pid temperature control 4 ПИД управление температурой 5 · 2013. 10....

Предисловие, содержание

Введение 1

SIMATIC Регулятор непрерывного управлениятемпературой FB 58 "TCONT_CP" 2

Настройка блока регулятора FB 58"TCONT_CP" 3

Регулятор пошагового управлениятемпературой FB 59 "TCONT_S" 4

Освоение 5

Примеры регуляторов для управлениятемпературой 6

Руководство пользователяПриложения А

Аббревиатуры и акронимы В

Предметный указатель

Издание 11/2001

A5E00125039-01

PID Temperature Control(ПИД-управлениетемпературой)

PID Temperature Control 2ПИД-управление температуройA5E00125039-01

Правила безопасности

Это руководство содержит примечания, направленные на обеспечение личной безопасности, также как и на защитуизделий от повреждения. Эти примечания высвечены специальными символами, показанными ниже, и выделены всоответствии со степенью важности следующими текстами:

Опасность

Указывает на то, что смерть, серьезная травма или серьезное повреждение оборудования произойдет,если не принять соответствующих предосторожностей.

Предупреждение

Указывает на то, что смерть, серьезная травма или серьезное повреждение оборудования могут произойти,если не принять соответствующих предосторожностей.

Внимание

Указывает на то, что небольшая травма или повреждение оборудования могут произойти, если не принятьсоответствующих предосторожностей.

Примечание

Привлекает Ваше внимание к частной важной информации по изделию, управлению изделием или котдельной части документации.

Квалификация персонала

К работам по установке изделия и его эксплуатации допускается обслуживающий персонал, имеющий соответствующуюквалификацию. Квалифицированными могут быть признаны такие специалисты, которым разрешено выполнять пуско-наладочные работы, устанавливать, и монтировать схемы, оборудование и системы в соответствии с установленнымистандартами и правилами безопасности.

Корректное использование

Примите во внимание следующее:Данный прибор и его компоненты могут быть использованы для применения только в соответствии с описаниями вкаталоге или технической документации, при этом совместно с ним могут применяться только такие изделия иликомпоненты других изготовителей, которые разрешены для применения или рекомендованы фирмой Siemens.Данное изделие может работать согласно ТУ, если оно транспортировалось, хранилось, монтировалось иинсталлировалось правильным образом, а также, если работает и обслуживается в соответствии с рекомендациямиизготовителя.

Торговые марки

SIMATIC®, SIMATIC HMI® и SIMATIC NET® зарегистрированы как торговые марки SIEMENS AG. Третьилица, использующие в данном документе другие торговые марки, нарушают права изготовителя.

Copyright © Siemens AG 2001 Все права защищеныВоспроизведение, передача или использование этого документа илиего содержания запрещено без письменного разрешения.Нарушившие запрет наносят ущерб. Все права, включая права напатент, полезную модель или конструкцию защищены.

Мы проверили содержание этого руководства на соответствиеописаниям оборудования и программного обеспечения. Так какотклонений нельзя избежать полностью, мы не можем гарантироватьполного соответствия. Однако, данные этого руководства регулярнопересматриваются и все необходимые исправления, включаются впоследующие издания.Приветствуются все предложения, улучшающие документ.

PID Temperature Control VПИД-управление температуройA5E00125039-01

Предисловие

Цель данногоруководства Данное руководство поможет Вам при работе с блоком регулятора

температуры из раздела Standard Library > PID Control ("Стандартнаябиблиотека" > "ПИД-управление"). Руководство познакомит Вас сфункциями блоков управления, в частности, с регулировкой регулятора и спользовательским интерфейсом, с помощью которого задаются параметрыблоков. При работе с блоками регулятора и с интерфейсом пользователяможет использоваться контекстная справочная система.

Данное руководство предназначается для квалифицированного персонала,в обязанности которого входит выполнение задач программирования,конфигурирования, ввода в эксплуатацию и обслуживанияпрограммируемых регуляторов.Мы рекомендуем Вам потратить некоторое время на изучение темы"Examples of Temperature Controllers" ("Примеры регуляторов температуры")в главе 6. Эти примеры помогут и облегчат Вам понимание особенностейприменения регуляторов температуры.

Требуемый уровеньподготовки

Для того, чтобы понимать материал данного руководства, Вы должны бытьзнакомы с элементами автоматики и с основами систем автоматическогоуправления.Кроме того, Вы должны иметь опыт работы с компьютерной техникой (ПКили PG (PG = устройство программирования = программатор)) под ОСWindows 95/98/МЕ/NT/2000. Так как система PID Temperature Control (ПИД-управление температурой) работает совместно с базовым программнымобеспечением STEP 7, то Вы должны быть знакомы с этим программнымобеспечением (см. Руководство по программированию в системе STEP 7:"Programming with STEP 7 V5.1").

Область примененияруководства

Данное руководство предназначено для работы с регуляторамитемпературы на основе блоков из раздела Standard Library > PID Control("Стандартная библиотека" > "ПИД-управление") на базе программногообеспечения STEP 7 версии не ниже V5.1 Service Pack 3.


VI PID Temperature Control ПИД-управление температурой

A5E00125039-01

ПакетыдокументацииSTEP 7

Данное руководство является составной частью базовой информации пакетаприкладных программ STEP 7 (STEP 7 Basic Information).

Документы Назначение НомерSTEP 7 Basic Informationwith• Working with STEP 7 V5.1

Getting Started• Programming with STEP 7

V5.1• Configuring Hardware andCommunication Connections,STEP 7 V5.1• From S5 to S7, Converter

Manual

(STEP 7 базовая информацияc• Работа с STEP 7 V5.1 Запуск• Программирование всистеме STEP 7 V5.1

• Конфигурированиеоборудования и структурысвязи, система STEP 7V5.1

• От S5 к S7, Руководство попереходу)

Базовая информация длятехнического персонала сописанием способоврешения задач управленияс использованием STEP 7 иS7-300/400

6ES7810-4CA05-8BA0

STEP 7 Reference with• · Ladder Logic (LAD) /Function Block Diagram(FBD) / Statement List(STL) for S7-300/400manuals• · Standard and SystemFunctions for S7-300/400

(Справочные руководствадля STEP 7 по темам:• "Контактный план"/

"Функциональный план"/"Список мнемоник"

для S7-300/400• Стандартные и системныефункции для S7-300/400)

Справочная информация иописание языковпрограммирования LAD, FBDи STL , стандартных исистемных функций вдобавление к базовойинформации по STEP 7.

6ES7810-4CA05-8BR0

Elect. manual• PID Temperature Control

(Заказные руководства• ПИД-управлениетемпературой)

Данное руководствоописывает регуляторытемпературы из разделаStandard Library > PID Control("Стандартная библиотека" >"ПИД-управление")

Составная часть пакетаприкладных программSTEP 7


PID Temperature Control VIIПИД-управление температуройA5E00125039-01

Интерактивныесправочные системы Назначение Номер

Help on STEP 7(Справка по STEP 7)

Базовая информация попрограммированию иконфигурированиюоборудования в системеSTEP 7 в формеинтерактивной справочнойсистемы.


Reference help systems for• LAD/FBD/STL• SFB/SFC• Organization blocks• PID Temperature Control

(Справочные системы для• LAD/FBD/STL• SFB/SFC• Организационных блоков• Блоков ПИД-управлениятемпературой)

Контекстная справочнаяинформация


Перспективные издания по системам автоматического управленияSIMATIC S7

• SIMATIC S7 User Manuals: Standard PID Control, Modular PID Control, PIDSelf-Tuner, FM355/455 PID Control

(Руководства пользователя SIMATIC S7: "Системы стандартного ПИД-управления", "Модульные системы ПИД-управления", "Адаптивныесистемы ПИД-управления", ПИД-управление для FM355/455.)

• Jürgen Müller, "Regeln mit SIMATIC - Praxisbuch für Regelungen mit SIMATICS7 und PCS7" published by MCI Publicis Verlag

ISBN 3-89578-147-9 (German only) (Ю. Мюллер, "Управление с помощью систем SIMATIC – Практическое

руководство для управления посредством S7 и PCS7". MCI Publicis Verlag. ISBN 3-89578-147-9 (Только на немецком языке).


VIII PID Temperature Control ПИД-управление температурой

A5E00125039-01

Техническаяподдержка Если у Вас есть вопросы по использованию изделий, описанных в данном

руководстве, на которые Вы не нашли ответов, Вы можете обратиться кместному представителю Siemens.

http://www.ad.siemens.de/partner

Учебные курсыSiemens предоставляет ряд учебных курсов для ознакомления с системамиавтоматического управления SIMATIC S7. Вы можете установить контакт сВашим региональным учебным центром или главным учебным центром вНюрнберге (Германия) по адресу:D-90327 Nuernberg, Germany. Тел.: + 49 (911) 895-3200.

http://www.sitrain.com

ДокументацияSIMATICв Интернете В Интернете доступна бесплатная документация SIMATIC:

http://www.ad.siemens.de/support

Здесь Вы можете выбрать документацию, которая Вам срочнопотребовалась. Если у Вас есть вопросы или предложения подокументации, Вы можете стать участником конференции "Documentation"("Документация").


PID Temperature Control IXПИД-управление температуройA5E00125039-01

Автоматика и приводы, обслуживание и техническая поддержка

В любой час, по всему миру

Языки общения на "горячих линиях" SIMATIC: основные – немецкий и английский, на линиях авторизациидополнительные языки – французский, итальянский и испанский.

Контактные телефоны SIMATIC

Местное время: Пнд - Птн 700 -1700





Свободный контакт(Платно: только с карточкой SIMATIC)

Техническая поддержка

Авторизация

Техническая поддержка

Техническая поддержка иавторизация

Техническая поддержка иавторизация


X PID Temperature Control ПИД-управление температурой

A5E00125039-01

Обслуживание итехническая поддержкапосредством Интернета

В добавление к нашим услугам по снабжению документацией Вы можетеполучить дополнительную информацию от нас по Интернету.

http://www.ad.siemens.de/support

Здесь для Вас:

• Свежая информация о модификации изделий (программныхпродуктов) (Updates), ответы на наиболее часто возникающиевопросы (FAQ), загрузочные модули (downloads), советы (tips) иприемы (tricks).

• Информационный бюллетень, постоянно снабжающий Вас самойпоследней информацией относительно изделий, которые Выиспользуете.

• Администратор базы знаний, который найдет необходимые Вамдокументы.

• Форум, с помощью которого пользователи и специалистыобмениваются информацией и опытом.

• Есть возможность установить местный контакт с помощью нашейбазы данных по вопросам автоматизации и приводов.

• Под рубрикой "Service" ("Обслуживание") для Вас предназначенаинформация по вопросам запчастей, ремонта, техническогообслуживания на местах и так далее.

PID Temperature Control XIПИД-управление температуройA5E00125039-01

Содержание

1 Введение

1.1 FB 58 "TCONT_CP".................................................................................……1-31.2 FB59 "TCONT_S" .....................................................................................…..1-5

2 Регулятор температуры непрерывного управления FB 58 "TCONT_CP"

2.1 Раздел регулятора ...................................................................................….2-12.1.1 Формирование ошибки ...........................................................................….2-12.1.2 Алгоритм ПИД-управления .....................................................................…2-52.1.3 Вычисление управляющей переменной ................................................…2-82.1.4 Сохранение и загрузка параметров регулятора ……..............................2-112.2 Генератор импульсов PULSEGEN (PULSE_ON) .....................................2-132.3 Блок-схема ..............................................................................................…2-162.4 Включение функционального блока в программу пользователя .......….2-172.4.1 Вызов блока регулятора (Controller Block) ........................................……2-172.4.2 Вызов без генератора импульсов

(регулятор непрерывного управления) ………….................................…..2-182.4.3 Вызов с генератором импульсов

(регулятор импульсного управления) ..............................................……..2-192.4.4 Инициализация ......................................................................................….2-22

3 Настройка регулятора FB 58 "TCONT_CP"

3.1 Введение ..................................................................................................….3-13.2 Типы процессов .....................................................................................…...3-33.3 Область применения ...............................................................................….3-43.4 Этапы настройки регулятора ................................................................…..3-53.5 Подготовка ..............................................................................................…..3-83.6 Начало настройки (этап 1 -> 2) ............................................................….3-12

Содержание

XII PID Temperature Control ПИД-управление температурой

A5E00125039-01

3.7 Поиск точки перегиба (этап 2) ивычисление параметров управления (этапы 3, 4, 5) ..........................….3-14

3.8 Проверка типа процесса (этап 7) .........................................................….3-153.9 Результат настройки ..............................................................................…3-163.10 Остановка настройки оператором .................................................……...3-173.11 Возникновение ошибок и устранение их последствий .....................….3-183.12 Точная ручная настройка в режиме управления (Control Mode) .......….3-223.13 Параллельная настройка каналов управления ................................….3-25

4 Регулятор температуры пошагового управления FB59 "TCONT_S"

4.1 Каскад регулятора ..........................................................................…………4-14.1.1 Формирование сигнала ошибки ......................................................………..4-14.1.2 ПИ-алгоритм регулятора пошагового управления ............................…….4-54.2 Блок-схема ............................................................................................…….4-64.3 Включение функционального блока в программу пользователя .........…4-74.3.1 Вызов блока регулятора (Controller Block) ........................................…….4-74.3.2 Время дискретизации (Sampling Time) ................................................…..4-84.3.3 Инициализация ......................................................................................…..4-9

5 Освоение

6 Образцы регуляторов температуры

6.1 Введение ..................................................................................................….6-16.2 Образец с использованием FB 58 "TCONT_CP"

(импульсное управление) ......................................…………………………..6-36.3 Образец с использованием FB 58 "TCONT_CP" для случая

малого времени дискретизации генератора импульсов ……………..……6-76.4 Образец с блоком FB 58 "TCONT_CP" (продолжение) ……………….......6-86.5 Образец с блоком FB 59 "TCONT_S"

(пошаговое управление) ………………….........................................……..6-12

A Приложения

A.1 Технические характеристики ..............................................................…….A-1A.2 Время выполнения .............................................................................…….A-2A.3 Назначение DB .......................................................................................…..A-3A.3.1 Экземпляр DB для FB 58 "TCONT_CP" ..............................................…….A-3A.3.2 Экземпляр DB для FB 59 "TCONT_S" ...................................................…A-17A.4 Список возможных сообщений во время настройки ........................…..A-22

B Аббревиация и акронимы

Предметный указатель

PID Temperature control 1 - 1ПИД-управление температуройA5E00125039-01

1 Введение

Структура программного продукта "PID Temperature Control"(ПИД-управление температурой)

После инсталляции STEP 7 отдельные составляющие STEP 7 PIDTemperature Control (ПИД-управление температурой) расположеныв следующих разделах:• SIEMENS\STEP7\S7LIBS\: Функциональные блоки;• SIEMENS\STEP7\S7WRT\: Пользовательский интерфейс дляназначения параметров, файл "readme", интерактивная справка(Online help);

• SIEMENS\STEP7\EXAMPLES\: примеры программ;• SIEMENS\STEP7\MANUAL\: руководство.

"PID Temperature Control"(ПИД-управление температурой)

S7-300/400

Функциональныеблоки

FB58 "TCONT_CP"FB59 "TCONT_S"

Пользовательскийинтерфейс дляназначенияпараметров

Примеры(Examples)

Электронноеруководство("ElectronicManual")

Интерактивная справка(Online help)

Введение

1 - 2 PID Temperature control ПИД -управление температурой

A5E00125039-01

Функциональные блоки

"Standard Library PID Control" (Стандартная библиотека ПИД-управления) содержит два регулятора температуры:

1. FB 58 "TCONT_CP":Регулятор температуры для приводов с аналоговыми илиимпульсными входными сигналами.В данный блок регулятора также включена функцияавтоматической настройки ПИ/ПИД параметров.

2. FB 59 "TCONT_S":Регулятор температуры пошагового управления для приводов синтегральным компонентом, например, с позиционированием спомощью электродвигателя.

Блоки управления представляют собой собственно программныйпродукт, т.е. программы, в которых функциональносмоделированы регуляторы. Данные, необходимые дляпериодического вычисления параметров управления, сохраняютсяв специальных "экземплярах блоков данных" или "экземплярахDB".

