III. THIẾT BỊ TẠO TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN
3.3. Bộ điều khiển PID trong PLC Step7 1 Bộ điều khiển mềm PID
3.3.1. Bộ điều khiển mềm PID
Trong Step 7 cung cấp các Modul phần mềm PID - đây là một modul khá quan trọng trong điều khiển các đối tượng có mô hình liên tục: Lò điện, động cơ, điều khiển mức…Đầu ra của đối tượng được đưa vào đầu vào bộ điều khiển qua các cổng tương tự của Modul của Simatic S7-300. Tín hiệu ra của bộ điều khiển có nhiều dạng và được đưa đến cơ cấu chấp hành qua những Modul khác nhau:
+ Qua cổng tương tự của Modul tương tự ra AO. + Qua cổng ra số của modul số DO.
+ Qua cổng phát xung ra tốc độ cao.
Tuỳ theo cơ cấu chấp hành mà người lập trình có thể lựa chọn modul phần mềm PID tương thích với đối tượng đầu ra. Trong Simatic S7- 300 có ba kiểu modul tương ứng với các cơ cấu chấp hành:
+ Điều khiển liên tục với Modul mềm FB41 (CONT_C). + Điều khiển bước với Modul mềm FB42 (CONT_S).
+ Điều khiển phát xung với khối hàm hỗ trợ FB43( FULSEGEN).
Trong đó mỗi Modul phần mềm có chứa các khối dữ liệu riêng (DB) để lưu trữ dữ liệu trong quá trình tính toán và thực hiện điều chỉnh, khối hàm FB của Modul mềm PID luôn luôn động (có nghĩa là luôn thay đổi theo tín hiệu điều chỉnh).
Khối phần mềm FULSEGEN được sử dụng kết hợp với modul FB41 để tạo ra tín hiệu điều khiển ra dạng xung tốc độ cao thích ứng với cớ cấu chấp hành tỷ lệ.
Với các khối FB trong phần mềm PID, nhiều chức năng linh hoạt được sử dụng trong thiết kế điều chỉnh đối tượng, người lập trình có thể lựa chọn hoăc loại bỏ những chức năng không cần thiết trong bài toán thiết kế hệ thống. Các chức năng cơ bản khác như xử lý tín hiệu chủ đạo, tín hiệu quá trình và tính toán các biến khác cùng với bộ điều khiển PID cũng được tích hợp sẵn trong modul điều khiển mềm.
Tuy nhiên, các Modul mềm này lại tuỳ thuộc vào cấu trúc từng loại CPU được chọn để giải quyết bài toán điều khiển. Do đó, khi xử lý một mạch vòng điều khiển nào đó người lập trình phải thực hiện công việc trích mẫu tín hiệu đầu vào cho mạch vòng điều khiển (có liên quan đến chu kỳ báo ngắt theo thời gian) nên cần phải có sự tương thích giữa số vòng điều khiển PID và khả năng tính toán cũng như tốc độ tính toán của CPU tương ứng. Trong trường hợp giải quyết bài toán có số vòng điều khiển cao thì tần suất truy cập giảm và ngược lại, tần suất truy cập cao thì số vòng điều khiển giảm, chỉ trong trường hợp bài toán có số vòng
điều khiển ít thì người ta mới sử dụng các Modul PID mềm có tần suất truy cập cao.
Tất cả các modul PID mềm đều cung cấp nhiều giải pháp lựa chọn luật điều khiển phù hợp cho đối tượng điều khiển: luật điều khiển tỷ lệ (P), luật điều khiển tỷ lệ- tích phân (PI), luật điều khiển tỷ lệ - vi phân (PD)…có chất lượng điều khiển hoàn toàn phụ thuộc vào tham số điều khiển. Modul mềm PID giải quyết vấn đề lựa chọn tham số điều khiển và thực hiện mô phòng cho đối tượng điều khiển tương ứng với các giá trị tham số được lựa chọn do đó tiết kiệm được thời gian, chi phí trong quá trình thiết kế - đây chính là ưu điểm của bộ điều khiển PID kinh điển.
Cấu trúc của bộ điều khiển PID mềm trong Step 7.
Bộ điều khiển PID Khối chức năng Giá trị tham số điều khiển Tài liệu hướng dẫn
Hình 2.8: Cấu trúc của khối PID mềm trong Step 7
Trong đó:
+ Khối chức năng bao gồm các khối FB41, FB42, FB43.
+ Khối gán giá trị điều khiển sử dụng cấu hình khối điều khiển PID.
+ Khối tài liệu hướng dẫn bao gồm các hàm miêu tả trong khối chức năng trên.
