BỘ ĐIỀU KHIỂN PID TRONG PLC

Ket-noi.com din n cụng ngh, giỏo dc PLC04- 28 Điều khiển liên tục Bộ Điều khiển PID A Mục đích yêu cầu Nắm đợc nguyên lý điều khiển PID PLC Lập trình ứng dụng điều khiển trình B Chuẩn bi : Modul đào tạo PLC tối thiểu, Hoặc mô đun đầy đủ - S7-200-CPU215 Mô đun EM235 Thết bị lập trình cho PLC, Cáp ghép nối Máy tính phần mềm lập trình C Lý thuyết : Giới thiệu chung : Bộ điều khiển PID PLC - S7-200 có sơ đồ cấu trúc nh sau: VD104 E = Sp - Pv VD108 Pv Bộ điều khiển PID Kc, Ti, Td, Ts Sp VD100 VD112 VD120 VD124 D/A Đối tợng VD116 A/D Trong khối điều khiển (phần ô ) đợc thực phần tử PLC - S7-200-CPU215 Mô đun A/D, D/A đợc thực khối mở rộng EM235 Tín hiệu truyền hệ thống có phần liên tục phần số Hệ điều khiển PID liên tục thực luật điều khiển liên tục nh sau: Luật điều khiển PID : 209 Ket-noi.com din n cụng ngh, giỏo dc M(t) = Kc * e(t) + Kc/Ti (et)dt + Minitial + Kc* Td * de/dt (1) Trong : M(t) : Tín hiệu khối điều khiển thời điểm (t) Kc : Hệ số khuếch đại điều khiển e(t) : Sai lệch tín hiệu đặt tín hiệu phản hồi từ trình Ti : Hằng số thời gian tích phân Minitial: Giá trị ban đầu tích phân Td Hằng số thời gian vi phân : Chuyển sang hệ điều khiển số PLC công thức (1) viết thành : Mn = MPn + Thành phần tỷ lệ MIn + MDn Thành phần Tích phân Thành phần vi phân Trong công thức : MPn: Thành phần tỷ lệ MPn = Kc * ( SPn - PVn ) MPn: Thành phần tỷ lệ tín hiệu thời điểm n Kc hệ số khuếch đại SPn Tín hiệu đặt tai thời điểm thứ n PVn Tín hiệu điều khiển thời điểm thứ n MIn: Thành phần tích phân MIn = Kc * Ts/Ti * ( SPn - PVn) + MX 210 (2) Ket-noi.com din n cụng ngh, giỏo dc Trong : MIn: Thành phần tích phân tín hiệu thời điểm thứ n Kc: Hệ số khuếch đại Ts: Chu kỳ cắt mẫu Ti: Hằng số thời gian tích phân SPn: Giấ trị đặt thời điểm thứ n PVn: Giá trị trình thời điểm thứ n MX: Giá trị đầu tích phân - (giá trị PID thời điểm thứ n-1) MDn : Thành phần vi phân MDn = Kc * Td/Ts * ( ( SPn- PVn ) - (SPn - PVn-1 )) MDn = Kc * Td/Ts * ( PVn -1 - PVn ) Trong : MDn: Thành phần vi phân tín hiệu thời điểm thứ n Kc: Hệ số khuếch đại Td: Hằng số thời gian vi phân Ts: Chu kỳ cắt mẫu SPn : Giá trị đặt PVn: Giá trị đầu trình thời điểm thứ n Các thành phần tham số Kc, Ti, Td, Ts có ảnh hởng đến đặc tính đầu trình nh : Độ ổn định hệ thống, Sai số tĩnh-sai số chế độ xác lập, Độ điều chỉnh, Thời gian độ, số lần dao động.v.v Ngời học nên tham khảo thêm tài liệu liên quan để hoàn thiện kiến thức Giới thiệu thí nghiệm chơng trình : 211 Ket-noi.com din n cụng ngh, giỏo dc Tham kho: Chng trỡnh S7 200 di õy ch l mt vớ d ngn v cỏch s dng PID thụng qua vớ d v iu khin mc nc b va m bo ỏp sut va m bo nc bỡnh khụng b cn ht Cu trỳc h thng nh hỡnh di õy: Yờu cu thit b iu khin: 01 PLC S7 200/ CPU 215; 216 tr lờn v 01 EM 235 gm cú u vo analog v mt u analog 12 bớt