Пользовательский интерфейс для назначения параметров(Parameter Assignment User Interface)

Пользователь должен задать параметры регулятора и настроитьего с помощью пользовательского интерфейса для назначенияпараметров. Заданные параметры должны быть сохранены всоответствующем экземпляре DB. Вы можете запуститьпользовательский интерфейс для назначения параметров двойнымщелчком на соответствующем экземпляре DB.

Интерактивная справка (Online Help)Вы можете получить описание пользовательского интерфейса дляназначения параметров с помощью интерактивной справочнойсистемы.

Файл ReadmeФайл Readme содержит последнюю информацию по программномуобеспечению, которое Вы получили. Вы можете найти этот файл встартовом меню Windows (кнопка "Пуск").

Введение

PID Temperature control 1 - 3ПИД -управление температуройA5E00125039-01

1.1 FB "TCONT_CP"

Функциональный блок FB 58 "TCONT_CP" используется дляуправления термическими процессами с помощью аналоговых илиимпульсных управляющих сигналов. Вы можете задать параметры,чтобы включить или выключить дополнительные функции ПИД-регулятора, чтобы согласовать совместную работу регулятора сконтролируемым процессом. Данные параметры задаются спомощью утилиты для назначения параметров. Процедуруназначения параметров Вы можете начать двойным щелчком наэкземпляре DB в оболочке SIMATIC Manager. Вы можете такжеиспользовать электронный справочник:

Start > Simatic > Documentation > English > PID Temperature Control.

Применение

Функциональные возможности регулятора основаны на алгоритмахПИД-управления с использованием дополнительных функций,предназначенных для температурных процессов. Регуляторобеспечивает выходные аналоговые управляющие сигналы иШИМ-модулированные импульсные управляющие сигналы.Выходные сигналы регулятора предназначены для работы с однимприводом, другими словами, с помощью одного регулятора Выможете обеспечивать либо нагрев, либо охлаждение объекта, ноне оба процесса одновременно.

Использование регулятора в процессах нагрева или охлаждения

Функциональный блок FB 58 "TCONT_CP" может быть использованисключительно для управления процессом нагрева илиисключительно для управления процессом охлаждения. Если Выиспользуете регулятор для управления процессом охлаждения, топараметр GAIN (усиление) должен получить отрицательноезначение. Такая "инверсия" параметра GAIN означает, что если,например, температура объекта возрастает, то управляющаяпеременная LMN регулятора получает приращение, и вместе с нейусиливается процесс охлаждения.

Введение


A5E00125039-01

Структурная схема

Описание

Кроме функций обработки сигнала в цепях уставки (setpoint) ипеременной процесса FB регулятора обеспечивает аналоговые иимпульсные выходные сигналы управления в соответствии с ПИД-алгоритмами. Для улучшения характеристик управлениятемпературными процессами в блоке регулятора возможноизменение диапазона управления и уменьшение влияния П-компонента при возникновении скачкообразных изменений сигналауставки. Блок может автоматически регулировать ПИ/ПИД-параметры, используя функцию настройки регулятора.

Уставка

Переменнаяпроцесса

Генераторимпульсов

Управляющая переменная

Управляющийсигнал

ПИД-управлениетемпературой- Диапазон управления- Улучшенныехарактеристики управления

Настройка регулятора- ПИ/ПИД-параметры- Ширина диапазонауправления- Время дискретизации

Введение


1.2 FB "TCONT_S"

Функциональный блок FB 59 "TCONT_S" используется дляуправления термическими процессами с помощью двоичныхуправляющих сигналов, применяемых в приводах интегрирующеготипа, на базе PLC SIMATIC S7. Вы можете задать параметры,чтобы включить или выключить дополнительные функции ПИ-регулятора пошагового управления, чтобы согласовать совместнуюработу регулятора с контролируемым процессом. Данныепараметры задаются с помощью пользовательского интерфейсадля их назначения. Процедуру назначения параметров Вы можетеначать двойным щелчком на экземпляре DB в оболочке SIMATICManager. Вы можете также использовать электронный справочник:

Start > Simatic > Documentation > English > PID Temperature Control.

Применение

Функциональные возможности регулятора основаны на алгоритмахПИ-управления для регуляторов дискретного типа. С помощьюфункций регулятора на основе аналогового управляющего сигналаформируются управляющие сигналы на двоичных выходах.Вы можете использовать такой регулятор в системе каскадногоуправления в качестве вторичного (ведомого или "slave")регулятора. Позиция привода определяется с помощью входауставки SP_INT. В этом случае Вы должны сбросить в "0" сигнал навходе переменной процесса и задать параметру TI значение "0".

Использование регулятора в процессах нагрева или охлаждения

Функциональный блок регулятора FB 59 "TCONT_S" можетприменяться, например, для импульсного управления процессомнагрева, для управления процессом охлаждения с помощьюдроссельного клапана. При этом, чтобы закрыть клапан полностью,управляющая переменная (ER*GAIN) должна быть отрицательна.

Описание

Кроме функций обработки сигнала в цепях переменной процессаFB 59 "TCONT_S" обеспечивает двоичный выходной сигналуправления в соответствии с ПИ-алгоритмами и с возможностьюрегулировать этот сигнал вручную. Регулятор пошаговогоуправления работает без сигнала позиционной обратной связи.

Введение


A5E00125039-01

PID Temperature control 2 - 1 ПИД-управление температурой A5E00125039-01

2 Регулятор температуры непрерывного управления FB 58 "TCONT_CP"

2.1 Регулятор

2.1.1 Формирование сигнала ошибки

Представленная ниже блок-схема показывает, как формируется сигнал ошибки в блоке FB 58 "TCONT_CP".

Цепи сигнала уставки

Сигнал уставки (setpoint) подается на вход SP_INT в формате числа с плавающей запятой, как физическая или относительная величина. Сигнал уставки и сигнал процесса (переменная процесса), используемые для формирования сигнала ошибки (сигнала рассогласования), должны быть приведены к одной и той же единице измерения.

Пользовательский интерфейс назначения параметров Интерфейс вызова FB Пользовательский интерфейс назначения параметров, интерфейс вызова FB

2 - 2 PID Temperature control ПИД -управление температурой A5E00125039-01

Выбор переменной процесса (PVPER_ON)

В зависимости от состояния переключателя PVPER_ON переменная процесса может быть получена в формате системы периферийных входов/выходов (I/O) или в формате чисел с плавающей запятой.

Преобразование формата переменной процесса функцией CRP_IN (PER_MOD)

Функция CRP_IN в блоке FB 58 "TCONT_CP" служит для преобразования сигнала от периферии PV_PER в сигнал в формате чисел с плавающей запятой при соответствующем состоянии переключателя PER_MODE согласно таблице: PER_MOD Выход CRP_IN Источник сигнала на

аналоговом входе Ед. изм.

0 PV_PER * 0.1

Термоэлементы; PT100 / NI100; standard (источник опорного сигнала)

°С; °F

1 PV_PER * 0.01 PT100 / NI100; climate (датчики); °С; °F

2 PV_PER * 100 / 27648 Напряжение/ток %

Нормализация переменной процесса функцией PV_NORM (PF_FAC, PV_OFFS)

Функция PV_NORM преобразует (нормализует) выходной сигнал функции CRP_IN в соответствии с правилом: (Вых. сигн. PV_NORM) = (Вых. сигн. CPR_IN) * PV_FAC + PV_OFFS Такая обработка сигнала используется для следующих целей: • Для изменения переменной процесса с помощью PV_FAC

(коэффициента переменной процесса) и PV_OFFS (смещения переменной процесса).

• Для приведения (нормализации) температуры в относительные единицы (например, если Вам необходимо задать сигнал уставки в виде относительного значения (%), и Вы должны теперь перевести измеренную температуру в относительные единицы (%)).

• Для приведения (нормализации) температуры из относительных единиц в градусы (например, если Вам необходимо задать сигнал уставки в виде физического значения (°С), и Вы должны теперь перевести измеренный сигнал (напряжение/ток) в единицы температуры).

Параметры рассчитываются по правилу:

• PV_FAC = (диапазон PV_NORM) / (диапазон CRP_IN); • PV_OFFS = LL(PV_NORM) - PV_FAC * LL(CRP_IN),

где LL = нижняя граница диапазона.

PVPER_ON Вход переменной процесса TRUE (Истина)

Переменная процесса считывается с помощью системы аналоговых входов/выходов (PIWxxx) на вход PV_PER.

FALSE (Ложь)

Переменная процесса считывается в формате числа с плавающей запятой на вход PV_IN.



FALSE (Ложь)


PID Temperature control 2 - 3 ПИД -управление температурой A5E00125039-01

При значениях PV_FAC = 1.0 и PV_OFFS = 0.0 нормализации не происходит. Эффективное (действующее) значение переменной процесса поступает с выхода PV.

Примечание При импульсном управлении переменная процесса должна передаваться в блок FB 58 "TCONT_CP" с помощью вызовов с малым периодом следования (причина: эффект "усреднения" фильтром сглаживания). Иначе, качество управления может снизиться.

Пример нормализации переменной процесса

Если Вам необходимо ввести сигнал уставки в виде относительной величины (%), а рабочий диапазон измеряемых температур составляет от �20° до +85°С, и соответствующий измеренный сигнал приложен ко входу CRP_IN, Вы должны нормализовать (нормировать) диапазон измеряемых температур, т.е. выразить его в относительных единицах (%). Ниже схематически показан пример такой нормализации - приведение диапазона измеряемых температур �20°�+85°С к диапазону 0�100%:

Формирование сигнала ошибки

Разностный сигнал между уровнями сигнала уставки и переменной процесса представляет собой сигнал ошибки (рассогласования) до обработки функцией "Deadband" ("амплитудный фильтр"). При этом сигналы уставки и переменной процесса должны быть выражены в одних и тех же единицах измерения.


Амплитудная фильтрация. Функция Deadband (DEADB_W)

Для подавления постоянных малых по амплитуде колебаний, возникающих, например, из-за квантования управляющей переменной при ШИМ-модуляции с помощью генератора импульсов (функция PULSEGEN) в блоке FB 58 "TCONT_CP", сигнал ошибки (рассогласования) обрабатывается функцией амплитудного фильтра Deadband (DEADB_W). Эффективное (действующее) значение сигнала ошибки поступает на выход функции, как параметр ER.


2.1.2 ПИД-алгоритм На представленной ниже блок-схеме показано, как обрабатывается сигнал ошибки в функциях П-, И- и Д-компонентов в соответствии с ПИД-алгоритмом.

ПИД-управление (GAIN, TI, TD, D_F) ПИД-алгоритм работает, как позиционный алгоритм (position algorithm). Цепи пропорционального, интегрального (И- или INT) и дифференциального (Д- или DIF) компонентов включены в схему регулятора параллельно и могут быть включены или выключены отдельно. Это позволяет на основе одной схемы конфигурировать П-, ПИ-, ПД- и ПИД-регуляторы. Настройка регулятора поддерживается в ПИ- и ПИД-регуляторах. Инверсия работы регулятора (Controller inversion) производится с помощью замены знака параметра GAIN с положительного на отрицательный знак (например, для регулятора системы охлаждения). Если Вы устанавливаете параметры TI и TD в 0.0, Вы получите П-регулятор для текущей рабочей точки. Переходная характеристика во временной области: , где LMN_Sum(t) - управляющая переменная в автоматическом

режиме регулятора; ER(0) - ступенчатое изменение нормализованного

сигнала ошибки; GAIN - усиление регулятора; TI - время интегрирования; TD - время дифференцирования; D_F - коэффициент дифференцирования.



Ниже показана переходная характеристика ПИД-регулятора:

Интегратор (И-компонент) (TI, I_ITL_ON, I_ITLVAL)

В ручном режиме может производиться корректировка сигнала в соответствии с зависимостью: LMN_I = LMN � LMN_P � DISV. Если управляющая переменная входит в режим ограничения, И-компонент выключается. Если сигнал ошибки так изменяется, что управляющая переменная выходит из ограничения (удаляется от границы диапазона допустимых значений), то И-компонент вновь активизируется. Действие И-компонента может изменяться в следующих случаях: • при TI = 0.0 (действие И-компонента выключается); • при изменении сигнала уставки ослабляется действие П-компонента;

• при изменении диапазона управления; • при интерактивном изменении пределов управляющей переменной.

Ослабление действия П-компонента при изменении сигнала уставки (PFAC_SP)

Чтобы предотвратить выброс за фронтом импульса (эффект перерегулирования), Вы должны ослабить действие П-компонента, используя "коэффициент П-компонента" или, фактически, "динамический коэффициент пропускания сигнала уставки" параметр (PFAC_SP). Вы можете непрерывно варьировать значения PFAC_SP в диапазоне 0.0�1.0, чтобы изменять влияние П-компонента в зависимости от величины уставки: • при PFAC_SP = 1.0 влияние П-компонента максимально при изменениях сигнала уставки;

• при PFAC_SP = 0.0 влияние П-компонента отсутствует при изменениях сигнала уставки.

Ослабление влияния П-компонента достигается с помощью интегратора.


Дифференциатор (Д-компонент) (TD, D_F)

• при TD = 0.0 влияние Д-компонента выключается;

• при активном Д-компоненте должно выполняться следующее

соотношение:

TD ≥ 0.5 * CYCLE * D_F

Задание параметров П- и ПД-регулятора посредством рабочей точки

С помощью пользовательского интерфейса выключите И-компонент (TI = 0.0) и, если это необходимо, Д-компонент (TD = 0.0). Затем выполните следующие установки параметров:

• I_ITL_ON = TRUE;

• I_ITLVAL = рабочая точка. Управление с предсказанием состояния (Feedforward control (DISV))

Сигнал от блока предсказания (Feedforward control) может быть подан на вход DISV.


2.1.3 Вычисление управляющей переменной

На следующей блок-схеме показан алгоритм вычисления управляющей переменной.

Диапазон управления (Control Zone) (CONZ_ON, CON_ZONE)

Если состояние переключателя CONZ_ON = TRUE (ИСТИНА), то регулятор работает с диапазоном управления (control zone). Это означает, что алгоритм его работы следующий:

• если PV превышает SP_INT более, чем на величину

CON_ZONE, то выходная управляющая переменная примет значение LMN_LLM (режим регулируемого контура управления);

• если PV ниже уровня SP_INT более, чем на величину

CON_ZONE, то выходная управляющая переменная примет значение LMN_HLM (режим регулируемого контура управления);

• если значение PV находится внутри диапазона управления

CON_ZONE, то выходная управляющая переменная имеет значение LMN_Sum, рассчитанное в блоке ПИД-алгоритма, (режим контура автоматического управления).

Примечание Переключение между режимами регулируемого контура

управления и контура автоматического управления имеет гистерезис, составляющий 20 % от величины диапазона управления CON_ZONE.



Ниже на рисунке показано расположение диапазона управления относительно уровня SP_INT:

Примечание Перед активацией режима с диапазоном управления необходимо

удостовериться, что его величина имеет достаточную величину, иначе, возможно возникновение колебаний сигналов управляющей переменной и переменной процесса.

Преимущества использования диапазона управления CON_ZONE

Когда переменная процесса входит в диапазон управления, Д-компонент вызывает чрезвычайно быстрое уменьшение управляющей переменной. Это означает, что использование диапазона управления имеет смысл только при активизированном Д-компоненте. Без использования диапазона управления в основном только влияние (а именно уменьшение) П-составляющей в LMN_Sum вызвало бы уменьшение управляющей переменной. Использование диапазона управления приводит к более быстрому установлению сигнала и к ликвидации как выброса, так и резкого спада уровня сигнала за фронтом импульса, по сравнению с установлением новой рабочей точки при минимальном или максимальном значениях управляющей переменной.

Манипулирование сигналом вручную (MAN_ON, MAN)

Вы можете переключать режимы работы, выбирая ручной режим или автоматический. В ручном режиме управляющая переменная корректируется, принимая значение, установленное вручную. При этом сигнал И-компонента (INT) приводится к уровню: LMN - LMN_P - DISV, а сигнал Д-компонента (DIF) устанавливается в 0 и внутренне синхронизируется. Поэтому переключение из ручного в автоматический режим производится плавно.

