FB41”CONT_C” được sử dụng để điều khiển các quá trình kỹ thuật với các biến đầu vào và ra tương tự như 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 tượng. Module mềm PID bao gồm:
• 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: Tínhiệu phản hồi lấy từ đối tượng được điều khiển. Nó thường được đọc từ một cảm biến Analog qua đầu vào Analog nên người 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 được 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_IN×PV_FAC +PV_OFF
Khi thay thế cảm biến, ta cần hiệu chỉnh 2 giá trị trên để kết quả đo lường không đổi.
• Trong trường hợp tín hiệu phản hồi không thu được từ cảm biến có dữ liệu tương ứng đầu vàoPV_PER, ta có thể đưa qua tính toán khác và đưa 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 được đưa qua khối chức năng DEADBAND để hệ thống không hoạt động với các sai lệch nhỏ dưới mức cần tác động. Điều này cần thiết nếu các hệ làm việc trong môi trường nhiều nhiễu. Trong môi trường 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, được đặt bằng hệ số GAIN. GAIN là số thực, nếu chọn lớn hệ sẽ tác động nhanh, chính xác nhưng dễ mất ổn định.
• Khâu PID thực sự gồm 3 thành phần:
- Thành phần tỉ lệ, được lựa chọn nhờ lệnh chuyển mạch P_SEL - Thành phần tích phân được hình thành bởi khối chức năng INT và
được 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 được hình thành bởi khối chức năng DIF, được lựa chọn nhờ lệnh chuyển mạch D_SEL. Tính chất khối vi phân được 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 được 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 tổnghợp được 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 được đưa qua bộ hạn chế mức tín hiệu điều khiển LMNLIMIT. Mức hạn chế trên LMN_HLM và hạn chế dưới
LMN_LLM được đưa vào dạng số thực, tính theo%. Đầu vào của khối được 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=LMNLIMIT×LMN_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 vượt mức hạn chế trên và dưới.
Các tín hiệu đầu ra này có thể dùng theo dõi, báo hiệu hoặc các xử lý khác.
2.18.2 Sử dụng khối hàm FB41
° Để sử dụng module mềm FB41, ta xét sơ đồ khối tín hiệu:
Hình: Sơ đồ khối nối FB41 với đối tượng điều khiển.
° Lệnh điều khiển được đặt vào dạng số thực (%) qua đầu vào SP_INT. Đầu ra LMN (số nguyên) hoặc LMN_PER (số thực) được đưa đến cơ cấu chấp hành, điều khiển đối tượng. Tín hiệu phản hồi được đưa 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 lường được, giảm sai lệch đầu ra, nâng cao độ chính xác cho hệ.
2.21. Hàm Phát xung SFB/FB43 "PULSEGEN"
Hàm phát xung tạo ra xung điều rộng 2 hoặc 3 bước có độ rộng điều chỉnh được. 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. (được 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 tương 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 bước. Bit này on sẽ cho phép chế độ này.
ST2BI_ON BOOL FALSE Điều khiển hai bước cho giá trị lưỡng cực lấy ra từ hàm FB41. Có thể chọn điều khiển đơn cực hay lưỡng 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
2.20. Hàm SFB29 "HS_COUNT"
Với hàm SFB29 "HS_COUNT" (counter), ta có thể dùng chức năng bộ ếm của CPU với đầu vào và ra :
• Thiết lập và nhập một giá trị bắt đầu.
•· Chọn và thiết lập một giá trị so sánh.
•· Kích hoạt cho bộ đếm.
•· Kích hoạt một ngõ ra dạng số
•· Đọc giá trị hiện tại và giá trị so sánh hiện tại
•· Sắp xếp sự quan hệ giữa giá trị đếm và giá trị so sánh Thông số Kiểu
dữ liệu
Bộ nhớ Chú thích
PRES_COUNT DINT I, Q, M, D, L, constant
L, constant COMP_A PRES_COMP_B DINT I, Q, M, D, L, constant Giá trị so sánh mới
EN_COUNT BOOL I, Q, M, D, L Kích hoạt bộ đếm
EN_DO BOOL I, Q, M, D, L, constant
Kích hoạt đầu ra dạng số.
SET_COUNT BOOL I, Q, M, D, L, constant
Thiết lập đầu vào cho giá trị khởi đầu
SET_COMP_A BOOL I, Q, M, D, L, constant
Thiết lập đầu vào cho giá trị so sánh A.
SET_COMP_B BOOL I, Q, M, D, L, constant
Thiết lập đầu vào cho giá trị so sánh B
COUNT DINT I, Q, M, D, L Giá trị thực của bộ đếm COMP_A DINT I, Q, M, D, L Giá trị so sánh hiện tại A COMP_B DINT I, Q, M, D, L Giá trị so sánh hiện tại B STATUS_A BOOL I, Q, M, D, L Bít trạng thái A
1: COUNT > COMP_A 0: COUNT < COMP_A STATUS_B BOOL I, Q, M, D, L Bít trạng thái B
1: COUNT > COMP_B 0: COUNT < COMP_B
Với hàm SFB38 (HSC_A_B) bạn có thể dùng làm bộ đếm với ngõ vào ra của CPU như sau :
Xác định
Xác định một giá trị so sánh. Kích hoạt bộ đếm
Kích hoạt một đầu ra dang số.
Đọc giá trị hiện thời và giá trị so sánh.
Đặt mối quan hệ giữa giá trị đếm và giá trị so sánh.
Hàm SFB38 (HSC_A_B) đọc hoặc viết dữ liệu từ chương trình người sử dụng reads or writes data from the user program trong phạm vi DB của hàm.bộ đếm xung A/B bao gồm 2 bộ đếm xung A và xung B cái mà có thể độc lập hoặc phụ thuộc vào nhau.(đếm lên hoặc đếm xuống). Thông số Kiểu dữ liệu Bộ nhớ Chú thích PRES_COMP DINT I, Q, M, D, L, constant Giá trị so sánh mới COMP EN_COUNT BOOL I, Q, M, D, L constant Kích hoạt mộ đếm EN BOOL I, Q, M, D, L, constant Kích hoạt đầu ra số SET_COMP BOOL I, Q, M, D, L, constant
Thiết lập đầu vào cho biến COMP
COUNT DINT I, Q, M, D, L Giá trị thực của counter COMP DINT I, Q, M, D, L Giá trị so sánh hiện tại ENO BOOL I, Q, M, D, L Error handling:
1 : no error in execution 0 : error in execution
Chương 3: PHẦN MỀM SOẠN THẢO CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 3.1 Phần mềm STEP7 :
STEP7 là một phần mềm hổ trợ :
- Khai báo cấu hình phần cứng cho một trạm PLC thuộc họ Simatic S7_300/400.
- Xây dựng cấu hình mạng gồm nhiều trạm PLC cũng như thủ tục truyền thông giữa chúng.
- Soạn thảo và cài đặt chương trình điều khiển cho một hoặc nhiều trạm.
- Quan sát việc thực hiện chương trình điều khiển trong một trạm PLC và gỡ rối chương trình.
Chú ý : Điều kiện để cài đặt thành công phần mềm STEP7 vào máy tính là đòi hỏi cấu hình máy tối thiểu : CPU 80586, 8MRAM , ổ cứng trống 90MB và có card VGA.