Mụ t h thng: Trong h thng ny, mt b nc c dựng khng ch ỏp lc nc khụng i Nc liờn tc c ly t vũi vi mt tc bt k Bm c dựng tng thờm nc vo b vi mt tc trỡ ỏp sut cng nh mc nc bỡnh khụng h xung quỏ mc cho phộp Giỏ tr t ca h thng l mc nc (trong vớ d ny l 75% b) i lng u vo ca h thng l tớn hiu mt cm bin o mc a v thụng qua u vo analog A+, A- Tớn hiu a v cú th thay i t 20mA tng ng vi 100% mc y ca b Tớn hiu ca h thng l tớn hiu in ỏp cú th thay i t 10 V dựng iu khin tc bm tng ng l 100% tc nh mc Giỏ tr t c quyt nh bi ngi s dng v c a trc tip vo quỏ trỡnh Trong chng trỡnh ny, b iu khin s dng hai thụng s l P v I, khụng dựng n D Thi gian ly mu l Ts = 0.1 giõy, KC = 0.25 v Ti = 30 phỳt Trc tiờn, b nc s c tip y nc cho n c 75% Sau ú, van x s c m ly nc t b v cựng lỳc bm s c chuyn t ch iu khin bng tay sang ch t ng Trong quỏ trỡnh iu khin bng tay, tc bm c qui nh bi s thc lu ti VD108 nm khong 0.0 ti 1.0 212 Ket-noi.com din n cụng ngh, giỏo dc SBR0 l hm thc hin to h thng SBR l hm thc hin kim tra li ca analog u vo I0.0 s c dựng l tớn hiu ng h thng iu khin t ng u Q0.7 bỏo li xy module analog Ngt INT thc hin thut toỏn PID mi 100 ms mt ln Bng lp dựng cho PID gm cú 36 byte v nhng thng s c t vựng nh V v tt c u dựng l double word (VD) Khong cỏch so vi a ch bt u Thụng s tớnh toỏn nh dng vo/ra Mụ t Ngi dựng cú th nh ngha PV vo SP YES M In/Out Tớn hiu v mc nc hin ti b, khong 0.0 1.0 tng ng 100% Giỏ tr t v mc nc b, cng phi nm khong 0.0 1.0 Giỏ tr tớn hiu ra, nm khong 0.0 1.0 NO 12 KC In H s khuch i P YES 16 TS In Thi gian trớch mu YES 20 Ti In Thi gian tớch phõn YES 24 Td In Thi gian vi phõn YES 28 Bias (MX) In/Out Tng tớch phõn (bias MX or integral sum) YES 32 PVN-1 Double word - real Double word - real Double word - real Double word - real Double word - real Double word - real Double word - real Double word - real Double word - real In/Out Giỏ tr mc nc o c ln ly mu trc NO IN NO Trong chng trỡnh dựng a ch bt u ca bng l VD100 VD100 VD104 VD108 VD112 VD116 VD120 VD124 VD128 VD132 PV SP M Kc Ts Tin hieu qua trinh ly vo t AWI0 gia tri dat Gia tri dau PID He so khuech dai Thoi gian cat mau Ti Hang so thoi gian tich phan Td Hang so thoi gian vi phan MX Gia tri ban dau cua tich phan PVN-1 Gia tri dat o buoc thu n-1 Cú th tham kho thờm v PID cỏc ti liu c cung cp Hng dn s dng h thng S7 200 v cỏc sỏch tham kho khỏc 213 Ket-noi.com din n cụng ngh, giỏo dc Lu thut toỏn 214 Ket-noi.com din n cụng ngh, giỏo dc CHNG TRèNH CHINH // PID SM0.1 ( CALL SM0.0 ( CALL ( MEND ) LD CALL SM0.1 // ON ti vũng quột u // Gi hm to h SM0.0 // Luụn luụn ON // Gi hm kim tra li ca // analog thng ) ) LD CALL // Kt thỳc MEND CHUONG TRINH CON // SBR0: Khi to h thng v ng ngt thi gian SBR: SM0.0 MOV_B EN K100IN OUTSMB34 ATCH EN K0INT K10EVT ( ENI ) ( RET ) SBR LD SM0.0 MOVB 100, SMB34 // Thi gian ngt l 100 ms