Примечание Во время настройки параметр MAN_ON не действует.

Температура

Время

Нагрев. Сигнал управления: LMN = LMN_HLM.

Нет нагрева. Сигнал управления: LMN = LMN_LLM.

Верхний диапазон управления

Нижний диапазон управления


Ограничение управляющей переменной. Функция LMNLIMIT (LMN_HLM, LMN_LLM)

При использовании функции LMNLIMIT величина управляющей переменной ограничивается пределами LMN_HLM и LMN_LLM. Если сигнал достигает этих предельных значений, то это индицируется установкой соответствующих сигнальных битов QLMN_HLM и QLMN_LLM. Если управляющая переменная входит в режим ограничения, И-компонент выключается. Если сигнал ошибки так изменяется, что управляющая переменная выходит из ограничения (удаляется от границы диапазона допустимых значений), то И-компонент вновь активизируется.

Интерактивное изменение пределов управляющей переменной

Если диапазон управляющей переменной сокращен, а новое значение неограниченной величины управляемой переменной находится за пределами диапазона, то сигнал И-компонента и, следовательно, величина управляющей переменной сдвигаются. Управляющая переменная уменьшается на ту же самую величину, что и регулируемый предел управляющей переменной. Если управляющая переменная не была ограничена до изменения ее величины, то ее значение устанавливается точно на уровень нового предельного значения (здесь рассматривается случай для верхнего предела управляющей переменной).

Нормализация управляющей переменной. Функция LMN_NORM (LMN_FAC, LMN_OFFS)

Функция LMN_NORM используется для нормализации управляющей переменной, которая производится по правилу: LMN = LmnN * LMN_FAC + LMN_OFFS Такая обработка сигнала может использоваться для: • адаптации значения управляющей переменной с помощью параметра LMN_FAC (коэффициент управляющей переменной) и LMN_OFFS (смещение управляющей переменной).

Управляющая переменная также может быть представлена в формате системы периферийных входов/выходов. Для этой цели служит функция CRP_OUT - она преобразует значение LMN из формата чисел с плавающей запятой в формат системы периферийных входов/выходов согласно следующей формуле: LMN_PER = LMN * 27648 / 100 Со значениями параметров, принимаемых по умолчанию, (LMN_FAC = 1.0 и LMN_OFFS = 0.0), функция нормализации неактивна. Эффективное (действующее) значение управляющей переменной поступает с выхода LMN.


2.1.4 Сохранение и перезагрузка параметров регулятора

На блок-схеме, представленной ниже показано управление параметрами регулятора.

Сохранение параметров регулятора. Структура PAR_SAVE.

Если текущие параметры регулятора подобраны правильно, Вы можете сохранить их в специальной структуре в экземпляре DB для FB 58 "TCONT_CP" перед тем, как внесете изменения в ручном режиме. Если Вы настраиваете регулятор, у Вас будет сохранен правильный набор параметров, который использовался до начала настройки.

Таким образом, параметры PFAC_SP, GAIN, TI, TD, D_F, CONZ_ON и CONZONE будут записаны в структуру PAR_SAVE.

Перезагрузка сохраненных параметров регулятора. Функция UNDO_PAR.

Последний набор сохраненных Вами параметров может быть активизирован для работы регулятора вновь с помощью данной функции (это справедливо только для ручного режима).

Переключение между ПИ- и ПИД-параметрами. Функция LOAD_PID (PID_ON). Согласно настройке, ПИ- и ПИД-параметры сохраняются в

структурах PI_CON и PID_CON. В зависимости от состояния PID_ON, Вы можете использовать функцию LOAD_PID в ручном режиме, чтобы записать эффективные параметры для ПИ- или ПИД-регулятора.

ПИД-параметр PID_ON = TRUE

ПИ-параметр PID_ON = FALSE

• GAIN = PID_CON.GAIN • TI = PID_CON.TI • TD = PID_CON.TD

• GAIN = PI_CON.GAIN • TI = PI_CON.TI



FALSE (Ложь)



Примечания

• Параметры регулятора вновь могут быть записаны в регулятор с помощью функций UNDO_PAR или LOAD_PID, только если коэффициент усиления регулятора - не равен нулю: LOAD_PID копирует параметры только, если соответствующий параметр GAIN не равен 0 (для ПИ- и ПИД-параметров). Это справедливо в ситуациях, когда настройка еще не была сделана или если отсутствуют ПИД-параметры. Если установлены значения PID_ON = TRUE (ИСТИНА) и PID.GAIN = FALSE (ЛОЖЬ), то PID_ON будет переключен в состояние FALSE (ЛОЖЬ) и будут скопированы ПИ-параметры.

• При настройке параметрам D_F, PFAC_SP устанавливаются значения, принимаемые по умолчанию. Они могут затем изменяться пользователем. Использование LOAD_PID не изменяет эти параметры.

• При использовании функции LOAD_PID диапазон управления всегда пересчитывается (CON_ZONE = 250 / GAIN), даже при CONZ_ON = FALSE (ЛОЖЬ).


2.2 Генератор импульсов. Функция PULSEGEN (PULSE_ON).

Функция PULSEGEN преобразует аналоговое значение управляющей переменной LmnN в последовательность импульсов с периодом PER_TM, используя широтно-импульсную модуляцию (ШИМ). Функция PULSEGEN активируется с помощью установки PULSE_ON = TRUE (ИСТИНА) и выполняется с периодом CYCLE_P. Период вызова функции генератора импульсов равен: Cycle PULSEGEN = CYCLE_P Если величина управляющей переменной составляет LmnN = 30%, а на периоде PER_TM производится 10 вызовов генератора импульсов PULSEGEN, то из этого следует, что: • Уровень TRUE (ИСТИНА) на выходе QPULSE в течение первых трех вызовов генератора импульсов PULSEGEN (что составляет 30% от 10 вызовов)

• Уровень FALSE (ЛОЖЬ) на выходе QPULSE в течение семи последующих вызовов генератора импульсов PULSEGEN (что составляет 70% от 10 вызовов)

Длительность импульса на периоде повторения импульса пропорциональна управляющей переменной и вычисляется в соответствии с формулой: (Длительность импульса) = PER_TM * LmnN / 100 Из-за подавления малых по длительности импульсов и периодов паузу между импульсами характеристическая кривая преобразования имеет изломы соединительной линии в начальной и конечной областях характеристики (см. рисунок ниже).


Минимальная длительность импульса или минимальное время паузы (P_B_TM) Очень короткие временные отрезки, во время которых происходит управляющие включение или выключение привода в контуре управления, являются критическими параметрами, которые влияют на срок службы переключающих элементов и самих приводов. Чрезмерно коротких периодов включения и выключения можно избежать, если установить соответствующее значение для параметра P_B_TM, который определяет минимальную длительность импульса и паузы между импульсами. Малые по абсолютной величине входные значения переменной LmnN, которые могли бы сгенерировать импульсы короче, чем P_B_TM, подавляются. Для больших по абсолютной величине входных значений переменной LmnN, которые могли бы сгенерировать импульсы длиннее, чем PER_TM - P_B_TM, устанавливаются выходные значения с уровнем 100%. Тем самым улучшаются динамические характеристики функции генератора импульсов. Рекомендуемые величины для минимальных по длительности импульсов и пауз составляют значения: P_B_TM ≤ 0.1 * PER_TM. Изломы характеристики на верхнем рисунке получаются из-за установки минимального значения длительности для импульса и паузы. На нижнем рисунке показана диаграмма импульсного управляющего сигнала.

Длительность положительного импульса

Минимальное время включения

Минимальное время выключения


Точность генератора импульсов

Чем меньше время дискретизации генератора импульсов CYCLE_P по сравнению с периодом повторения импульсов PER_TM, тем больше точность широтно-импульсной модуляции генератора (ШИМ). Для получения практически достаточной точности управления должно выполняться следующее правило: CYCLE_P ≤ PER_TM / 50 Это означает, что величина управляющей переменной преобразуется в импульсы с разрешением ≤ 2%.


2.3 Блок-схема

Интерфейс параметров пользователя Интерфейс вызова FB Интерфейс параметров пользователя интерфейс вызова FB


2.4 Включение функционального блока в программу пользователя 2.4.1 Вызов блока регулятора Следующая схема показывает вызов управления в FBD: FB TCONT_CP должен вызваться с постоянным периодом. Чтобы

обеспечить это, используйте OB циклического прерывания (например, OB35 для S7-300). Интерфейс блока обеспечивает наиболее важные параметры, которые позволяют Вам связать блок с параметрами процесса, такими, например, как уставка (setpoint), переменная процесса и управляющая переменная (см. Приложение А 3. Назначение DB.). Вы можете также непосредственно подать на интерфейс блока Вашу переменную или переменную помехи.


2.4.2 Вызов без генератора импульсов (регулятор непрерывного действия) Время дискретизации регулятора CYCLE

Вы должны определить параметр CYCLE, задающий время дискретизации регулятора. Вы можете ввести этот параметр, используя утилиту назначения параметров. Параметр CYCLE должен быть равен периоду между двумя вызовами (время цикла для ОВ циклического прерывания, включая время сканирования). Во время настройки блок регулятора измеряет время между двумя вызовами и задает это значение параметру CYCLE.

Практическое правило для назначения параметра регулятора CYCLE

Параметр CYCLE не должен превышать 10% величины расчетной времени интегрирования регулятора (TI): CYCLE ≤ TI / 10.


2.4.3 Вызов с генератором импульсов (импульсный регулятор) Время дискретизации регулятора CYCLE и время дискретизации генератора импульсов CYCLE_P

Если необходимо включить каскад генератора импульсов (PULSE_ON = TRUE (ИСТИНА)), Вы должны будете определить два параметра дискретизации времени. • Время дискретизации генератора импульсов задается на вход

CYCLE_P. Этот параметр должен быть согласован с тактовой частотой вызывающего OB циклического прерывания. Продолжительность сгенерированного импульса всегда должна быть кратна величине этого параметра.

• Время дискретизации регулятора FB 58 задается на вход CYCLE.

Во время настройки блок регулятора измеряет время между двумя вызовами и задает это значение параметрам CYCLE и CYCLE_P соответственно. Если Вы задаете значения параметрам CYCLE и CYCLE_P с помощью интерфейса вызовов, значения параметров, измеренные во время настройки, будут проигнорированы.

FB 58 "TCONT_CP" вычисляет время сканирования и обработки в функции управления, учитывая частоту дискретизации CYCLE. Необходимо обеспечивать, чтобы величина CYCLE была кратна величине CYCLE_P. Вы можете выбирать величину CYCLE, которая может быть меньше, чем период следования импульсов PER_TM. Это может быть полезно, когда Вы задаете максимально возможный период повторения импульсов, чтобы свести к минимуму износ привода, но одновременно время дискретизации должно быть малым по причине высокой динамичности процесса.

Практическое правило для назначения параметров CYCLE и CYCLE_P

Параметр CYCLE не должен превышать 10% величины расчетной суммарной постоянной времени регулятора (TI): CYCLE ≤ TI / 10.

Для получения требуемой точности при формировании управляющей переменной необходимо обеспечить выполнение следующего соотношения: CYCLE_P ≤ PER_TM / 50.

Практическое правило для назначения периода следования импульсов PER_TM

Период следования импульсов не должен превышать 20% величины расчетного времени интегрирования (времени установления сигнала) для регулятора (TI): PER_TM ≤ TI / 5.


Пример влияния параметров CYCLE_P, CYCLE и PER_TM PER_TM = 10 с;

CYCLE = 1 с; CYCLE_P = 100 мс.

Каждую секунду рассчитывается новое значение управляющей переменной. Каждые 100 мс эта величина сравнивается с длительностью импульса или паузы выходного сигнала. • Когда выходной импульс поступает на выход, возможны два варианта: - расчетное значение управляющей переменной больше, чем

отношение (текущая длительность импульса) / PER_TM; при этом условии длительность импульса продлевается.

- расчетное значение управляющей переменной меньше или равно отношению (текущая длительность импульса) / PER_TM; при этом условии импульс на выходе будет снят.

• Когда выходной импульс не поступает на выход, также возможны два варианта: - величина (100% - расчетное значение управляющей

переменной) больше, чем отношение (текущая длительность паузы между импульсами) / PER_TM; при этом условии длительность паузы продлевается.

- величина (100% - расчетное значение управляющей переменной) меньше или равна отношению (текущая длительность паузы между импульсами) / PER_TM; при этом условии на выход будет выдан импульс.

Выбор характеристик вызовов при импульсном управлении (SELECT)

В случае процессов с очень быстрой динамикой необходимо формировать выходные импульсы с очень малым временем дискретизации (например, 10 мс). Из-за длительности выполнения программы не имеет смысла запускать функции алгоритма управления во время тех же временных прерываний OB, которые приняты для вычисления выходного импульса. Переместите обработку функций управления или в OB 1 или в OB с большим периодом прерывания (S7-400).


Следующая таблица представляет краткий обзор установок параметров для выбора входных параметров SELECT:

Применение Вызов блока Функциональные

возможности По умолчанию: интервал дискретизации для генератора импульсов не является особо коротким для S7-300 и S7-400 (Например, CYCLE_P = 100 мс)

Вызов в блоке циклического прерывания при SELECT = 0

Блок управления и импульсный выход в одном и том же ОВ циклического прерывания

Условный вызов (QC_ACT = TRUE (ИСТИНА)) в OB1 при SELECT = 1

Блок управления в ОВ1 Малый интервал дискретизации для генератора импульсов для S7-300 (Например, CYCLE_P = 10 мс)

Вызов в OB циклического прерывания при SELECT = 2

Импульсный выход в ОВ циклического прерывания

Вызов в OB циклического прерывания с большим периодом при SELECT = 3

Блок управления в ОВ циклического прерывания с большим периодом

Малый интервал дискретизации для генератора импульсов для S7-400 (Например, CYCLE_P = 10 мс) Вызов в OB

циклического прерывания с малым периодом при SELECT = 2

Импульсный выход в OB циклического прерывания с малым периодом

Примечание Если в Вашем регуляторе обработка в функциях управления и

импульсного генератора производится с помощью вызовов двух блоков, надо учитывать, что:

• переменная процесса (PV_IN или PV_PER) должна получить значение к моменту вызова генератора импульсов. Все другие формальные операнды могут получать значения, когда вызываются функции регулятора;

• параметр SELECT должен получать значение при каждом вызове;

• если Вы размещаете вызов в OB1 с помощью SELECT = 1, Вы должны выполнять условный вызов на примере "pulse controller (импульсный регулятор), OB 35, OB 1".

Численные примеры

Требуемая точность G TI CYCLE =

TI / 10 PER_TM =

TI / 5 CYCLE_P = PER_TM*G Комментарий

1% 100 c 10 с 20 с 0,2 с

Вызов при SELECT = 0 с периодом 200 мс

1% 5 с 0,5 с 1 с 0,01 с

Отдельный вызов импульсного выхода на отдельном уровне циклического прерывания


2.4.4 Инициализация

Блок FB "TCONT_CP" содержит программу инициализации, которая выполняется при условии, что установлен входной параметр: COM_RST = TRUE (ИСТИНА). После выполнения программы инициализации входной параметр сбрасывается: COM_RST = FALSE (ЛОЖЬ).

Во время инициализации И-компонент получает начальное

значение I_ITLVAL. При вызове в циклическом прерывании он продолжает работу с этим значением.

Все другие выходы получают свои начальные значения. Если необходима инициализация при перезапуске CPU, необходимо вызвать блок в OB100 с параметром COM_RST = TRUE (ИСТИНА).


3 Настройка регулятора непрерывного управления FB 58 "TCONT_CP"

3.1 Введение

С помощью встроенной системы настройки регулятора в блоке FB58 "TCONT_CP" может быть произведена автоматическаярегулировка ПИ- и ПИД-параметров. Существует два способанастройки:

• настройка путем приближения к рабочей точке при ступенчатомизменении сигнала уставки;

• настройка положения рабочей точки установкой начальныхбитов параметра.

