3.2.3.1 PID liên tục tục FB41
Sơ đồ cấu trúc:
FB41”CONT_C” đƣợc sử dụng để điều khiển các quá trình kỹ thuật với các biến đầu vào và ra tƣơng tự nhƣ trên cơ sở thiết bị 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 tƣợng.
36
- Tín hiệu đầu vào SP_INT: Lệnh nhập mức tín hiệu điều khiển, là số thực, tính theo giá trị % của tín hiệu cực đại thang điều khiển.
- Tín hiệu phản hồi PV_PER: Tín hiệu phản hồi lấy từ đối tƣợng đƣợc điều khiển. Nó thƣờng đƣợc đọc từ một cảm biến Analog qua đầu vào Analog nên ngƣời 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 đƣợc tính:
CRP_IN=PV_PER
27648 100
- Để hiệu chỉnh giá trị 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_INPV_FAC +PV_OFF
Khi thay thế cảm biến, ta cần hiệu chỉnh 2 giá trị trên để kết quả đo lƣờng không đổi.
- Trong trƣờng hợp tín hiệu phản hồi không thu đƣợc từ cảm biến có dữ liệu tƣơng ứng đầu vàoPV_PER, ta có thể đƣa qua tính toán khác và đƣa 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 trị vào, cho ra tín hiệu sai lệch. Tín hiệu sai lệch đƣợc đƣa qua khối chức năng DEADBAND để hệ thống không hoạt động với các sai lệch nhỏ dƣới mức cần tác động. Điều này cần thiết nếu các hệ làm việc trong môi trƣờng nhiều nhiễu. Trong môi trƣờng 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, đƣợc đặt bằng hệ số GAIN. GAIN là số thực, nếu chọn lớn hệ sẽ tác động nhanh, chính xác nhƣng dễ mất ổn định.
- Khâu PID thực sự gồm 3 thành phần:
+ Thành phần tỉ lệ, đƣợc lựa chọn nhờ lệnh chuyển mạch P_SEL
+ Thành phần tích phân đƣợc hình thành bởi khối chức năng INT và đƣợc chọn nhờ lệnh chuyển mạch I_SEL. Tính chất khối tích phân xác định nhờ giá trị hằng số thời gian TI (Dữ liệu kiểu TIME), giá trị ban đầu I_ITLVAL (Dạng số thực tính theo %). Có sử dụng giá trị ban đầu hay không
tuỳ thuộc lệnh I_ITL_ON, và có thể dùng quá trình tích phân giữ nguyên giá trị đầu ra bằng lệnh INT_HOLD.
+ Thành phần vi phân đƣợc hình thành bởi khối chức năng DIF, đƣợc lựa chọn nhờ lệnh chuyển mạch D_SEL. Tính chất khối vi phân đƣợc 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 đƣợc 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 đƣợc cộng thêm thành phần DISV dùng để bù tác động hiễu theo chiều thuận. Giá trị của DISV có dạng số thực, tính theo %.
- Tín hiệu sai lệch đƣợc đƣa qua bộ hạn chế mức tín hiệu điều khiển LMNLIMIT. Mức hạn chế trên LMN_HLM và hạn chế dƣới LMN_LLM đƣợc đƣa vào dạng số thực, tính theo%. Đầu vào của khối đƣợc 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 tĩnh và độ nhạy của cơ cấu chấp hành. Tín hiệu điều khiển đầu ra LMN có dạng số thực, tính theo %.
LMN=LMNLIMITLMN_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.
LMN_PER=LMN
100 27648
- Các đầu ra trung gian, kiểm tra:
+ PV_IN: Tín hiệu phản hồi, dạng số thực, tính theo % ở 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 vƣợt mức hạn chế trên và dƣới.
38
Các tín hiệu đầu ra này có thể dùng theo dõi, báo hiệu hoặc các xử lý khác.
Sử dụng khối hàm FB4:
- Lệnh điều khiển đƣợc đặt vào dạng số thực (%) qua đầu vào SP_INT. Đầu ra LMN (số nguyên) hoặc LMN_PER (số thực) đƣợc đƣa đến cơ cấu chấp hành, điều khiển đối tƣợng. Tín hiệu phản hồi đƣợc đƣa 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 lƣờng đƣợc, giảm sai lệch đầu ra, nâng cao độ chính xác cho hệ.
3.2.3.2 Bộ điều độ rộng xung FB43
Hàm phát xung tạo ra xung điều rộng 2 hoặc 3 bƣớc có độ rộng điều chỉnh đƣợc. Hàm này kết nối tiếp sau hàm xử lý PID FB41 “CONT_C” tạo thành một hệ thống điều khiển liên tục.
Hàm PULSEGEN chuyển biến đầu vào INV(giá trị lấy ra từ hàm xử lý tín hiệu PID thành một một dạng xung điều rộng trong một chu kỳ không đổi. (đƣợc khai báo trong cycle time ). Độ rộng của xung là sự tỉ lệ giữa đầu vào.
INV REAL -100.0...100.0 (%)
0.0 Biến đầu vào dạng tƣơng tự lấy ra từ hàm FC41 PER_TM TIME >=20*CYCLE T#1s PERIOD TIME Giá trị
hằng số của chu kỳxung điều rộng .Chu kỳ xung điều rộng là khoãng cách thời gian giữa hai lần lấy mẫu của bộ phát xung. P_B_T TIME >= CYCLE T#0ms Xung nhỏ nhất hay thời
gian nhỏ nhất gán cho xung.
RATIOFAC REAL 0.1 ...10.0 1.0 Thông số đầu vào tỉ lệ, có thể dùng để thay đổi tỉ lệ giữa thời gian ON OF. Trong điều khiển nhiệt độ, điều này sẽ cho phép những thời gian hằng khác nhau cho việc gia nhiệt hay làm lạnh để bù nhiệt. STEP3_ON BOOL TRUE Điều khiển 3 bƣớc. Bits
này ON sẽ cho phép chế độ này.
ST2BI_ON BOOL FALSE Điều khiển hai bƣớc cho giá trị lƣỡng cực lấy ra từ hàm FB41. Có thể chọn điều khiển đơn cực hay lƣỡng cực bằng bít này.
Buộc phải gán
STEP3_ON = FALSE. COM_RST BOOL FALSE Reset hoàn toàn hoạt động
của hàm.
CYCLE TIME >= 1ms T#10ms Thời gian lấy mẫu (giữa hai lần gọi khối.
40