ATCH 0, 10 // Gi chng trỡnh ngt thi gian (10) thc hin thut toỏn PID ENI // Chp nhn hot ng RET // Tr v chn trỡnh chớnh // SBR1: Kim tra li analog v bỏo li bng Q0.7 SBR: SMB8 KH19 Q0.7 == B NOT( ) SMB9 KH0 == B NOT ( RET ) SBR LDB= SMB8, 16#19 // Nu khụng cú EM235 thỡ bỏo li NOT LDB= SMB9, 16#0 // Nu ó cú EM235 nhng cú li thỡ cng bỏo li NOT OLD = Q0.7 // Error reading analog module RET // INT 0: Thc hin thut toỏn PID - Chuonh trinh ngat 215 Ket-noi.com din n cụng ngh, giỏo dc INT: Q0.7 WXOR_DW 11 / EN AC0IN1 OUTAC0 AC0IN2 MOV_W EN AIW0IN OUTAC0 DI_REAL EN AC0IN OUTAC0 SUB_R EN KR+6400.00IN1 OUTAC0 AC0IN2 DIV_R EN AC0IN1 OUTAC0 KR+25600.0IN2 MOV_R EN AC0IN OUTVD100 I0.0 PID 12 EN VB100TBL 0LOOP SM0.0 MUL_R 13 EN VD108IN1 OUTAC0 KR+32000.0IN2 TRUNC EN AC0IN OUTAC0 MOV_W EN AC0IN OUTAQW0 14 ( RETI ) 216 INT LDN Q0.7 // Nu analog khụng cú li XORD AC0, AC0 // Xúa AC0 MOVW AIW0, AC0 // Ly giỏ tr o c v mc nc PV DTR AC0, AC0 // Chuyn i sang s thc 32 bớt -R 6400.0, AC0 /R 25600.0, AC0 // Chuyn i sang tớn hiu 20 mA // Chuyn PV v giỏ tr thng dựng MOVR AC0, VD100 // Lu vo vựng nh // Ch Auto // Thc hin PID vi a ch bt u l VB100 LD I0.0 PID VB100, // Tớn hiu u analog LD SM0.0 MOVR VD108, AC0 *R 32000.00, AC0 // // a AC0 chuyn thang giỏ tr TRUNC AC0, AC0 //Chuyn sang s nguyờn 32 bớt MOVW AC0, AQW0 // Gi u RETI // Tr li chng trỡnh chớnh Ket-noi.com din n cụng ngh, giỏo dc D liu DB1 (V Memory): // Khoi tao cac tham so dieu khien cho bo dieu khien PID co the thuc hien bang cac lenh MOV chuong trinh SBR_0 hoac tu man hinh TD-200 VD104 VD112 VD116 VD120 VD124 0.75 0.25 0.10 30.0 0.0 // SV = 0.75 = 75% full // Kc = 0.25 // Ts = 0.1 seconds // Ti = 30 minutes // Td = D Các bớc thực hành Tìm hiểu kỹ yêu cầu công nghệ nêu trên, phân tích dac điểm hệ thống cách làm việc hệ Liệt kê đầu : Phân cổng vào cho PLC : Dựng lu đồ chơng trình - mô ta cách làm việc chơng trình : Dich lu đồ sang giản đồ thang: Lập trình giản đồ thang vào PLC Nối PLC va cac thiet bi theo so hinh 7-3 Chạy kiểm tra toàn hệ thống - viết báo cáo nhận xét kết E Câu hỏi cuối học Giải thích nội dung quan sát đợc thực hành Thử nghiệm chơng trình với thông số điều khiển Kc, Ti, Td khác nhau, rút nhận xét Tìm tham số điều khiển tối u tác động nhanh hệ 217 ... * e(t) + Kc/Ti (et)dt + Minitial + Kc* Td * de/dt (1) Trong : M(t) : Tín hiệu khối điều khiển thời điểm (t) Kc : Hệ số khuếch đại điều khiển e(t) : Sai lệch tín hiệu đặt tín hiệu phản hồi từ... thời gian vi phân : Chuyển sang hệ điều khiển số PLC công thức (1) viết thành : Mn = MPn + Thành phần tỷ lệ MIn + MDn Thành phần Tích phân Thành phần vi phân Trong công thức : MPn: Thành phần... dung quan sát đợc thực hành Thử nghiệm chơng trình với thông số điều khiển Kc, Ti, Td khác nhau, rút nhận xét Tìm tham số điều khiển tối u tác động nhanh hệ 217