В обоих случаях процесс регулируется выбираемым ступенчатымизменением управляющей переменной. После определения точкиперегиба на характеристике процесса (см. рисунок на стр. 3-3)могут быть установлены ПИ- и ПИД- параметры регулятора ирегулятор переключается в автоматический режим, после чего онпродолжает выполнять функции управления с этими параметрами.

Вы также можете произвести настройку регулятора с помощьюпрограммы-мастера из состава пользовательского интерфейсаназначения параметров.

Оптимизация переходной характеристики регулятора

Цель проектирования регулятора состоит в определенииоптимальной переходной характеристики (отклика регулятора навозмущающее воздействие переменной процесса на его входе).Получаемые в результате "точные" параметры привели бы квыбросу выходного сигнала за фронтом импульса (эффектперерегулирования). Такой выброс может составлять от 10 до 40%величины скачкообразного изменения уровня сигнала уставки.Чтобы избежать этого выброса, используется ослабление влиянияП-компонента с помощью параметра PFAC_SP во время скачковуровня сигнала уставки.В типичных термических процессах эффект перерегулирования попричине больших скачков уровня сигнала уставки также можетбыть уменьшен временным использованием подходящегоминимального/максимального уровня управляющей переменной(регулируемый контур управления).

Настройка регулятора непрерывного управления FB 58 "TCONT_CP"


A5E00125039-01

Измерение времени дискретизации CYCLE и CYCLE_P

В начале процесса настройки производится измерение временидискретизации регулятора CYCLE и, если используетсяимпульсное управление, измерение времени дискретизациигенератора импульсов CYCLE_P. Измеренные величинызаписываются в I/O параметры экземпляра DB.

Сохранение параметров регулятора (SAVE_PAR или UNDO_PAR)

При настройке регулятора параметры сохраняются до того, какначнется процесс настройки. Когда процесс настройки завершен,Вы можете восстановить сохраненные до настройки параметры спомощью использования функции UNDO_PAR.



3.2 Типы процессов

Типы процессов

Кроме усиления процесса GAIN_P используются и другиепараметры, показанные на схеме ниже - время запаздывания TU ипостоянная времени процесса TA, также являющиеся основнымихарактеристическими параметрами процесса.

На схеме показана переходная характеристика процесса:

В таблице ниже перечислены различные процессы, которыемогут быть автоматизированы с помощью FB 58 "TCONT_CP".

Тип процесса I Тип процесса II Тип процесса III

Типичныйтермическийпроцесс(идеальныйслучай)

Промежуточныйслучай

Термический процесс,характеризующийсябольшим временемзапаздывания(процесс высокогопорядка)

TU / TA < 0,1 TU / TA ≈ 0,1 TU / TA > 0,1

Однаопределяющаяпостояннаявремени

Две примерноодинаковых повеличинепостоянныхвремени

Несколькопостоянных времени

Собственно функциональный блок FB 58 "TCONT_CP" разработандля управления типичными термическими процессами типа I.Тем не менее, Вы можете использовать этот блок в процессахвысокого порядка, т.е. в процессах типов II и III.

Характеристика процесса(отклик процесса наступенчатое изменениеуровня управляющейпеременной)

Точкаперегиба



A5E00125039-01

3.3 Область применения

Требования к переходной характеристике

Процесс должен иметь стабильную асимптотическую переходнуюхарактеристику с временной задержкой.После ступенчатого изменения уровня управляющей переменнойпеременная процесса должна вновь принять стабильноесостояние. Этому требованию не отвечают процессы, которыеимеют колебательную характеристику при отсутствии контурауправления, и процессы с интегральной характеристикой, которыене являются саморегулирующимися (присутствует интегрирующийкомпонент в процессе).

Линейность характеристики и рабочий диапазон

Процесс должен иметь линейную характеристику во всем рабочемдиапазоне. Нелинейная характеристика получается, например, приизменении состояния системы в процессе нагрева. Настройкаобязательно должна происходить на линейном участкехарактеристики (рабочего диапазона).Это означает, что и во время настройки и во время штатнойработы регулятора при управлении процессом, влияниенелинейности в рабочем диапазоне должно быть незначительным.Тем не менее, возможно перенастроить процесс, если рабочаяточка смещается, и если перенастройка будет производиться вблизкой окрестности рабочей точки и при условии, чтонелинейность отсутствует на участке характеристики процесса, гдебудет происходить повторная настройка.Если некоторые статические нелинейности, например,характеристики клапана, вентиля, электронной лампы, известны,всегда желательно компенсировать их нелинейность длялинеаризации поведения процесса.

Помехи в термических процессах

Возмущающие воздействия, типа передачи тепла в соседние зоны,не должны чрезмерно воздействовать на термический процесс вцелом. Например, при настройке зон экструдера, все зоны должнынагреваться одновременно.Для получения информации по вопросам измерения шумов инизкочастотных помех, обратитесь к разделу 3.11.



3.4 Фазы настройки регулятора

В процессе настройки регулятора в соответствии с алгоритмомблока можно выделить несколько фаз (этапов). Параметр PHASEотображает текущий этап процесса настройки.

Начните настройку регулятора, как показано ниже (см. такжераздел 3.6):

• Установка параметра TUN_ON = TRUE (ИСТИНА)подготавливает регулятор к процессу настройки. Регуляторпереходит от фазы PHASE = 0 к фазе PHASE = 1.

• По истечении некоторого времени будучи в состоянии фазынастройки PHASE = 1 задайте ступенчатое изменение уставки впараметре SP_INT или установите TUN_ST = TRUE (ИСТИНА).Регулятор выдаст на выход управляющую переменную,измененную значением TUN_DLMN, и начнет искать точкуперегиба (см. рис. 3-3).

PHASE Описание

0 Настройка не включена;автоматический или ручной режим.

1

Готовность начать процесс настройки;Проверка параметров;Ожидание ступенчатого сигнала возмущения;Измерение времени дискретизации.

2

Идет процесс настройки:ожидание определения точки перегиба нахарактеристике процесса;ввод измеренных значений временидискретизации в экземпляр DB.

3 (1 цикл)Вычисление параметров процесса;Сохранение параметров регулятора,действовавших до начала процесса настройки.

4 (1 цикл) Процесс проектирования регулятора.

5 (1 цикл) Перенастройка регулятора на новуюуправляющую переменную.

7Испытание процесса на принадлежность к одномуиз типов процесса высокого порядка (типы I илиII).



A5E00125039-01

Настройка параметров регуляторас помощью скачкообразного изменения сигнала уставки

На приведенной ниже схеме показаны фазы настройки с помощьюскачкообразного изменения сигнала уставки от текущего значениятемпературы (температуры окружающей среды) до значения,определенного для рабочей точки.

PHASE=0:для типичного термического процесса в отсутствие любых помех.

PHASE=7:тестирование процесса на принадлежность к типу I или II.

Темп.

(в каждой поодному циклу)

Нагретое состояние процесса (рабочая точка)

Точка перегиба

"Холодное" состояние процесса

Сброс, инициированный блоком



Настройка параметров регуляторас помощью задания рабочей точки посредством TUN_ST

На приведенной ниже схеме показаны фазы настройки,основанной на задании рабочей точки с помощью TUN_ST = TRUE(ИСТИНА).

PHASE=0:для типичного термического процесса в отсутствие любых помех.

PHASE=7:тестирование процесса на принадлежность к типу I или II.

Температура (один цикл)

Переменная процессав рабочей точке


Время Сброс, инициированный блоком

Управляющая переменнаяв рабочей точке



A5E00125039-01

3.5 Подготовка к настройке

SIMATIC и регулятор

Процесс настройки начинается с помощью I/O параметровTUN_ON, TUN_ST или SP_INT. Вы можете задавать этипараметры следующим образом:

• с помощью интерфейса пользователя для назначенияпараметров,

• с помощью управления оператора и приборов слежения(operator control и monitoring device),

• из программы пользователя.

Вы можете записать значения в I/O параметры только на одинцикл, так как FB 58 "TCONT_CP" сбрасывает параметры.

Предупреждение:

Смерть, серьезная травма обслуживающего персонала илисерьезное повреждение оборудования могут произойти при несоблюдении регламентированных режимов работы системыуправления.

Во время настройки параметр MAN_ON, использующийся дляперехода на ручной режим управления процессом не действует.Тем не менее, управляющая переменная или переменнаяпроцесса в процессе настройки могут принимать недопустимыеэкстремальные значения.

В процессе настройки значение управляющей переменнойустанавливается функцией настройки. Чтобы остановитьпроцесс настройки, Вам необходимо, прежде всего, сброситьпараметр TUN_ON в состояние TUN_ON = FALSE (ЛОЖЬ).И только после этого параметр MAN_ON вновь станетдействующим.



Обеспечение устойчивого или квазиустойчивого состоянияконтура управления в начальной фазе настройки (Phase = 0)

Если имеются низкочастотные колебания управляющейпеременной, например, из-за плохих параметров регулятора, торегулятор должен быть вновь переведен в ручной режим доначала процесса настройки, после чего Вы должны дождатьсязатухания колебаний.С другой стороны, Вы можете переключить режим работы нарежим ПИ-регулятора с менее "агрессивными" установками (аименно: задать более низкое усиление контура управления иболее длительное суммарное время).

Теперь необходимо дождаться момента, когда система придет вустойчивое состояние или, другими словами, момента, когдаустановятся значение переменной процесса и значениеуправляющей переменной.Вариант, когда происходит асимптотическое приближение уровнейданных параметров к определенным значениям, также допустимдля начала процесса настройки.Медленные изменения переменной процесса в ближайшейобласти некоторого значения также допустимы (такой режимназывается "квазстабильным", см. диаграмму ниже). Уровеньуправляющей переменной при этом должен оставатьсястабильным или колебаться вокруг постоянной средней величины.


Вы должны избегать изменений управляющей переменнойнезадолго до запуска процесса настройки. Изменение уровняуправляющей переменной также может произойти случайно приустановлении условий, требуемых для настройки (например, призакрытии двери нагревательной печи)! Так что, если длявыполнения процесса настройки требуется изменить условиянагревания, то после выполнения всех этих изменений, покрайней мере, необходимо дождаться наступления состоянияпроцесса, при котором переменная процесса асимптотическиприближается к некоторому стабильному уровню.Однако чтобы получить наилучшие параметры регулятора,рекомендуется начинать процесс настройки только после того,как полностью закончились все переходные процессы в контуреуправления.



A5E00125039-01

Подготовка к процессу настройки параметров регулятора (Phase 0 -> 1)

Вы можете начать процесс настройки в ручном илиавтоматическом режиме.Установите параметр TUN_ON = TRUE (ИСТИНА). Этоподготавливает блок FB 58 "TCONT_CP" к настройке параметров(PHASE = 1).Бит TUN_ON необходимо устанавливать только при условиистабильности состояния контура управления или принезначительных апериодических колебаниях параметров вокругсоответствующих значений.

Если параметры квазиустойчивого состояния изменяются послеустановки бита TUN_ON = TRUE (ИСТИНА), необходимо вновьсбросить его в состояние TUN_ON = FALSE (ЛОЖЬ).Затем после повторного достижения нового устойчивого состояниябит TUN_ON должен быть установлен: TUN_ON = TRUE (ИСТИНА).

На представленной ниже схеме показан процесс установленияпеременной процесса в стабильное состояние.

Переменная процесса

Нестабильное состояние;не подходит для началанастройки.

Квазистабильное состояние;подходит для начала настройки.

Управляющая переменная

Управляющий импульсLMN

Стабильное состояние лучшеподходит для начала настройки.

Время



В фазе Phase = 1 перед формированием ступенчатого измененияуправляющей переменной в FB 58 "TCONT_CP" вычисляютсяследующие параметры:- величина шума переменной процесса NOISE_PV,- величина начального возрастания PVDT0,- средняя величина управляющей переменной (начальное

значение управляющей переменной LMN0).


В фазе Phase = 1 процесса настройки необходимо выждатьнекоторое время перед тем, как вывести процесс из состоянияравновесия с помощью ступенчатого изменения уровняуправляющей переменной.Это необходимо для того, чтобы блок FB 58 "TCONT_CP" успелопределить величину шума переменной процесса, среднюювеличину управляющей переменной и величину начальноговозрастания переменной процесса.Обычно для выполнения этих измерений блоку требуетсяотрезок времени, равный 1 минуте.

В фазе Phase = 1 определяются следующие параметры:- время дискретизации регулятора CYCLE,- время дискретизации генератора импульсов CYCLE_P.В начале фазы Phase = 2 эти измеренные значения записываютсяв соответствующие I/O параметры.В режиме управления, когда генератор импульсов не используется,CYCLE_P = CYCLE.


Если функция генератора импульсов вызывается с помощьювходного параметра SELECT = 0 или 1, необходимо определитьвеличину коэффициента, связывающего время дискретизациидля регулятора и генератора импульсов, CYCLE / CYCLE_P.Таким образом, перед тем, как начать процесс настройкипараметров регулятора установкой бита TUN_ON, необходимозадать значения параметров CYCLE и CYCLE_P.



A5E00125039-01

3.6 Запуск процесса настройки параметров регулятора (Phase 1 -> 2)

Настройка параметров регуляторапосредством приближения к рабочей точкес помощью ступенчатого изменения сигнала уставки

Настраиваемая управляющая переменная (LMN0 + TUN_DLMN)варьируется с помощью изменения величины сигнала уставки(переход от фазы Phase = 1 к фазе Phase = 2). Величина уставки,однако, становится действующей, только при достижении точкиперегиба переходной характеристики процесса (только при этомусловии регулятор переключается в автоматический режим).

Пользователь отвечает за выбор величины измененияуправляющей переменной (TUN_DLMN), при этом переменнаяпроцесса не должна выходить за пределы диапазона допустимыхзначений. Знак TUN_DLMN должен устанавливаться в зависимостиот требуемого изменения переменной процесса (необходимоучитывать направление изменения управляющего воздействия).

Ступенчатое изменение сигнала уставки и TUN_DLMN должныбыть согласованы. Если значение TUN_DLMN слишком велико,имеется опасность, что точка перегиба не будет найдена внутридиапазона, составляющего 75% от ступенчатого изменениясигнала уставки.

В то же время значение TUN_DLMN должно быть достаточновелико, чтобы переменная процесса могла достичь, по крайнеймере, 22-процентного уровня от ступенчатого изменения сигналауставки. Иначе, Вы останетесь в режиме настройки (Фаза 2).Проблему можно решить следующим образом:уменьшите уровень уставки, в то время как функция настройкипытается обнаружить точку перегиба!

Примечание При работе с очень медленными процессами, желательноустановить несколько более низкое целевое значение уставки,чем требуется для рабочей точки в процессе настройки, изатем контролировать биты состояния и уровень PV(существует риск эффекта перерегулирования).

Настройка производится только в линейном диапазоне:Некоторые регулируемые процессы (например, плавильные печидля цинка и магния) имеют нелинейный участок характеристикиперед рабочей точкой вблизи ее (из-за изменения в состоянииматериала).При выборе подходящего значения ступенчатого изменениясигнала уставки процесс настройки может быть ограниченлинейным участком. Когда переменная процесса пересекает 75%ступенчатого изменения уровня уставки (SP_INT-PV0), процесснастройки завершается.Одновременно, значение TUN_DLMN должно быть уменьшенотак, чтобы точка перегиба характеристики гарантированноопределялась до достижения 75-процентного уровня величиныступенчатого изменения сигнала уставки.



Настройка параметров регулятора в рабочей точкес помощью задания начальных битов параметра

Настраиваемая управляющая переменная (LMN0 + TUN_DLMN)получается с помощью задания начальных битов TUN_ST (переходот фазы настройки Phase = 1 к фазе Phase = 2). При изменениивеличины уставки, новый сигнал уставки становится действующим,только при достижении точки перегиба переходной характеристикипроцесса (только при этом условии регулятор переключается вавтоматический режим).

Пользователь отвечает за выбор величины измененияуправляющей переменной (TUN_DLMN), при этом переменнаяпроцесса не должна выходить за пределы диапазона допустимыхзначений. Знак TUN_DLMN должен устанавливаться в зависимостиот требуемого изменения переменной процесса (необходимоучитывать направление изменения управляющего воздействия).

