Modul mền Pid FB41 trong PLC S7-300

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) Bảng mô tả tóm tắt các chân đầu vào: Tham số Kiểu dữ liệu Phạm vi giới han Gía trị mặc định Mô tả chức năng EN Bool False Cho phép gọi khối hàm FB41 COM_RST Bool False Cho phép khởi tạo lại hệ thống hoàn toàn khi COM_RST có giá trị logic TRUE. Khi đó luật tích phân tự động thiết lập giá trị khởi tạo I_ITVAL, tất cả các đầu ra đợc đặt gía trị mặc định SP_IN Real -100 100% 0.0 Tín hiệu đặt, là số thực tính theo % (nếu lấy tín hiệu đặt từ cổng vào tơng tự thì phải biến đổi kiểu dữ liệu phù hợp) PV_PER WORD W#16#0000 Tín hiệu phản hồi, lấy từ cổng vào tơng tự PV_IN Real -100 100% 0.0 Tín hiệu giả mô phỏng tín hiệu phản hồi đối tợng, là số thực tính theo % PVPER_ON Bool False Lựa chọn tín hiệu phản hồi: - Logic 1, lựa chọn phản hồi PV_PER - Logic 0, lựa chọn phản hồi PV_IN PV_FAC Real 1.0 Hệ số hiệu chỉnh biến quá trình PV_OFF Real 1.0 Lợng bù cho biến quá trình DEAD_W Real >=0.0 0.0 Độ rộng vùng kém nhậy để xử lý tín hiệu sai lệch GAIN Real 2.0 Hệ số tỉ lệ P_SEL Bool True Lựa chọn khâu tỉ lệ nếu P_SEL có giá trị logic True I_SEL Bool True Lựa chọn khâu tích phân nếu I_SEL có giá trị logic True TI Timer >=CYCLE T#20s Hằng số thời gian tích phân I_ITLVAL Real -100 100% 0.0 Gía trị đầu khâu tích phân I_ITL_ON Bool False Lựa chọn giá trị đầu khâu tích phân nếu I_ITL_ON có giá trị logíc True INT_HOLD Bool False Lựa chọn giữ nguyên giá trị đầu ra tích phân nếu INT_HOLD có giá trị logíc True D_SEL Bool False Lựa chọn khâu vi phân nếu D_SEL có giá trị logíc True TD Timer >=CYCLE T#10S Hằng số thời gian vi phân TM_LAG Timer >=CYCLE T#2s Thời gian giữ chậm khâu vi phân DISV Real -100 100% 0.0 Bù nhiễu, là số thực theo % MAN Real -100 100% 0.0 Gía trị đặt bằng tay, là số thực tính theo % MAN_ON Bool True Lựa chọn ngắt mạch vòng điều khiển: - Logic 1, ngắt mạch vòng điều khiển và các gía trị thiết lập bằng tay - Logic 0, lựa chọn mạch vòng điều khiển PID LMN_HLM Real =>LMN_LLM 100.0 Gía trị hạn chế trên, là số thực tính theo % LMN_LLM Real =<LMN_HLM 0.0 Gía trị hạn chế dới, là số thực tính theo % LMN_FAC Real 1.0 Hệ số hiệu chỉnh biến quá trình LMN_OFF Real 1.0 Lợng bù cho biến quá trình CYCLE Timer =>1ms T#1s Thời gian trích mẫu (gọi khối) là khoảng thời gian giữa các lần khối đợc cập nhật Bảng mô tả tóm tắt các chân đầu ra: Tham số Kiểu dữ liệu Gía trị mặc định Mô tả chức năng LMN Real 0.0 Gía trị đầu ra, là số thực tính theo % LMN_PER Word W#16#0000 Gí trị đầu ra, là số nguyên QLMN_HLM Bool False Thông báo giá trị biến quá trình vợt quá giới hạn trên QLMN_LLM Bool False Thông báo giá trị biến quá trình nhỏ hơn giới hạn dới LMN_P Real 0.0 Tín hiệu ra của bộ điều khiển tỉ lệ LMN_I Real 0.0 Tín hiệu ra của bộ điều