- Đ iều chỉnh bằng tay %R3 để nhiệt độ dịng nhập liệu về giá trị ổ định (1.1)
3.5 Cách tạo một ứng dụng với STEP7.
Project trong Simatic khơng chỉ đơn thuần là một ứng dụng mà rộng hơn bao
gồm tất cả những gì liên quan đến việc thiết kế phần mềm ứng dụng để điều khiển, giám sát một hoặc nhiều trạm PLC. Như vậy trong một project sẽ cĩ:
Bảng cấu hình phần cứng về tất cả các module của từng trạm PLC.
Bảng tham số xác định chế độ làm việc cho từng module của mỗi trạm PLC.
Các logic block chứa chương trình ứng dụng của từng trạm PLC.
Cấu hình ghép nối truyền thơng giữa các trạm PLC.
Các màn hình giao diện phục vụ quan sát tồn bộ mạng hoặc giám sát từng trạm
PLC.
Các bước tạo mới một Project:
Ở phần này chỉ trình bày cách xây dựng cấu hình phần cứng cho trạm PLC.
Cịn việc lập trình cho STEP 7, ta cĩ thể tham khảo tài liệu kèm theo phần mềm do Siemens cung cấp.
Chọn Start ( Simatic ( Simatic Manager, ta sẽ vào màn hình chính Simatic
Manager.
Để khai báo một Project mới, từ màn hình chính của Simatic Manager ta chọn File ( New hoặc kích chuột vào biểu tượng “New Project/ Library”. Sau đĩ khai báo tên cho Project, nơi lưu trữ Project.
Xây dựng cấu hình phần cứng cho trạm PLC.
Sau khi bạn khai báo một Project mới bước tiếp theo là ta xây dựng cấu hình cứng cho trạm PLC.
Việc xây dựng cấu hình cứng cho trạm PLC là cần thiết. Vì lúc ta bật nguồn PLC, hệ điều hành S7-300 bao giờ cũng kiểm tra các module hiện cĩ của trạm và so sánh với cấu hình mà ta xây dựng. Nếu phát hiện thấy cĩ sự khơng đồng nhất sẽ phát ngay
tín hiệu báo ngắt lỗi hoặc thiếu module chứ khơng cần phải đợi tới khi thực hiện
chương trình ứng dụng.
Để khai báo cấu hình cứng cho trạm PLC vào InserŴ StatioŮ Simatic 300 Station:
Khai báo trạm PLC S7-300
Hình 46. Cách khai báo trạm PLC
Sau khi chèn một Station vào, thư mụcProject của ta khơng cịn rỗng nữa nĩ cĩ tên mặc định là SIMATIC 300, ta cĩ thể đổi tên mặc định này:
Hình 47. Project sau khi chèn Hardware
Để khai báo cấu hình phần cứng, ta double_click vào biểu tượng Hardware. Lúc này màn hình cĩ dạng như sau:
Hình 48. màn hình khai báo phần cứng
Click chuột bung thư mục SIMATIC 300 ở cửa sổ bên phải. Tiếp tục bung thư
mục Rack-300, sau đĩ kéo thư mục Rail ớ nửa cửa sổ bên phải vào nửa cửa sổ bên trái :
Hình 49. Màn hình khai báo thanh Rail Lúc này màn hình của ta như sau:
Hình 50. màn hình sau khi khai báo thanh Rail.
Bước tiếp theo là kéo từng thành phần ở nửa cửa sổ bên phải( cửa sổ Hardware Catalog) và bỏ vào cửa sổ bên trái. Chú ý là các thành phần này cũng phải tương thích với cấu hình thật của một trạm PLC hiện cĩ
Hình 51. khai báo cấu hình phần cứng trên một thanh Rack
Sau khi khai báo cấu hình phần cứng xong, click vào nút complierĠ để biên dịch, nếu khơng cĩ lỗi xuất hiện tiếp theo click vào nút DownloadĠđể đổ phần cứng xuống trạm PLC.
Chú ý: ta khơng thể đặt các thành phần ở cửa sổ bên phải vào cửa sổ bên trái một cách tuỳ tiện khơng theo một thứ tự. Thường thì các thành phần được đặt vào các Slot ở cửa sổ bên trái theo thứ tự như sau:
Slot 1: chỉ sử dụng đặt modul nguồn.