Предостережение

Если Вы выводите из равновесия процесс с помощью параметраTUN_ST, при изменении параметров процесса не можетгарантироваться безопасность.Процесс настройки завершается, когда достигается точкаперегиба на переходной характеристике процесса.В "зашумленных" процессах точка перегиба может бытьзначительно завышена.

Защита от ошибочных действий оператора при вводе параметров

Ошибка оператора STATUS (состояние)и результат Комментарий

Установка TUN_ONодновременно сзаданием ступенчатогоизменения сигналауставки илиTUN_ST

Переход к фазе Phase = 1,однако, процесс настройкине начинается- SP_INT = SPold или- TUN_ST = FALSE (ЛОЖЬ)

Изменение уставкиигнорируется.Это предотвращает переходрегулятора к новому значениюуставки и уход из устойчивогосостояния без необходимости.

Действующее значениеTUN_DLMN < 5%(окончание фазыPhase = 1)

STATUS_H = 30002- переход к фазе Phase = 0- TUN_ON = FALSE (ЛОЖЬ)- SP = SPold

Настройка прерывается.Изменение уставкиигнорируется.Это предотвращает переходрегулятора к новому значениюуставки и уход из устойчивогосостояния без необходимости.



A5E00125039-01

3.7 Поиск точки перегиба (фаза Phase =2) ирасчет параметров управления (фаза Phase =3)

В фазе Phase = 2 функция настройки пытается определить точкуперегиба на переходной характеристике процесса при неизменномзначении управляющей переменной. Этот способ предотвращаетвероятность определения точки перегиба слишком рано из-за"зашумленности" сигнала от процесса (переменной процесса).При использовании импульсного регулятора переменная процессаусредняется на N периодах следования импульсов и лишь затемподается на каскад регулятора. В блоке регулятора такжепроизводится усреднение переменной процесса: первоначальнофункция усреднения неактивна, другими словами, она настроенана усреднение переменной на одном периоде. Как только шумпревысит некоторый уровень, число периодов для усреднениябудет удвоено. На этом этапе настройки производится вычислениепериода и амплитуды сигнала шума.Поиск точки перегиба отменяется и фаза Phase = 2 заканчиваетсятолько тогда, когда за каждый дискрет времени приращениепеременной процесса станет стабильно меньше, чем егомаксимальное значение на расчетном периоде. Тем не менее,параметры TU и T_P_INF вычисляются в фактической точкеперегиба.Настройка параметров регулятора завершается только послевыполнения двух условий:1. Значение переменной процесса больше, чем удвоенноезначение сигнала шума (2*NOISE_PV) на достаточном удаленииот точки перегиба.

2. Переменная процесса превысила точку перегиба на 20%.


При выведении процесса из равновесия с помощью ступенчатогоизменения сигнала уставки, настройка завершается, самоепозднее, когда переменная процесса превышает 75-процентныйуровень ступенчатого изменения сигнала уставки (SP_INT - PV0)(см. ниже).Затем за один период каждая проходят последующие фазынастройки (Phase = 3, Phase = 4 и Phase = 5).После прохода этих этапов режим настройки завершается, и FB58 "TCONT_CP" еще раз переходит в режим фазы Phase = 0.После этого в дальнейшем всегда в автоматическом режимерегулятор начинает выполнять функцию по управлениюпроцессом с уровня: LMN = LMN0 + 0. 75*TUN_DLMN (даже если донастройки Вы управляли процессом в ручном режиме).



3.8 Определение типа процесса (Phase = 7)

При настройке параметров регулятора для управления типичнымитермическими процессами (термические процессы типа I),необходимо учитывать существующую вероятность того, что точкаперегиба на переходной характеристике процесса будет найденаслишком рано благодаря "зашумленности" сигнала от процесса.Из-за того, что для нахождения точки перегиба характеристикипроцесса T_P_INF затрачивается меньшее время, возможноошибочное отнесение данного процесса к типу II или к типу III.

Следовательно, в процессе настройки параметров регуляторафаза Phase = 7 предназначена для проверки правильностиопределения типа процесса.Эта проверка всегда производится в автоматическом режиме и стеми параметрами регулятора, которые только что быливычислены в ходе настройки параметров.Для выполнения проверки типа процесса требуется промежутоквремени, составляющий, по крайней мере, (6*TA) (времявосстановления) на диаграмме после точки перегиба.Если обнаружен тип I процесса, параметры регуляторавычисляются повторно (STATUS_D = 122), в другом случае,параметры регулятора остаются неизменными.Процесс проверки типа процесса останавливается, когдапеременная процесса еще раз достигает значения, имевшегоместо до начала настройки (PV0), в случае, если настройкапараметров производится в рабочей точке.


Если фаза Phase = 7 прерывается посредством сбросапараметра TUN_ON (TUN_ON = FALSE (ЛОЖЬ)), параметрырегулятора, которые уже были получены, сохраняются !



A5E00125039-01

3.9 Результаты процесса настройки параметров регулятора

В приведенной ниже таблице представлена расшифровкапараметра диагностики STATUS_H, индицирующего состояниерегулятора.Левый разряд параметра STATUS_H указывает на состояниепроцесса настройки (более детальная таблица приведена вприложении A.4):

STATUS_H Результат

0 Значения по умолчанию или никаких новыхпараметров регулятора до сих пор не было найдено

10000 Были найдены подходящие параметры регулятора

2хххх

В качестве параметров управления используютсяприблизительные значения;проверьте характеристики системы управления, илипроверьте диагностическое сообщение STATUS_H,и повторите настройку регулятора.

3хххх

Зафиксирована ошибка оператора при вводепараметра;проверьте диагностическое сообщение STATUS_H,и повторите настройку регулятора.

Следующие параметры управления FB 58 "TCONT_CP" могут бытьизменены:• Динамический коэффициент пропускания сигнала уставки

(Factor for attenuating the P-action) для регулирования влиянияП-компонента …………………………………………PFAC_SP = 0.8

• Усиление регулятора (Controller gain) ……………GAIN• Постоянная интегрирования (или время установления сигнала)

(Integral time) ………………………………………….TI• Постоянная дифференцирования (или времядифференцирования) (Derivative time) …………. TD

• Коэффициент дифференцирования (Derivative factor) ……………………………… D_F = 5.0

• Параметр включения/выключения диапазона управления (Control zone) ………………………………….. CONZ_ON

• Ширина диапазона управления (Control zone width) …………………………… CON_ZONE

Диапазон управления активизирован только в том случае, еслиопределен соответствующий тип процесса (тип процесса I или II) ииспользуется ПИД-регулятор (CONZ_ON = TRUE (ИСТИНА)).В зависимости от состояния переключателя PID_ON, управлениевыполнено или с ПИ- или ПИД-конфигурацией регулятора. Старыепараметры регулятора сохраняются и могут быть восстановлены спомощью функции UNDO_PAR. Набор параметров ПИ- или ПИД-также сохраняются в структурах PI_CON и PID_CON. Прииспользовании функции LOAD_PID и при включении PID_ON всоответствующее положение, также возможно в дальнейшемпереключаться между двумя наборами параметров для ПИ- и ПИД-конфигурации регулятора.Параметры CYCLE и CYCLE_P определяются в фазе Phase = 1 впроцессе настройки параметров регулятора.



3.10 Остановка операторомпроцесса настройки параметров регулятора

Прерывание оператором процесса настройки параметров регулятора

В фазах Phase = 1, 2 или 3 Вы можете остановить процесснастройки переустановкой переключателя TUN_ON в состояниеTUN_ON = FALSE (ЛОЖЬ) без вычисления новых параметров.При этом, если регулятор находится в автоматическом режиме, онначинает работать с начального значения управляющейпеременной LMN = LMN0 + TUN_DLMN.Если до начала процесса настройки регулятор был в ручномрежиме с некоторым значением управляющей переменной, то приего запуске на выход будет поступать управляющая переменная,равная этому значению.Если настройка остановлена на этапах Phase = 4, 5 или 7 спомощью установки переключателя TUN_ON в состояние TUN_ON= FALSE, параметры управления, рассчитанные к этому моменту,будут сохранены.



A5E00125039-01

3.11 Возникновение ошибок и их устранение

Не достигнута точка перегиба переходной характеристики процесса(только для режима настройки посредствомприближения к рабочей точке с помощью ступенчатого изменения сигнала уставки)

На практике могут встречаться ситуации, при которых процесснастройки завершается после того, как переменная процессапревысила 75-процентный уровень ступенчатого изменениясигнала уставки (SP_INT - PV0).Сообщение об этом ("inflection point not reached", т.е. "точкаперегиба не достигнута") отображается в параметре диагностикиSTATUS_H (2xx2x).

При замене использующегося регулятором текущего фактическогосигнала уставки на сигнал с более низким уровнем, Вы такжеполучите случай преждевременного завершения работы функциинастройки параметров.

В типичных термических процессах нормальное завершениеработы функции настройки в момент достижения 75-процентногоуровня ступенчатого изменения сигнала уставки обычно позволяетпредотвратить эффект перерегулирования, т.е. выброс сигнала.


В процессах с большим запаздыванием (TU/TA > 0.1, чтохарактерно для процессов типа III) при настройке параметровнеобходимо особенно соблюдать осторожность.Если изменение сигнала управляющей переменной слишкомвелико по амплитуде в сравнении с вызывающим егоступенчатым изменением сигнала уставки, выводящим процессиз равновесия, уровень переменной процесса может выйти врежим значительного перерегулирования, т.е. иметьзначительный по амплитуде всплеск (до значения коэффициента3).В процессах высокого порядка, если точка перегиба неопределяется и после значительного превышения 75-процентного уровня ступенчатого изменения сигнала уставки,то это означает, что в результате Вы получите эффектзначительного перерегулирования в контуре управления, т.е.гарантируется значительный по амплитуде всплеск сигналапеременной процесса.Кроме того, это означает, что параметры управления слишкомактивны.Поэтому Вы должны изменить (ослабить) значения параметроврегулятора и затем вновь повторить попытку ихоптимизировать.



На представленной ниже схеме графически показан "эффектперерегулирования",т.е. "выброс" сигнала переменной процесса,при слишком сильном сигнале возбуждения процесса (процесстипа III).

В случае типичных термических процессов прерывание процессанастройки вблизи точки перегиба характеристики не критично поотношению к параметрам регулятора.

Если Вы повторяете попытку оптимизировать параметрырегулятора, уменьшите величину TUN_DLMN или увеличьтеамплитуду ступенчатого изменения сигнала уставки.


Принципиальным моментом является то, что значениеуправляющей переменной при настройке параметроврегулятора должно определенным образом соответствоватьамплитудному скачку сигнала уставки.

Темп.Остановка процессанастройки при 75%

Нагретое состояние процесса (рабочая точка)


"Холодное" состояние процесса

Уровень PV,который былбы достигнутпринеизменномLMN



A5E00125039-01

Определение ошибок задержки времени (запаздывания) или порядка(Lag или Order)

Если параметр диагностики STATUS_H имеет следующиеварианты состояния (STATUS_H = 2x1xx или 2x3xx) или(STATUS_H = 21xxx или 22xxx), то это означает, что в первомслучае получен неоптимальный параметр "временная задержка"(lag), а во втором случае получен неоптимальный параметр"порядок" (order). Дальнейшая настройка с подобнымипараметрами не приведет к оптимальному набору параметроврегулятора.

Повторите настройку и убедитесь, что переменная процесса ведетсебя должным образом.


Особые ситуации для собственно процессов типа I (или PT1) также индицируются параметром диагностики STATUS_H,например, состоянию STATUS_H = 2x1xx соответствуетслучай, когда TU ≤ 3*CYCLE.В этом случае нет необходимости повторять эксперимент.Необходимо "ослабить" параметры регулятора, еслиуправляющая переменная колеблется.

Качество измеренных сигналов (шум датчика, низкочастотныепомехи)

Результаты настройки могут быть искажены собственными шумамидатчика или низкочастотными шумами, накладывающимися наполезный сигнал.Поэтому необходимо учитывать, что:

• Если Вы сталкиваетесь с шумом измерителя, необходимоповысить частоту осуществления выборки данных. На одномпериоде шумового сигнала переменная процесса должнаукладываться, по крайней мере, дважды. В импульсном режимеможет быть полезен интегрированный фильтр, "сглаживающий"сигнал до средней величины. Это предполагает, однако, чтопеременная процесса PV должна поступать в блок с короткимпериодом следования. Уровень сигнала шума не долженпревышать 5% от величины изменения полезного сигнала.

• Высокочастотные помехи не могут отфильтровываться спомощью программного обеспечения. Такие помехи должныбыть отфильтрованы раньше, например, в измеряющемдатчике, чтобы предотвратить наложение их на полезныйсигнал.



На представленной ниже схеме показан эффект наложениясинусоидальной помехи на полезный сигнал в случае, когдапериод осуществления выборки сигнала слишком велик:

• Для низкочастотных помех относительно просто обеспечитьдостаточно высокую частоту выборки полезного сигнала. Сдругой стороны, блоком TCONT_CP должен генерироватьсяоднородный испытательный сигнал при наличии большогоинтервала в системе сглаживающего фильтра. Фильтрация,усредняющая сигнал, должна иметь возможностьраспространяться, по крайней мере, на два периода сигналашума. Что касается блока, то такое требование, скорее всего,приведет к понижению частоты осуществления выборкиполезного сигнала, что неблагоприятно скажется на точностинастройки. Достаточная точность гарантируется для, по крайнеймере, 40 шумовых периодов до достижения точки перегибапереходной характеристики процесса.Возможный способ решения проблемы при повторнойнастройке регулятора: увеличение уровня TUN_DLMN.

"Выброс" или "эффект перерегулирования" сигнала (Overshoot)

Выброс сигнала может происходить в следующих ситуациях:

Ситуация Причина Способ решения проблемы

Окончаниепроцессанастройки

- При возбуждении процесса изменениеуправляющей переменной слишкомвелико в сравнении со скачком сигналауставки (см. выше).- ПИ-регулятор активирован установкойPID_ON = FALSE (ЛОЖЬ)

- Увеличить уровень скачкасигнала уставки или снизитьуровень скачка управляющейпеременной.- Если процесс допускает ПИД-управление, начните настройкус PID_ON = TRUE (ИСТИНА)

Настройка вфазеPhase = 7

Для процесса типа III были получены"мягкие" параметры регулятора, чтоможет привести к выбросу сигнала вфазе Phase = 7

-

Режимуправления

ПИ-регулятор и PFAC_SP = 1.0при процессе типа I

- Если процесс допускает ПИД-управление, начните настройкус PID_ON = TRUE (ИСТИНА)



A5E00125039-01

3.12 Точная ручная настройка параметров в режиме управления

Для нахождения оптимальной уставки, обеспечивающейхарактеристику регулятора, свободную от выбросов, Вы должнывыполнить измерения, описанные ниже.

Настройка диапазона управления

Во время настройки диапазон управления CON_ZONEвычисляется блоком FB58 "TCONT_CP", который активизированпри условиях: CONZ_ON = TRUE (ИСТИНА), тип процесса I или II изадана ПИД-конфигурация. В режиме управления Вы можетеизменять диапазон управления или полностью выключить его (спомощью CONZ_ON = FALSE (ЛОЖЬ)).

ПримечаниеАктивизация диапазона управления при процессах болеевысокого порядка (процесс типа III) обычно не приносит никакойпользы, так как диапазон управления тем больше, чем большедиапазон, который может быть получен со 100-процентнымуровнем управляющей переменной. Не имеется также никакогопреимущества в активизации диапазона управления для ПИ-регуляторов. Прежде, чем Вы активизируете диапазонуправления вручную, удостоверьтесь, что ширина диапазонауправления не слишком мала. Если ширина диапазона управленияслишком мала, возникнут колебания управляющей переменной ипеременной процесса.

