79 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM SET R R http://www.hcmute.edu.vn "db58".MAN_ON "db58".PVPER_ON DB58: H Su ng D ruo K pham M P HC uat T y th n©T quye an B Trang 80 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn ... controller: PID _ON = FALSE 5. 3 HÀM FC1 05, FC106 Để thuật lợ i trình xử lý tín hiệu tương tự phần mềm Step có sẵn hàm thư viện FC1 05, FC106 5. 3.1 Hàm FC1 05_ Định tỉ lệ gía trị ngõ vào Analog Su K pham... nhiều khối FB để hổ trợ việc viết chương trình điều khiển thiết bị sử dụng luật hiệu chỉnh PID, FB40,FB41, FB58, FB59 5. 2 Môđun mềm FB58 5. 2.1 Giới thiệu Sơ đồ khối FB58 H Su ng D ruo K pham M P HC... 307 5A 6ES7 307 1EA00-0AA0 Su g DH nSlot ruo K pham Slot vaø slot T CPU 3 15 en © 8DI/D0 x 24V/ quy 0.5A Ban (S7- 300) 6ES7 323 CPU 3 15- 2DP 1BH00-0AA0 6ES7 3 15 2AF03-0AB0V1.2 A0 D/A Tín hiệu M P