4. Cấu trúc của luận văn
3.3 Module PID của Siemens
Bộ PLC S7-300 cung cấp các module mềm PID để điều khiển các đối tƣợng có mô hình liên tục nhƣ lò, động cơ, mức… đầu ra của đối tƣợng đƣợc đƣa vào đầu vào của bộ điều khiển qua các cổng vào tƣơng tự của các module vào tƣơng tự của các Simatic S7- 300/400. Tín hiệu ra của bộ điều khiển có nhiều dạng và đƣợc đƣa đến các cơ câu chấp hành qua các module vào ra khác nhau nhƣ:
- Qua các cổng ra tƣơng tự của module ra tƣơng tự (AO) hoặc - Qua các cổng ra số của module ra số (DO), hoặc
50
Phụ thuộc vào cơ cấu chấp hành, ngƣời sử dụng có thể chọn đƣợc module mềm PID tƣơng thích. Ba module PID đƣợc tích hợp trong phần mềm Step7 phù hợp với ba kiểu cơ cấu chấp hành nêu trên, đó là:
1. Điều khiển liên tục với module mềm FB41(tên hình thức CONT_ C). 2. Điều khiển bƣớc với module mềm FB42 (tên hình thức CONT _ S)
3. Điều khiển kiểu phát xung với khối hàm hỗ trợ FB43 ( tên hình thức CONT_S) 4. Điều khiển nhiệt độ với khối hàm hỗ trỡ FB58, FB59
Mỗi module mềm PID đều có một khối lƣợng dữ liệu riêng (DB để lƣu giữ các dữ liệu phục vụ cho chƣơng trình tính toán thực hiện luật điều khiển. Các khối hàm FB của module mềm PID đều cập nhật đƣợc những khối dữ kiệu này ở mọi thời điểm.
Module mềm FB PULSEGEN đƣợc sử dụng kết hợp với module mềm FB CONT _ C nhằm tạo ra bộ điều khiển có tín hiệu ra dạng xung tốc độ cao thích ứng với những cơ cấu chấp hành kiểu tỷ lệ.
Một bộ điều khiển PID mềm đƣợc hoàn thiện thông qua các khối hàm FB nhiều chức năng tạo ra tính linh hoạt cao trong thiết kế. Ngƣời sử dụng có thể chọn các chức năng này hoặc loại bỏ các chức năng không cần cho một hệ thống. Các chức năng cơ bản khác nhƣ xử lý tín hiệu chủ đạo, tín hiệu quá trình và tính toán các biến khác cùng với bộ điều khiển PID cũng đƣợc tích hợp sẵn trong một module điều khiển mềm.
Một điều cần chú ý là những module PID mềm không toàn năng tới mức có thể ứng dụng đƣợc vào mọi bài toán điều khiển. Đặc tính điều khiển và tốc độ xử lý của module PID mềm phụ thuộc vào loại CPU đƣợc chọn để giải quyết bài toán điều khiển. Do khi xử ký một mạch vòng điều khiển ngƣời ta phải thực hiện công việc trích mẩu tín hiệu đầu vào cho mạch vòng điều khiển đó (liên quan đến tín hiệu báo ngắt theo chu kỳ thời gian OB30 OB38), nên cần phải có sự tƣơng thích giữa số mạch vòng điều khiển PID và khả năng cũng nhƣ tốc độ tính toán của CPU. Nếu bài toán điều khiển yêu cầu tần suất cập nhật càng cao thì số dòng điều khiển phải càng giảm. Chỉ ở những bài toán có số vòng điều khiển ít ngƣời ta mới có thể sử dụng các bộ module PID mềm có tần suất truy nhập cao.
Tất cả các module PID mềm đều cung cấp nhiều giải pháp lựa chọn luật điếu khiển trong khi thiết kế để độ điều khiển phù hợp đƣợc với đối tƣợng nhƣ: luật điều khiển tỷ lệ (luật P), luật điều khiển tỷ lệ - vi phân ( luật PD), luật điều khiển tỷ lệ -tích phân ( luật PI …. Chất lƣợng của hệ thống phụ thuộc vào các tham số của bộ điều khiển do đó, điều kiện bắt buộc để đảm bảo thành công trong thiết kế là ngƣời sử dụng phải có mô hình đối tƣợng chính xác. Đó cũng chính là nhƣợc điểm cơ bản của các phƣơng pháp điều khiển kinh điển.
Các đại lƣợng vật lý của đối tƣợng và đặc tính của bộ điều khiển quyết định đặc tính động của hệ thống trong quá trình điều khiển và chỉ bị thay đổi rất ít so với thiết kế.
51
Chỉ có thể đạt đƣợc chất lƣợng điều khiển tốt nếu nhƣ ngƣời thiết kế chọn thuật điều khiển và thời gian trích mẩu phù hợp với đối tƣợng.
Hoàn toàn có thể thiết kế bộ điều khiển (cấu trúc, tham số, gọi module mềm PID trong chƣơng trình hệ thống) mà không cần lập trình. Tuy nhiên muốn làm đƣợc nhƣ vậy phải nắm đƣợc phần mềm Step7.