Непрерывное регулирование отклика управления с помощью PFAC_SP

Вы можете ослабить отклик управления с помощью параметра"динамический коэффициент пропускания сигнала уставки"PFAC_SP. Этот параметр определяет выходной сигнал П-компонента и является величиной, пропорциональной сигналууставки.Независимо от типа процесса функцией настройки по умолчаниюпараметру PFAC_SP присваивается значение 0.8. Затем, еслитребуется, Вы можете изменить это значение.Чтобы ограничить эффект перерегулирования при ступенчатыхизменениях уставки (с подходящими параметрами регулятора)значением ≈2%, следующие значения подходят для PFAC_SP:

Процесс типа I Процесс типа II Процесс типа IIIКонфигурация Типичный

термическийпроцесс

Промежуточный типТермический процесс сбольшим значениемзапаздывания

ПИ PFAC_SP = 0,8 PFAC_SP = 0,82 PFAC_SP = 0,8

ПИД PFAC_SP = 0,6 PFAC_SP = 0,75 PFAC_SP = 0,96

Подстройка заданного по умолчанию (0.8) коэффициента дляотдельных случаев:· тип процесса I для ПИД (0.8 -> 0.6): при PFAC_SP = 0.8 скачокуставки внутри диапазона управления ведет к выбросу ≈18%.· тип процесса III для ПИД (0.8 -> 0.96): при PFAC_SP = 0.8 откликна скачок уставки слишком подавлен, что ведет к значительноболее медленному ответу.



Примеры ослабления отклика управления с помощью PFAC_SP

Параметры процесса:

! GAIN = 6

! T1 = 50 s (с)

! T2 = 5 s (с)Параметры регулятора:

! GAIN = 1.45

! TI = 19.6 s (с)

На представленном ниже рисунке показан отчет о трех испытаниях,в каждом из которых уставка меняет уровень от 0 до 60.

Испытание PFAC_SP Комментарий Выброс

Влево от 8:18 1.0 П-компонент в цепи ОС отсутствует;отклик управления без сглаживания. 32%

Середина8:19 0.8 20% уровень влияния П-компонента в ОС;

оптимальный отклик управления. 2%

Вправо от8:20 0.8 100% уровень влияния П-компонента в ОС;

слишком сильно подавлен отклик управления. -

Переменная процесса

Уставка

Перем.процесса

Управл. перем.



A5E00125039-01

Подавление параметров управления

Если в контуре автоматического управления происходятколебания или если наблюдается эффект перерегулирования приступенчатых изменениях сигнала уставки, то эти недопустимыеявления необходимо устранить.Вы можете подавить колебания в системе с помощьюуменьшения усиления GAIN регулятора (например, до уровня80% от первоначального значения) и с помощью увеличенияпостоянной времени TI (например, до 150% от первоначальногозначения).Если аналоговая управляющая переменная (LMN) регуляторанепрерывного действия преобразуется в двоичные сигналыуправления с помощью генератора импульсов, то из-заквантования сигналов могут возникнуть небольшие постоянныеколебания в системе управления.Вы можете устранить эти колебания, увеличивая полосунечувствительности функции амплитудного фильтра DEADB_W.

Изменение параметров управления

Чтобы изменить параметры управления, выполните действия,указанные ниже:

1. Сохранить текущие параметры с помощью функции

SAVE_PAR.

2. Изменить установки параметра.3. Проверить характеристики (отклик) управления.

Если новые значения параметров окажутся хуже, чем старыеустановки, перезагрузитесь с восстановлением прежнего наборапараметров регулятора с помощью функции UNDO_PAR.



3.13 Параллельная настройка каналов управления

Влияние соседних зон (сильная тепловая связь)

Если два или более регулятора(ов) управляют температурнымполем, например, на пластине (другими словами, имеются дванагревательных прибора и две измеряемых динамическихпроцесса с сильной тепловой связью), выполните действия,указанные ниже:

1. Выполните логическую операцию ИЛИ для двух сигналов свыходов QTUN_RUN.

2. Соедините два входа TUN_KEEP с выходом указанногологического элемента ИЛИ.

3. Запустить оба регулятора, одновременно задав ступенчатоеизменение сигнала уставки, или, одновременно устанавливаяTUN_ST.

На представленной ниже схеме показана параллельная настройкаканалов управления:

Особенности параллельной настройки параметров

Оба регулятора выдают выходное значение LMN0 + TUN_DLMN,пока они оба не оставили этап Phase = 2. Это позволяет избежатьситуации, когда регулятор, который завершает настройку раньше,начинает фальсифицировать результат настройки другогорегулятора из-за изменений управляющей переменной.



A5E00125039-01


Достижение 75–процентного уровня от амплитудного скачкасигнала уставки означает, что наступил переход в процессенастройки параметров регулятора от этапа Phase = 2 к этапуPhase = 3, а так же, что выход QTUN_RUN сброшен в 0.Автоматический режим, однако, начинается только приусловии, что параметр TUN_KEEP также изменится назначение 0.

Влияние соседних зон (слабая тепловая связь)

Настройка проводится для того, чтобы отладить для управлениясистемой способ управления, который будет работать вдальнейшем. Если соседние зоны нагрева должныэксплуатироваться вместе во время процесса производства так,чтобы разность температур между зонами оставаласьнеизменной, температура соседних зон должна одинаковоувеличиваться во время настройки.Разности значений температуры в начале настройки не играютроли, так как они будут скомпенсированы начальным нагревом (->начальный нагрев = 0).


4 Регулятор температуры пошагового управления FB 59 "TCONT_S"

4.1 Регулятор

4.1.1 Формирование сигнала ошибки

Представленная ниже блок-схема показывает, как формируетсясигнал ошибки.

Цепи сигнала уставки

Сигнал уставки (setpoint) подается на вход SP_INT в форматечисла с плавающей запятой, как физическая или относительнаявеличина. Сигнал уставки и сигнал процесса (переменнаяпроцесса), используемые для формирования сигнала ошибки(сигнала рассогласования), должны быть приведены к одной и тойже единице измерения.

Пользовательский интерфейс назначения параметровИнтерфейс вызова FBПользовательский интерфейс назначения параметров, интерфейс вызова FB

Регулятор температуры пошагового управления FB 59 "TCONT_S"


A5E00125039-01

Выбор переменной процесса (PVPER_ON)

В блоке FB 59 "TCONT_S" в зависимости от состоянияпереключателя PVPER_ON переменная процесса может бытьполучена в формате системы периферийных входов/выходов (I/O)или в формате числа с плавающей запятой.

Преобразование формата переменной процесса функцией CRP_IN (PER_MOD)

Функция CRP_IN предназначена для преобразования сигнала отпериферии PV_PER в сигнал в формате числа с плавающейзапятой при соответствующем состоянии переключателяPER_MODE согласно таблице состояний:

PER_MOD Выход CRP_IN Источник сигнала нааналоговом входе Ед. изм.

0 PV_PER * 0.1

Термоэлементы;PT100 / NI100;standard (источник опорногосигнала)

°С; °F

1 PV_PER * 0.01 PT100 / NI100;climate (датчики); °С; °F

2 PV_PER *100 / 27648 Напряжение/ток %

Нормализация переменной процесса функцией PV_NORM (PF_FAC, PV_OFFS)

Функция PV_NORM преобразует (нормализует) выходной сигналфункции CRP_IN в соответствии с правилом:

(Вых. сигн. PV_NORM) = (Вых. сигн. CPR_IN) * PV_FAC + PV_OFFS

Такая обработка сигнала используется для следующих целей:• Для изменения переменной процесса с помощью PV_FAC

(коэффициента переменной процесса) и PV_OFFS (смещенияпеременной процесса).

• Для приведения (нормализации) температуры в относительныеединицы (например, если Вам необходимо задать сигналуставки в виде относительного значения (%), и Вы должнытеперь перевести измеренную температуру в относительныеединицы (%)).

• Для приведения (нормализации) температуры из относительныхединиц в градусы (например, если Вам необходимо задатьсигнал уставки в виде физического значения (°С), и Вы должнытеперь перевести измеренный сигнал (напряжение/ток) вединицы температуры).

Параметры рассчитываются по правилу:• PV_FAC = (диапазон PV_NORM) / (диапазон CRP_IN);• PV_OFFS = LL(PV_NORM) - PV_FAC * LL(CRP_IN),

где LL = нижняя граница диапазона.

PVPER_ON Вход переменной процессаTRUE(ИСТИНА)

Переменная процесса считывается с помощью системыаналоговых входов/выходов (PIWxxx) на вход PV_PER.

FALSE(ЛОЖЬ)

Переменная процесса считывается в формате числа сплавающей запятой на вход PV_IN.



При значениях, принятых по умолчанию, а именно: PV_FAC = 1.0 иPV_OFFS = 0.0, функция нормализации не выполняется.Эффективное (действующее) значение переменной процессапоступает с выхода PV.

Пример нормализации переменной процесса

Если в блоке FB 59 "TCONT_S" Вам необходимо ввести сигналуставки в виде относительной величины (%), а рабочий диапазонизмеряемых температур составляет от –20° до +85°С, исоответствующий измеренный сигнал приложен ко входу CRP_IN,Вы должны нормализовать (нормировать) диапазон измеряемыхтемператур, т.е. выразить его в относительных единицах (%).Ниже схематически показан пример такой нормализации -приведение диапазона измеряемых температур –20°…+85°С кдиапазону 0…100%:

Формирование сигнала ошибки

Разностный сигнал между уровнями сигнала уставки и переменнойпроцесса представляет собой сигнал ошибки (рассогласования) дообработки функцией "Deadband" ("амплитудный фильтр").При этом сигналы уставки и переменной процесса должны бытьвыражены в одних и тех же единицах измерения.



A5E00125039-01

Амплитудная фильтрация. Функция Deadband (DEADB_W)

Для подавления постоянных малых по амплитуде колебаний,возникающих в блоке FB 59 "TCONT_S", например, из-заквантования управляющей переменной при ШИМ-модуляции спомощью генератора импульсов (функция PULSEGEN), сигналошибки (рассогласования) обрабатывается функцией Deadband(DEADB_W) (амплитудный фильтр). Эффективное (действующее)значение сигнала ошибки поступает на выход функции, какпараметр ER.Если DEADB_W = 0.0, то функция Deadband не активна.



4.1.2 ПИ-алгоритм для регулятора пошагового управления

FB 59 "TCONT_S" работает без формирования сигналапозиционной обратной связи (см. схему на стр.4-6, раздел 4.2).Выходной сигнал И-компонента блока ПИ-регулятора исинтезированный сигнал позиционной обратной связирассчитываются и сравниваются с сигналом обратной связи, вкотором присутствует П-составляющая. Разностный сигналподается на трехуровневый элемент (THREE_ST) и генераторимпульсов (PULSEOUT), который формирует импульсыуправления клапаном. Настройкой порога срабатываниятрехуровневого элемента можно уменьшить частоту переключениясигнала управления.

Ослабление действия П-компонента при изменении сигнала уставки (PFAC_SP)

Чтобы предотвратить выброс за фронтом импульса (эффектперерегулирования), Вы должны ослабить действие П-компонента,используя "коэффициент П-компонента" или, фактически,"динамический коэффициент пропускания сигнала уставки"параметр (PFAC_SP). Вы можете непрерывно варьироватьзначения PFAC_SP в диапазоне 0.0…1.0, чтобы изменять влияниеП-компонента в зависимости от величины уставки:

• при PFAC_SP = 1.0 влияние П-компонента максимально приизменениях сигнала уставки;

• при PFAC_SP = 0.0 влияние П-компонента отсутствует приизменениях сигнала уставки.

При значении PFAC_SP < 1.0 можно уменьшитьперерегулирование, как в регуляторе непрерывного управления,если время прогона привода с мотором MTR_TM мало посравнению с параметром TA и отношение TU / TA меньше 0.2.Если MTR_TM достигает 20% от TA, то невозможно существенноеуменьшение эффекта перерегулирования.

Управление с предсказанием состояния (Feedforward control)

Сигнал от блока предсказания (Feedforward control) может бытьподан на вход DISV.

Сигнал управления ручного режима (LMNS_ON, LMNUP, LMNDN)

С помощью переключателя LMNS_ON Вы можете переключатьрежимы работы, выбирая ручной режим или автоматический. Вручном режиме привод и интегратор (INT) внутреннеустанавливаются в положение 0. При использовании параметровLMNUP и LMNDN привод может быть регулироваться междуположениями "Открыто" и "Закрыто". Таким образом, припереключении в автоматический режим возможен скачок сигналауправления. Из-за параметра GAIN текущий сигналрассогласования ведет к ступенчатому изменению уровнявнутренней управляющей переменной. Однако, интегральныйкомпонент привода приводит к отклику процесса в виде сигналапилообразной формы.



A5E00125039-01

4.2 Блок-схема

На следующей блок-схеме показан алгоритм вычисленияуправляющей переменной.

Интерфейс параметров пользователяИнтерфейс вызова FBИнтерфейс параметров пользователяинтерфейс вызова FB



4.3 Включение функционального блока FB 59 "TCONT_S"в программу пользователя

4.3.1 Вызов блока регулятора

Следующая схема показывает вызов управления в FBD:

FB TCONT_S должен вызваться с постоянным периодом. Чтобыобеспечить это, используйте OB циклического прерывания(например, OB35 для S7-300). Интерфейс блока обеспечиваетнаиболее важные параметры, которые позволяют Вам связатьблок с параметрами процесса, такими, например, как уставка(setpoint), переменная процесса и управляющая переменная

Вы можете также непосредственно подать на интерфейс блокаВашу переменную или переменную помехи.



A5E00125039-01

4.3.2 Время дискретизации регулятора CYCLE

Вы должны определить параметр CYCLE, задающий времядискретизации регулятора.Вы можете ввести этот параметр, используя утилиту назначенияпараметров.Параметр CYCLE должен быть равен периоду между двумявызовами (время цикла для ОВ циклического прерывания, включаявремя сканирования).

Практическое правило для назначения параметра регулятора CYCLE

Параметр CYCLE не должен превышать 10% величины расчетноговремени интегрирования (TI).В общем, чтобы достичь требуемой точности управления длярегулятора пошагового управления, Вы должны задавать длявремени дискретизации как можно меньшее значение, (см. нижечисленный пример).

Численный пример

Ниже представлена таблица с вариантом численных значенийпараметров для регулятора пошагового управления.

Требуемаяточность

GMTR_TM CYCLE =

MTR_TM*GКомментарий

0.5% 10 с 0,05 с

Время дискретизацииопределяется требуемойточностью регуляторапошагового действия.



4.3.3 Инициализация

Блок FB "TCONT_S" содержит программу инициализации, котораявыполняется при условии, что установлен входной параметр:COM_RST = TRUE (ИСТИНА).После выполнения программы инициализации входной параметрсбрасывается: COM_RST = FALSE (ЛОЖЬ).

Все другие выходы получают свои начальные значения.

Если необходима инициализация при перезапуске CPU,необходимо вызвать блок в OB100 с параметром COM_RST =TRUE (ИСТИНА).



A5E00125039-01


5 Освоение

Цель

Базируясь на следующем простом примере: "zEn01_13_STEP7__PID-Temp -> Pulse Controller", Вы сможете учиться управлять моделью термического процесса с помощью функционального блока FB 58 "TCONT_CP", выполняющего функции регулятора температуры, получать параметры ПИД-регулятора в интерактивном режиме.

Требования Должны быть выполнены следующие требования:

• Вы должны использовать станцию S7-300/400, состоящую из источника питания и процессора (CPU).

• На Вашем программаторе (PG) должна быть установлена

система STEP 7 (версии не ниже V5.1 SP 3).

• Программатор должен быть подключен к CPU.