khiển tích phân LMN_D Real 0.0 Tín hiệu ra của bộ điều khiển vi phân PV Real 0.0 Tín hiệu ra của tín hiệu phản hồi, dạng số thực tính % ER Real 0.0 Tín hiệu ra sai lệch giữa tín hiệu đặt và phản hồi ENO Bool False Khi khối hàm FB41 đợc gọi thì ENO có giá trị True Modul PID_FB43 trong PLC_S7-300 1. Khối hàm FB43 PULSEGEN FB43 PULSEGENT đợc sử dụng để thiết lập bộ điều khiển PID với đầu ra dạng xung cho cơ cấu tỷ lệ. Sử dụng FB43 PULSEGENT, bộ điều khiển PID hai hoặc ba vị trí đợc thiết lập bằng phơng pháp điều chế độ rộng xung. Chức năng này của FB43 thờng kết hợp với FB41 CON_C. Chức năng khối FULSEGEN là biến đổi biến đầu vào INV thành một chuỗi xung đầu ra có chu kỳ không đổi bằng phơng pháp điều chế độ rộng xung, tơng ứng trong mỗi chu kỳ biến đầu vào đợc cập nhật và ghi nhận trong PER_TM. Độ rộng của xung trong mỗi chu kỳ tỉ lệ với biến đầu vào. Chu kỳ xung PER_TM không đồng nhất với chu kỳ xử lý của khối FULSEGEN. Chu kỳ xung PER_TM đợc tạo thành từ các chu kỳ xử lý riêng rẽ của khối FULSEGEN, do vậy số lần gọi khối FULSEGEN trong một chu kỳ xung PER_TM là tiêu chuẩn đánh giá độ chính xác của phơng pháp điều chế độ rộng xung. Ví dụ: giá trị 30% của biến đầu vào và 10 lần gọi khối FULSEGEN trong một chu kỳ xung PER_TM có nghĩa nh sau: - One tại đầu ra QPOS là 1/3 số lần gọi khối FULSEGEN (30% của10 lần gọi) - Zero tại đầu ra QPOS là 7 (70% của 10 lần gọi) Sơ đồ khối: Độ chính xác: Với tỉ lệ lấy mẫu là 1:10 (số lần gọi khối CON_C so số lần gọi khối PULSEGEN) thì độ chính xác của giá trị điều chế bị giới hạn là 10%, nói cách khác là đặt giá trị đầu vào INV chỉ có thể thay đổi độ rộng xung đầu ra QPOS khi có sự nhảy bậc 10%. Độ chính xác sẽ tăng khi số lần gọi khối PULSEGENT so số lần gọi khối CON_C tăng. Nếu số lần gọi khối PULSEGENT là hơn 100 lần so với số lần gọi khối CON_C thì phạm vi điều khiển là 1% đợc thiết lập. Đồng bộ: Có thể đồng bộ đầu ra xung của khối để cập nhật biến đầu vào INV. Điều này đảm bảo sự thay đổi biến đầu vào thì đầu ra đáp ứng ngay 1 xung. Đồng bộ khối đợc thiết lập bởi tham số SYN_ON [...]... Lựa chọn chế độ điều khiển tín hiệu đầu ra bằng tay Đặt xung dơng Trong chế độ điều khiển 3 vị trí , tín hiệu đầu ra QPOS_P đợc thiết lập bằng tham số n y Trong chế độ điều khiển 2 vị trí, QNEG_P luôn đợc thiết lập nghịch đảo với QPOS_P Đặt xung âm Trong chế độ điều khiển 3 vị trí, tín hiệu đầu ra NEG_P_ON đợc thiết lập bằng tham số n y Trong chế độ điều khiển 2 vị trí, QNEG_P luôn đợc thiết lập nghịch... năng Đầu ra xung dơng Tham số n y đợc thiết lập khi 1 xung đợc gửi tới đầu ra Trong chế độ 3 vị trí, tham số n y luôn l xung dơng Trong chế độ 2 vị trí, tham số QNEG_P luôn đợc thiết lập nghịch đảo với QPOS_P Đầu ra xung âm Tham số n y đợc thiết lập khi 1 xung đợc