Slot 2: chỉ sử dụng đặt modul CPU.
Slot 3: thơng thường để rỗng.
Slot 4 tới Slot 11: dùng cho các module truyền thơng xử lý( modul xuất, modul nhập, modul vào ra tương tự…).
Hình 52 Thứ tự sắp xếp của các Slot trên một Rack
3.6 Giới thiệu module mềm FB58 (TCONT_CP).
FB58 là một trong các module PID mềm của Step 7
Cách hiệu chỉnh sai số:
Hình sau mơ tả cách hiệu chỉnh sai số của bộ điều khiển PID:
SP_INT: giá trị Set_Point cho bộ điều khiển PID, giá trị này được định dạng kiểu số thực.
Giá trị phản hồi từ quá trình về bộ điều khiển:
Là PV_IN (nếu PVPER_ON là False) giá trị này được đọc về từ vùng nhớ vào analog (PIW xxx).
Là PV_PER (nếu PVPER_ON là True) giá trị này được định dạng dưới
dạng số thực cĩ dấu phẩy động.
CRP_IN cĩ chức năng chuyển giá trị vùng nhớ PV_PER sang dạng số thực cĩ dấu phẩy động tuỳ thuộc vào lựa chọn của PV_MODE.
Chuẩn hố giá trị đáp ứng PV_NORM (PV_FAC, PV_OFFS): hàm PV_NORM
tính giá trị đầu ra của CPR_IN theo cơng thức:
Giá trị ra của PV_NORM = Giá trị ra của CPR_IN*PV_FAC + PV_OFFS. Với: PV_FAC =Ġ PV_OFFS = CRP_IN của thấp hạn giới * PV_FAC PV_NORM của thấp hạn giới
Với giá trị mặc định: PV_FAC =1.0 và PV_OFFS = 0.0 việc chuẩn hố khơng xảy ra.
Xác định sai số: sự khác nhau giữa giá trị Set_Point và giá trị phản hồi là sai số trước vùng chết. Set_Point và giá trị phản hồi phải cùng một đơn vị.
Vùng chết deadban (DEADB_W): để khử những hằng số dao động nhỏ nhằm
nâng chất lượng giá trị hiệu chỉnh được ứng dụng cho sai số.
Thuật tốn PID:
Giản đồ khối của thuật tốn PID:
Hình 54. Giản đồ thuật tốn PID.
GAIN: hệ số độ lợi.
TI: hằng số thời gian tích phân.
D_F: hệ số đạo hàm.
Sự tổ hợp song song giữa các cơ cấu: tỉ lệ, tích phân (INT), đạo hàm (DIF) cĩ thể tạo ra các bộ điều khiển P, PI, PD, PID.
Nếu bạn set hằng số TI, TD bằng 0 bạn sẽ được bộ điều khiển tỉ lệ (P). Nếu TD = 0 bạn cĩ bộ điều khiển PI. Nếu TD = 0 bạn cĩ bộ điều khiển PD. Khi hai hệ số TI, TD cùng khác 0 thì bạn cĩ bộ điều khiển PID.
Đáp ứng theo thời gian theo chế độ tự động:
Hình 55. Giản đồ đáp ứng theo thời gian.
Các hệ số tích phân (TI, I_ITL-ON, I_ITLVAL):
Trong chế độ hiệu chỉnh bằng tay: LMN_I = LMN – LMN_P – DISV
Các hệ số đạo hàm (TD, D_F):
Cơ cấu D của bộ điều khiển tiêu cực khi TD = 0.0.
Nếu cơ cấu D tích cực, mối liên hệ sau phải được chấp nhận:
TD 0.5*CYCLE*D_F
Thiết lập các thơng số của bộ điều khiển theo điểm hoạt động:
Trong giao diện người dùng, cơ cấu I tiêu cực (TI = 0.0), cũng tương tự cơ cấu D tiêu cực (TD = 0.0). Tiếp đến những thơng số sau được thiết lập:
I_ITL_ON = TRUE
I_ITLVAL = điểm hoạt động
Hình 56. Giản đồ hiệu chỉnh giá trị sẵn cĩ.