Шаг Действие Результат

1 Создайте проект в оболочке SIMATIC Manager, выбрав опции: File (Файл) -> New (Создать)

Окно проекта появляется в оболочке SIMATIC Manager

2 Вставьте станцию SIMATIC 300 или 400 в соответствии с аппаратно частью -

3

Сконфигурируйте Вашу станцию в HW config, установите время цикла в приоритетном классе циклического прерывания ОВ35, равное 20 мс

-

4

Скопируйте программу импульсного регулятора из образца проекта zEn01_13_STEP7__PID-Temp в Вашу станцию

Программа готова для загрузки в CPU

5 Выберите Вашу программу и скопируйте ее в CPU, выбрав опции: PLC -> Download (Загрузить)

-


Настройка регулятора с помощью пользовательского интерфейса назначения параметров Шаг Действие Результат

1

Откройте утилиту назначения параметров двойным щелчком на экземпляре DB DB_TCONT_CP в SIMATIC Manager

Открывается утилита назначения параметров

2 Выберите команду меню: Controller Tuning (Настройка регулятора)

Открываются утилита Curve Recorder (Запись графика) и первый диалог Wizard-программы (Мастер настройки)

3 Включите утилиту Curve Recorder (Запись графика), убедитесь, что управляющая переменная и переменная процесса стабильны и нажмите Next (Далее)

Открывается диалог "Selecting the Controller Type" ("Выбор типа регулятора")

4 Задайте "PID parameters" ("ПИД-параметры") и нажмите Next (Далее)

Открывается диалог "Selecting the Type of Process Excitation" ("Выбор способа возбуждения процесса")

5

Задайте "Tune by approaching the operating point with a setpoint step change" ("Настройка приближением к рабочей точке с помощью задания скачка уставки") и нажмите Next (Далее)

Открывается диалог "Process Excitation" ("Возбуждение процесса")

6 Задайте значение для рабочей точки: 70, значение разности для управляющей переменной: 80 и нажмите Next (Далее)

Открывается диалог "Status and Result of the Tuning" ("Состояние и результат настройки")

7 После появления информации о завершении настройки нажмите Close (Закрыть)

Закрываются утилита Curve Recorder (Запись графика) и Wizard-программа (Мастер настройки)

Теперь Вы можете протестировать параметры регулятора, задав значение ступенчатого изменения уставки или помеху в процессе.

Задание ступенчатого изменения сигнала уставки Шаг Действие Результат

1 Откройте из меню Options (Опции) утилиту Curve Recorder (Запись графика)

Открывается окно Curve Recorder (Запись графика)

2 Откройте из меню Options (Опции) диалог Commissioning (Отладка)

Открывается диалог Commissioning (Отладка)

3 Задайте значение скачка уставки: 90 и нажмите Send (Переслать)

В окне утилиты "Запись графика" наблюдается резкое изменение уровня уставки

4 Проследите картину стабилизации отклика переменной процесса и управляющей переменной

-

Задание ступенчатого изменения сигнала уставки Шаг Действие Результат

1 Откройте в SIMATIC Manager таблицу переменных VAT_LoopControl Открывается таблица переменных

2 Задайте значение помехи: 30 в параметр "DB_PROC_P".DISV

В окне утилиты "Запись графика" наблюдается изменение временной характеристики переменной процесса

3 Проследите картину стабилизации отклика переменной процесса и управляющей переменной

-


Переключение между режимами: "Ручной режим" / "Автоматический режим"

Шаг Действие Результат

1 В диалоге Commissioning (Отладка) переключите режим на "Ручной" и нажмите Send (Переслать)

В окне утилиты "Запись графика" уровень управляющей переменной остается неизменным

2 Установите другое значение управляющей переменной для ручного режима

В окне утилиты "Запись графика" уровень управляющей переменной ушел на новое значение

3 Переключите режим на "Автоматический" и нажмите Send (Переслать)

В окне утилиты "Запись графика" Вы можете наблюдать работу регулятора в автоматическом режиме

Переключение между ПИД- и ПИ- параметрами Шаг Действие Результат



2

Откройте в SIMATIC Manager таблицу переменных VAT_StructPar и щелкните по Variable Monitor (Мониторинг переменных).

-

3

В опции "PID/PI Parameter Setting" ("Установка ПИ-/ПИД-параметров") в диалоге Commissioning (Отладка) выберите PI (ПИ) параметры и нажмите Download (Загрузить)

В таблице переменных VAT_StructPar Вы можете наблюдать как параметры PI_CON преобразуются в действующие параметры

4

В опции "PID/PI Parameter Setting" ("Установка ПИ-/ПИД-параметров") в диалоге Commissioning (Отладка) выберите PID (ПИД) параметры и нажмите Download (Загрузить)

В таблице переменных VAT_StructPar Вы можете наблюдать как параметры PID_CON преобразуются в действующие параметры




Загрузка и сохранение параметров регулятор Шаг Действие Результат



2

Откройте в SIMATIC Manager таблицу переменных VAT_StructPar и щелкните по Variable Monitor (Мониторинг переменных).

-

3

В опции "Saved PID and control zone parameters" (Сохраненные ПИД-параметры и параметры диапазона управления") и нажмите Download (Загрузить)

В таблице переменных VAT_StructPar Вы можете наблюдать, как параметры, сохраненные в PAR_SAVE, преобразуются в действующие параметры

4 Измените значения действующих параметров, чтобы определить потом, что их значения были перенесены

-

5

В опции "PID and control zone parameters" (ПИД-параметры и параметры диапазона управления") и нажмите Save (Сохранить)

В таблице переменных VAT_StructPar Вы можете наблюдать, как действующие параметры преобразуются в параметры PAR_SAVE




6 Образцы регуляторов температуры

6.1 Введение Краткий обзор

Данный раздел содержит образцы исполняемых приложений регуляторов температуры FB 58 "TCONT_CP" и FB 59 "TCONT_S" с моделями процессов

Данные примеры регуляторов расположены в папке: ...\STEP7\EXAMPLES.

Требования

Для работы с образцами регуляторов должны быть выполнены следующие требования:

• Вы должны использовать станцию S7-300/400, состоящую из

источника питания и процессора (CPU).

• На Вашем программаторе (PG) установлена система STEP 7

(версии не ниже V5.1 SP 3).

• Программатор подключен к CPU.

Подготовка образцов к работе

1. Откройте проект образца zEn01_13_STEP7__PID-Temp в папке ...\STEP7\EXAMPLES с помощью SIMATIC Manager (программа-проводник) и скопируйте его в Вашу папку проекта с соответствующим именем (File > Save As). Используйте опции меню: View > Details для отображения полной информации.

2. Вставьте станцию в Ваш проект, чтобы согласовать

конфигурацию Вашего аппаратного обеспечения.

3. Выберите программу-образец и скопируйте ее в станцию. 4. Сконфигурируйте Ваше оборудование с помощью HW Config

(утилита конфигурирования аппаратуры).

5. Сохраните конфигурацию оборудования и загрузите его в CPU.

6. Загрузите папку блока в CPU.


Программные блоки образцов регуляторов

Образцы регуляторов написаны на STL. Вы можете просматривать их непосредственно в LAD/STL/FBD редакторе. В этом редакторе, выберите опции меню View > Display (Вид > Отображение) с видами "Symbolic Representation" ("Символическое представление"), "Symbol Selection" ("Выбор символа") и "Comment" ("Комментарий"). Если у Вас достаточно пространства на экране, Вы можете также отобразить экран "Symbol Information" ("Информация").

Использование образцов регуляторов

Программные блоки образцов регуляторов включают в себя таблицы объявления переменных (VAT). С помощью VAT Вы сможете просмотреть и изменить значения переменных. С помощью утилиты curve recorder (запись графиков) из состава интерфейса пользователя для назначения параметров Вы сможете также проверять переходные характеристики регуляторов.

Адаптация образцов регуляторов

Вы можете использовать программные блоки образцов регуляторов непосредственно в качестве программ пользователя, однако, данные образцы не настроены для работы с реальными процессами.


6.2 Образец с блоком FB 58 "TCONT_CP" (импульсный регулятор)

Образец импульсного регулятора содержит простой контур управления, включающий в себя блок регулятора температуры FB 58 "TCONT_CP" и блок модели процесса PROC_P. Регулятор сконфигурирован как импульсный регулятор. Блок PROC_P представляет собой модель процесса с задержкой времени 3-го порядка и с двоичным входом управления.

Ниже схематически представлен контур управления для рассматриваемого образца регулятора.

Структура программы Блок регулятора и блок процесса вызываются в блоке

циклического прерывания с периодом 20 мс. Менее динамичный каскад регулятора вызывается с периодом CYCLE = 400 мс. Для достижения требуемой точности PER_TM > CYCLE: PER_TM = 1 c.

Когда запускается блок OB100, устанавливаются начальные биты

регулятора и блока процесса. Генератор импульсов для управления вызывается в блоке OB100.


Блок процесса с моделью зоны нагрева Блок процесса содержит модель типичного термического процесса,

которая может соответствовать управляемому нагреву в некоторой зоне: в зоне нагрева экструдера, термопластавтомата, установки для отжига или отдельно взятой печи.

Ниже показана блок-схема блока модели процесса PROC_P.

Параметр Комментарий Описание

HEAT_P Импульс нагрева Двоичный входной сигнал для нагревателя

DISV Переменная помехи

GAIN Усиление процесса

TM_LAG1 Временная задержка 1



AMB_TEM Температура окружающей среды

OUTV Выходная переменная Температура зоны нагрева

Двоичный входной сигнал преобразуется в аналоговый сигнал в формате чисел с плавающей запятой (0 или 100). После добавления к этому сигналу переменной помехи и умножения на коэффициент усиления процесса полученное значение обрабатывается последовательно в трех элементах с задержкой времени 1-ого порядка. В заключение, к полученному значению добавляется значение температуры окружающего воздуха. Если регулятор инициализирован с параметром COM_RST = TRUE (ИСТИНА), выходная переменная принимает значение: OUTV = DISV*GAIN + AMB_TEM.


Управление оператора и мониторинг параметров регулятора

Вы можете управлять процессом, как оператор, посредством таблицы переменных VAT_LoopControl, которая показана на представленном ниже снимке экрана.


Регулятор может быть переключен в ручной режим посредством переключателя MAN_ON. Введенное вручную значение может быть установлено в параметре MAN. После "теплого" перезапуска CPU, регулятор находится в ручном режиме с выключенным нагревателем. Если Вы хотите настраивать регулятор, установите бит TUN_ON и задайте значение уставки в параметр SP. Вы можете контролировать процесс настройки по состоянию параметра PHASE. Результат настройки может быть считан в словах состояния STATUS_H и STATUS_D.

Использование образца регулятора в работе

Чтобы использовать образец регулятора в работе, выполните следующие пункты: 1. Скопируйте образец регулятора в CPU. 2. В утилите HW Config установите время цикла 20 мс для OB35.

Если ошибка времени (time error) происходит на уровне циклического прерывания, Вы должны увеличить время цикла. В этом случае модель будет менее динамичной. Когда Вы управляете реальным процессом, время цикла OB35 должно соответствовать времени дискретизации CYCLE_P или CYCLE для DB_PROC_P. Ниже на снимке экрана иллюстрируется процесс настройки регулятора на основе FB58:

Здесь изображен процесс настройки регулятора при нагревании от температуры окружающего воздуха 20°C до рабочей точки (70°C). После чего ступенчатое изменение уровня уставки обрабатывалось в режиме с диапазоном управления. В новой рабочей точке 90°C регулятор был настроен снова посредством возбуждения процесса "негативным" уровнем управляющей переменной.

Переменная процесса Уставка




6.3 Образцы с блоком FB 58 "TCONT_CP"

(регуляторы с генератором импульсов с малым временем дискретизации)

Два образца, описанные здесь, идентичны образцу "импульсного регулятора", описанному в разделе 6.2. Единственное различие заключается в механизме вызовов, который будет описан ниже. Блок FB 58 "TCONT_CP" содержит механизм, который позволяет вести обработку каскада регулятора с интенсивными вычислениями в нем, и настройку, вызов которой должен быть перемещен в OB1 или ОВ с большим периодом циклического прерывания (например, OB32: цикл = 1 с). Вы можете использовать этот механизм, если Ваш CPU перегружен, и Вам необходима высокая точность и, следовательно, необходимо уменьшить CYCLE_P до CYCLE. • Образец импульсного регулятора "Pulse controller OB35, OB1" подходит для работы с S7-300, так как здесь доступен только один уровень циклического прерывания.

Следующие данные показывают вызов блока с генератором импульсов с малым временем дискретизации на S7-300:

• Образец импульсного регулятора "Pulse controller OB35, OB32" подходит для работы с S7-400, так как здесь доступны несколько уровней циклического прерывания.

Следующие данные показывают вызов блока с генератором импульсов с малым временем дискретизации на S7-400:

(свободный цикл) (цикл = 20 мс)

(цикл = 1 с) (цикл = 20 мс)


6.4 Образец с блоком FB 58 "TCONT_CP" (регулятор непрерывного управления)

Образец регулятора непрерывного управления содержит простой контур управления, включающий в себя блок регулятора температуры FB 58 "TCONT_CP" и блок модели процесса PROC_C. Регулятор сконфигурирован как регулятор непрерывного управления. Блок PROC_C представляет собой модель процесса с задержкой времени 3-го порядка и с аналоговым входом управления.


Структура программы

Блок регулятора и блок процесса вызываются в блоке OB35 с периодом циклического прерывания 100 мс.

Когда запускается блок OB100, устанавливаются начальные биты регулятора и блока процесса.

Блок процесса с моделью зоны нагрева Блок процесса содержит модель типичного термического процесса,

которая может соответствовать управляемому нагреву в некоторой зоне: в зоне нагрева экструдера, термопластавтомата, установки для отжига или отдельно взятой печи.

Ниже показана блок-схема блока модели процесса PROC_С.


Параметры


INV Входная переменная Значение управляющей переменной регулятора








После добавления к аналоговому входному сигналу переменной помехи и умножения на коэффициент усиления процесса полученное значение обрабатывается последовательно в трех элементах с задержкой времени 1-ого порядка. В заключение, к полученному значению добавляется значение температуры окружающего воздуха. Если регулятор инициализирован с параметром COM_RST = TRUE (ИСТИНА), выходная переменная принимает значение: OUTV = (INV + DISV)*GAIN + AMB_TEM.


Регулятор может быть переключен в ручной режим посредством переключателя MAN_ON. Введенное вручную значение может быть установлено в параметре MAN. После "теплого" перезапуска CPU, регулятор находится в ручном режиме с выключенным нагревателем. Если Вы хотите настраивать регулятор, установите бит TUN_ON и задайте значение уставки в параметр SP. Вы можете контролировать процесс настройки по состоянию параметра PHASE. Результат настройки может быть считан в словах состояния STATUS_H и STATUS_D.


Чтобы использовать образец регулятора в работе, выполните следующие пункты: 1. Скопируйте образец регулятора в CPU. 2. В утилите HW Config установите время цикла 100 мс для

OB35, если оно не установлено по умолчанию. Если ошибка времени (time error) происходит на уровне

циклического прерывания, Вы должны увеличить время цикла. В этом случае модель будет менее динамичной. Когда Вы управляете реальным процессом, время цикла OB35 должно соответствовать времени дискретизации CYCLE DB_TCONT_CP и DB_PROC_С.

3. Для запуска процесса настройки регулятора установите TUN_DLMN = 20%.

Ниже на снимке экрана иллюстрируется процесс настройки

регулятора на основе FB58 "TCONT_CP":

Здесь изображен процесс настройки регулятора при нагревании от температуры окружающего воздуха 20°C до рабочей точки (60°C). После чего уровень уставки изменяется с 60°С до 85°С, при этом обозначения находятся внутри "диапазона управления". Выброс управляющей переменной может быть устранен уменьшением значения PFAC_SP с величины 0.8 до 0.6.





6.5 Образец с блоком FB 59 "TCONT_S" (регулятор пошагового управления)

Образец регулятора пошагового управления содержит простой контур управления, включающий в себя блок ПИ-регулятора пошагового управления и блок модели процесса PROC_S. Блок PROC_S представляет собой модель процесса с задержкой времени 3-го порядка и с интегрирующим приводом.


Структура программы

Блок регулятора и блок процесса вызываются в блоке OB35. Когда запускается блок OB100, устанавливаются биты перезапуска

регулятора и блока процесса. Блок процесса с моделью зоны нагрева Блок процесса содержит модель процесса с задержкой времени 3-

го порядка, составленной из последовательности элементов с задержкой времени 1-го порядка. Для термических процессов с задержкой времени 2-го порядка один элемент берется с большой задержкой, второй - берется с малой задержкой времени и третий элемент вычеркивается из рассмотрения (TM_LAG1 = 10 * TM_LAG2 and TM_LAG3 = 0 с).

Ниже показана блок-схема блока модели процесса PROC_S.