gửi tới đầu ra Trong chế độ 3 vị trí, tham số n y luôn l xung âm Trong chế độ 2 vị trí, tham số QNEG_P luôn đợc thiết lập nghịch đảo với QPOS_P... không kiểm tra lỗi bên trong Tham số lỗi đầu ra RET_VAL không đợc sử dụng Sơ đồ v bảng mô tả tóm tắt các chân khối FB43: Bảng mô tả tóm tắt các chân đầu v o Tham số Kiể u Phạm vi Mặc định EN Boo l INV Rea 0.0 l 100 100% PER_TM Tim e P_B_TM Tim e RACTIF Rea AC l STEP3_O Boo N l ST2BI_O Boo N l False =>20*CY T#1s CLE =>CYCLE T#50ms 0,1.10,0 1.0 Mô tả chức năng Cho phép gọi khối h m FB41 Tín hiệu đặt, l... Gía trị đầu v o đợc phát xung có độ rộng lớn hơn P_B_TM sẽ đợc thiết lập trong khoảng -100% đến 100% Độ rộng xung dơng v âm tính bởi phép nhân biến đầu v o (%) v chu kỳ xung: Độ rộng xung = (INV/100) * PER_TM Điều khiển 3 vị trí không đối xứng: Sử dụng thừa số tỉ lệ RATIOFAC, tỉ lệ của độ rộng xung dơng v xung âm có thể thay đổi Trong ví dụ quá trình nhiệt độ, chức năng n y cho phép sự khác nhau giữa... 2 vị trí: Trong chế độ n y, chỉ duy nhất đầu ra xung dơng QPOS_P của khối đợc nối tới cơ cấu chấp h nh on/off Phụ thuộc v o phạm vi giá trị điều chế, bộ điều khiển 2 vị trí có phạm vi gía trị lỡng cực hay đơn cực Điều khiển hai vị trí với phạm vi lỡng cực (-100% 100%): Điều khiển hai vị trí với phạm vi đơn cực(0% 100%): Phủ định tín hiệu đầu ra tại QNEG_P nếu kết nối bộ điều khiển 2 vị trí trong vòng...Các Mode l m việc: Phụ thuộc v o cách đặt tham số cho xung phát ra, bộ điều khiển PID với đầu ra 3 vị trí hoặc đầu ra 2 vị trí lỡng cực hoặc đầu ra 2 vị trí đơn cực sẽ đợc thiết lập Bảng sau minh họa sự kết hợp các tham số để thiết lập các mode l m việc: Tham số Mode Điều khiển 3 vị... cực, phạm vi (-100% 100%) Điều khiển 2 vị trí đơn cực, phạm vi (0% 100%) Điều khiển bằng tay MAN_ON STEP3_ON ST2BI_ON False False True False Any True False False False True Any Any Điều khiển 3 vị trí: Trong chế độ n y, tín hiệu chấp h nh có thể thiết lập 3 trạng thái Các gía trị đầu ra nhị phân QPOS_P and QNEG_P điều khiển trạng thái cơ cấu chấp h nh Bảng dới đây minh hoạ một ví dụ điều khiển nhiệt... điều khiển 2 vị trí trong vòng điều khiển yêu cầu tín hiệu logic nghịch đảo cho xung chấp h nh ON Actuator Off Pulse QPOS_P QNEG_P True False False True Chế độ điều khiển bằng tay 3 vị trí hoặc 2 vị trí: Trong chế độ n y tham số MAN_ON = True, các đầu ra nhị phân của bộ điều khiển 3 vị trí hoặc 2 vị trí đợc thiết lập bởi các tín hiệu POS_P_ON v NEG_P_ON không cần quan tâm đến đầu v o INV Điều khiển 3 vị . 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. hàm FB41 đợc gọi thì ENO có giá trị True Modul PID_ FB43 trong PLC_ S7- 300 1. Khối hàm FB43 PULSEGEN FB43 PULSEGENT đợc sử dụng để thiết lập bộ điều khiển PID. 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