Control Zone (CONZ_ON, CON_ZONE):
Nếu CONZ_ON = TRUE, bộ điều khiển sẽ vận hành với control zone. Điều
này cĩ nghĩa là bộ điều khiển vận hành theo thuật tốn sau:
Nếu PV vượt qua SP_INT một lượng CON_ZONE, giá tr? LMN_LLM là
ngõ ra c?a giá tr? hi?u ch?nh (?i?u khi?n vịng kín).
Nếu PV thấp hơn SP_INT một lượng CON_ZONE, thì giá trị LMN_HLM là
ngõ ra của giá trị hiệu chỉnh (điều khiển vịng kín).
Nếu PV rơi vào CON_ZONE, giá trị hiệu chỉnh của thuật tốn PID là
LMN_SUM (điều khiển vịng kín tự động).
Chuẩn hố giá trị hiệu chỉnh LMN_NORM (LMN_FAC, LMN_OFFS):
Chức năng của LMN_NORM là chuẩn hố giá trị hiệu chỉnh theo cơng thức sau:
LMN = LmnN * LMN_FAC + LMN_OFFS
Cĩ thể sử dụng cho mục đích sau:
Thay đổi giá trị hiệu chỉnh với LMN_FAC như một hệ số hiệu chỉnh và
LMN_OFFS như lượng bù đắp giá trị hiệu chỉnh.
Giá trị hiệu chỉnh luơn tồn tại trong vùng nhớ được định dạng. Chức năng
CRP_OUT chuyển đổi giá trị LMN định dạng dưới dạng số thực cĩ dấu phẩy động tới giá trị của vùng nhớ theo cơng thức:
LMN_PER = LMN * 27648/100
Mặc định LMN_FAC =0 1.0, LMN_OFFS = 0.0, việc chuẩn hố bị vơ hiệu. Hiệu quả giá trị hiệu chỉnh là ngõ ra của LMN.
Hình 57. Giản đồ load giá trị các thơng số của bộ điều khiển.
Việc lưu thơng số bộ điều khiển SAVE_PAR: Nếu các thơng số hiện thời của bộ điều khiển là hiện hữu, bạn cĩ thể lưu chúng theo cấu trúc đặc biệt theo khối DB của khối FB58 ưu tiên theo việc thay đổi bằng tay. Nếu bạn hiệu chỉnh bộ điều khiển các thơng số đã lưu được ghi đè lên bởi giá trị hiệu chỉnh mới
PFAC_SP, GAIN, TI, TD, D_F, CONZ_ON and CONZONE được ghi vào cấu trúc của PAR_SAVE.
Việc Load lại thơng số bộ điều khiển đã lưu UNDO_PAR: những thơng số thiết lập sau cùng của bộ điều khiển cĩ thể kích hoạt trở lại khi sử dụng chức năng này (chỉ sử dụng trong chức năng hiệu chỉnh bằng tay).
Việc chuyển đổi giữa các thơng số PI, PID LOAD_PID (PID_ON): các thơng PI, PID được lưu trữ trong cấu trúc PI_CON và PID_CON. Tuỳ thuộc vào PID_ON, bạn cĩ thể sử dụng LOAD_PID trong chế độ bằng tay để ghi các thơng số PI, PID vào bộ điều khiển một cách hiệu quả
Bảng 3.2. Các thơng số bộđiều khiển PID.
Hình 58. Giản đồ khối module PID mềm FB58
Cách gọi khối FB58: tương tự như những khối khác, khối này nằm trong thư
3.7 Các bước thiết lập cấu hình phần cứng của hệ thống chưng cất
Bước1: Khai báo thơng số phần cứng cho hệ thống
Sử dụng phần mềm Step 7 khai báo cấu hình phần cứng như sau:
Slot 2 và slot 3 Slot 4 AI 8X13bit Slot 5 AI 8x 12 bit Slot 6 A0 4x 12 bit CPU 313C 6ES7 313C - 5BE01-0AB0- 6ES7 323 - 7KF02-0AA0 6ES7 332 - 6ES7 331- 7KF02-0AB0 5HD01-0AB0 V2.0