Параметры


INV_UP Входная переменная вверх

INV_DOWN Входная переменная вниз



MTR_TM Время прогона привода

LMNR_HLM Верхний предел сигнала от привода

LMNR_LLM Нижний предел сигнала от привода


TM_LAG2 Временная задержка 2 Для термических процессов: TM_LAG1 = (10�100) * TM_LAG2

TM_LAG3 Временная задержка 3 Для термических процессов: TM_LAG3 = 0



LMNR Сигнал позиционной обратной связи

QLMNR_HS Сигнал о верхней позиции привода

QLMNR_LS Сигнал о нижней позиции привода

В зависимости от входных сигналов INV_UP и INV_DOWN сигнал позиционной обратной связи LMNR рассчитывается с помощью интегратора. Сигнал позиционной обратной связи LMNR имеет задаваемые пределы LMNR_HLM и LMNR_LLM, при нарушении которых устанавливаются сигнальные биты: QLMNR_HS и QLMNR_LS соответственно. После добавления переменной помехи и умножения на коэффициент усиления процесса полученное значение обрабатывается последовательно в трех элементах с задержкой времени 1-ого порядка. В заключение, к полученному значению добавляется значение температуры окружающего воздуха. Если регулятор инициализирован с параметром COM_RST = TRUE (ИСТИНА), выходная переменная принимает значение: OUTV = (INV + DISV)*GAIN + AMB_TEM.


Регулятор может быть переключен в ручной режим посредством переключателя LMNS_ON. После "теплого" перезапуска CPU, регулятор находится в ручном режиме. Если установлен бит LMNS_ON, состояние выходов QLMNUP и QLMNDN в ручном режиме Вы можете контролировать на входах LMNUP и LMNDN соответственно.


Чтобы использовать образец регулятора в работе, выполните следующие пункты: 3. Скопируйте образец регулятора в CPU. 4. В утилите HW Config установите время цикла 20 мс для OB35. Если ошибка времени (time error) происходит на уровне

циклического прерывания, Вы должны увеличить время цикла. В этом случае модель будет менее динамичной. Когда Вы управляете реальным процессом, время цикла OB35 должно соответствовать времени дискретизации FB 59 "TCONT_S".

Ниже на снимке экрана иллюстрируется процесс настройки

регулятора на основе FB59 "TCONT_S":

Здесь изображен процесс настройки регулятора. На первом этапе уровень уставки был изменен с 20°C до 36°C. При этом граница управляющей переменной не была достигнута, а выброс температурной характеристики составил 5°С (30%). После чего уровень уставки изменился с 36°С до 70°С, при этом выброс управляющей переменной достиг верхнего граничного значения. Это предотвращает выброс переменной процесса. Перерегулирование при малых изменениях сигнала уставки, может быть устранено уменьшением значения PFAC_SP (например, с величины 1.0 до 0.8).




PID Temperature control А - 1 ПИД-управление температурой A5E00125039-01

А Приложения

А.1 Технические условия

В следующих таблицах приведены требования к памяти для блоков регуляторов температуры:

Требования к загружаемой

памяти

Требования к рабочей памяти

Локальные данные Наименование

блока FB №.

байт байт байт

TCONT_CP FB 58 8992 8156 144

TCONT_S FB 59 2282 1966 64

Требования к загружаемой памяти

Требования к рабочей памяти Наименование

блока байт байт

Экземпляр DB для TCONT_CP 884 424

Экземпляр DB для TCONT_S 298 134

А - 2 PID Temperature control ПИД -управление температурой A5E00125039-01

А.2 Время выполнения

Время выполнения для CPU 314

Время выполнения для CPU 416

Наименование блока FB №. Конфигурация

мс мс

TCONT_CP FB 58 Регулятор непрерывного действия с типичными установками параметров

4.7 0.14

TCONT_CP FB 58

Регулятор непрерывного действия с типичными установками параметров плюс настройка регулятора

6.2 0.19

TCONT_CP FB 58 Обрабатывается только генератор импульсов 0.87 0.025

TCONT_S FB 59 Регулятор пошагового действия с типичными установками параметров

2.8 0.095

Условия измерения: CPU 314: 6ES7 314-1AE84-0AB0; 0.3 мс/kAW CPU 416: 6ES7 416-1XJ02-0AB0; 0.08 мс/kAW

PID Temperature control А - 3 ПИД -управление температурой A5E00125039-01

А.3 Назначение DB A.3.1 Экземпляр DB для FB 58 "TCONT_CP" Параметры:

Адрес Параметр Назна-чение Тип Диапазон

значений Началь-ное

значение Описание

0.0 PV_IN INPUT (Вход)

REAL Зависит от исполь-зуемых датчиков

0.0 Вход переменной процесса ("Process Variable In"). Начальное значение может быть установлено на данном входе или может быть подключена внешняя переменная процесса в формате чисел с плавающей запятой.

4.0 PV_PER INPUT (Вход)

INT 0 Вход переменной процесса от периферии ("Process Variable Peripheral"). Переменная процесса в формате периферийной системы I/O подается в регулятор на этот вход.

6.0 DISV INPUT (Вход)

REAL 0.0 Вход переменной помехи ("Disturbance Variable"). При управлении с прогно-зированием состояния переменная помехи подключается на данный вход.

10.0 INT_HPOS INPUT (Вход)

BOOL FALSE (ЛОЖЬ)

("Integral Action Hold in Positive Direction") Вход для блокирования выхода интегратора, работающего в прямом направлении (для этого на входе устанавливается "TRUE" (ИСТИНА)). При каскадной структуре системы управления такой вход первичного регулятора соединяется с выходом QLMN_HLM вторичного регулятора.

10.1 INT_HNEG INPUT (Вход)


("Integral Action Hold in Negative Direction") Вход для блокирования выхода интегратора, работающего в обратном направлении (для этого на входе устанавливается "TRUE" (ИСТИНА)). При каскадной структуре системы управления такой вход первичного регулятора соединяется с выходом QLMN_LLM вторичного регулятора.





12.0 SELECT INPUT (Вход)

INT 0 � 3 0 Выбор вызова ПИД -алгоритма и генератора импульсов: - SELECT = 0: регулятор вызывается на уровне прерывания с малым периодом следования; выполняются ПИД- алгоритм и функции генератора импульсов;

- SELECT = 1: регулятор вызывается в OB1; выполняются только функции ПИД-алгоритма;

- SELECT = 2: регулятор вызывается на уровне прерывания с малым периодом следования; выполняются только функции генератора импульсов;

- SELECT = 2: регулятор вызывается на уровне прерывания с большим периодом следования; выполняются только функции ПИД-алгоритма;

14.0 PV OUTPUT (Выход)


0.0 Переменная процесса ("Process Variable"). Действующее значение переменной процесса подается на одноименный выход: Process Variable.

18.0 LMN

OUTPUT (Выход)

REAL 0.0 Управляющая переменная ("Manipulated Variable"). Действующее значение управляющей переменной в формате числа с плавающей запятой подается на одноименный выход: Manipulated Variable.

22.0 LMN_PER

OUTPUT (Выход)

INT 0 Управляющая переменная в формате сигналов периферии ("Manipulated Variable Periphery"). Действующее значение управляющей переменной в формате сигналов периферии подается на одноименный выход: Manipulated Variable Periphery.

24.0 QPULSE

OUTPUT (Выход)


Выходной импульсный сигнал ("Output Pulse"). ШИМ-модулированное импульсное представление управляющей переменной на выходе: Output Pulse.





24.1 QLMN_ HLM

OUTPUT (Выход)


("High Limit of Manipulated Variable Reached") Значение управляющей переменной всегда ограничено верхним и нижним пределами. Сигнал на выходе QLMN_HLM показывает превышен ли верхний предел.

24.2 QLMN_ LLM

OUTPUT (Выход)


("Low Limit of Manipulated Variable Reached") Значение управляющей переменной всегда ограничено верхним и нижним пределами. Сигнал на выходе QLMN_LLM показывает нарушен ли нижний предел.

24.3 QC_ACT

OUTPUT (Выход)

BOOL TRUE (ИСТИНА)

"В следующем цикле будет работать регулятор непрерывного управления". Этот параметр показывает, будет или нет запущен при следующем вызове блока каскад регулятора непрерывного управления. (Только для случаев, когда выбран параметр SELECT = 0 или 1).

26.0 CYCLE

INPUT (Вход) / OUTPUT (Выход)

REAL ≥ 0.001 с 0.1 с Время дискретизации регулятора непрерывного управления ("Sample Time of Continuous Controller"). Параметр для ПИД-алгоритма. Рассчитывается функцией настройки в фазе Phase = 1, затем записывается в параметр CYCLE.

30.0 CYCLE_P


REAL ≥ 0.001 с 0.02 с Время дискретизации генератора импульсов ("Sample Time of Pulse Generator"). Параметр для каскада генератора импульсов. Рассчитывается функцией настройки в фазе Phase = 1, затем записывается в параметр CYCLE_P.

34.0 SP_INT



0.0 Внутреннее значение сигнала уставки ("Internal Setpoint"). Вход "Internal Setpoint" используется для задания уровня сигнала уставки.





38.0 MAN INPUT (Вход) / OUTPUT (Выход)

REAL 0.0 Управляющая переменная, введенная вручную ("Manual Value"). При автоматическом режиме корректируется до значения управляющей переменной.

42.0 COM_RST


BOOL

FALSE (ЛОЖЬ)

Полный перезапуск ("Complete Restart"). Если вход COM_RST установлен, выполняется программа инициализации.

42.1 MAN_ON


BOOL

TRUE (ИСТИНА)

Переключатель на работу в ручном рнжиме ("Manual Operation On"). Если параметр "Manual Operation On" установлен, то управляющая переменная, введенная вручную (MAN), устанавливается в качестве значения управляющей переменной.


Внутренние параметры




44.0 DEADB_W

INPUT (Вход)


0.0 Ширина полосы нечувствительности ("Dead Band Width"). Параметр амплитудного фильтра. Сигнал ошибки пропускается через этот фильтр.

48.0 I_ ITLVAL

INPUT (Вход)

REAL 0 � 100% 0.0 Начальное выходное значение И-компонента ("Initialization value of the integral action") Это значение подается на одноименный вход, чтобы во время перезапуска с COM_RST = TRUE (ИСТИНА) инициализировать И-компонент.

52.0 LMN_HLM

INPUT (Вход)

REAL ≥ LMN_ LLM

100.0 Верхнее предельное значение управляющей переменной ("manipulated variable high limit"). Управляющая переменная имеет верхний и нижний пределы.

56.0 LMN_ LLM

INPUT (Вход)

REAL ≤ LMN_ HLM

0.0 Нижнее предельное значение управляющей переменной ("manipulated variable low limit"). Управляющая переменная имеет верхний и нижний пределы.

60.0 PV_FAC

INPUT (Вход)

REAL 1.0 Коэффициент переменной процесса ("process variable factor"). Используется для адаптации диапазона переменной процесса (служит множителем для значения переменной процесса от периферии).

64.0 PV_OFFS

INPUT (Вход)

REAL 0.0 Смещение переменной процесса ("process variable offset"). Используется для адаптации диапазона переменной процесса (служит слагаемым для значения переменной процесса от периферии).

68.0 LMN_FAC

INPUT (Вход)

REAL 1.0 Коэффициент управляющей переменной ("manipulated variable factor"). Используется для адаптации диапазона управляющей переменной (служит множителем для значения управляющей переменной).





72.0 LMN_OFFS

INPUT (Вход)

REAL 0.0 Смещение управляющей переменной ("manipulated variable offset"). Используется для адаптации диапазона управляющей переменной (служит слагаемым для значения управляющей переменной).

76.0 PER_TM

INPUT (Вход)

REAL ≥ CYCLE 1.0 c Период следования импульсов ШИМ-модулированного управляющего сигнала ("Period Time"). Отношение PER_TM к значению времени дискретизации генератора импульсов определяет точность ШИМ-модуляции.

80.0 P_B_TM

INPUT (Вход)

REAL ≥ 0.0 c 0.02 c Минимальная длительность импульса или паузы ("minimum pulse or minimum break time"). Этот параметр имеет автоограничение: P_B_TM > CYCLE_P.

84.0 TUN_DLMN

INPUT (Вход)

REAL -100.0 � +100.0 %

20.0 Величина возбуждающего процесс ступенчатого изменения уровня уставки при настройке регулятора ("Delta Manipulated Variable for Process Excitation").

88.0 PER_MODE

INPUT (Вход)

INT 0, 1, 2 0 Режим периферии ("Periphery mode"). Переключатель режима I/O модуля для нормализации сигнала PV_PER в градусы на PV выходе: PER_MODE=0: стандарт; PER_MODE=1: климат; PER_MODE=2: ток / напряжение.

90.0 PVPER_ON

INPUT (Вход)

BOOL

FALSE (ЛОЖЬ)

Переключатель на значение переменной процесса от периферии ("process variable periphery") Для получения сигнала переменной процесса от системы I/O периферии, к ней нужно подключить PV_PER и установить PVPER_ON=TRUE (Истина)





90.1 I_ITL_ON

INPUT (Вход)


Включатель инициализации И-компонента ("Initialization of the Integral Action On"). На выходе И-компонента может быть установлено значение I_ITLVAL, если I_ITL_ON = TRUE (ИСТИНА)

90.2 PULSE_ON

INPUT (Вход)


Включатель генератора импульсов ("Pulse Generator On"). Если PULSE_ON = TRUE (ИСТИНА), генератор импульсов будет активизирован.

90.3 TUN_KEEP

INPUT (Вход)


Включатель режима настройки ("Keep Tuning On"). Режим регулятора можно переключить на автоматический, если только установить TUN_KEEP= FALSE (ЛОЖЬ)

92.0 ER

OUTPUT (Выход)


0.0 Сигнал ошибки (рассогласования) ("Error Signal"). Действующее значение сигнала ошибки (рассогласования).

96.0 LMN_P

OUTPUT (Выход)

REAL 0.0 Сигнал П-компонента ("Proportionality Component"). П-компонент, как составная часть блока ПИД-алгоритма, обрабатывает управляющую переменную.

100.0 LMN_I

OUTPUT (Выход)

REAL 0.0 Сигнал И-компонента ("Integral Component"). И-компонент, как составная часть блока ПИД-алгоритма, обрабатывает управляющую переменную.

104.0 LMN_D

OUTPUT (Выход)

REAL 0.0 Сигнал Д-компонента ("Derivative Component"). Д-компонент, как составная часть блока ПИД-алгоритма, обрабатывает управляющую переменную.





108.0 PHASE

OUTPUT (Выход)

INT 0, 1, 2, 3, 4, 5, 7

0 Индикатор фазы (этапа) в режиме автонастройки параметров регулятора. Текущая фаза настройки параметров индицируется на выходе Phase (0 � 7).

110.0 STATUS_H

OUTPUT (Выход)

INT 0 Состояние нагрева в режиме автонастройки. ("Status Heating of Self Tuning"). STATUS_H показывает диагностическое значение состояния поиска точки перегиба характеристики процесса во время нагрева.

112.0 STATUS_D

OUTPUT (Выход)

INT 0 Статус регулятора в режиме автонастройки. ("Status Controller Design of Self Tuning"). STATUS_D показывает диагностическое значение для регулятора во время нагрева.

114.0 QTUN_ RUN

OUTPUT (Выход)

BOOL 0 Индикатор "Процесс настройки в фазе Phase = 2)" Настраиваемая управляющая переменная обрабатывается, процесс настройки активен и находится в состоянии фазы Phase = 2 (определение точки перегиба на характеристике процесса)




значениеОписание

116.0 PI_CON

OUTPUT (Выход)

STRUCT

Параметры ПИ-регулятора

+0.0 GAIN

OUTPUT (Выход)

REAL %/физ.ед. 0.0 (ПИ-) Усиление (пропорциональное)

+4.0 TI

OUTPUT (Выход)

REAL ≥ 0.0 с 0.0 с (ПИ-) Время интегрирования (восстановления сигнала)

124.0 PID_CON

OUTPUT (Выход)

STRUCT

Параметры ПИД-регулятора

+0.0 GAIN

OUTPUT (Выход)

REAL 0.0 (ПИД-) Усиление (пропорциональное)

+4.0 TI

OUTPUT (Выход)

REAL ≥ 0.0 с 0.0 с (ПИД-) Время интегрирования (восстановления сигнала)

+8.0 TD

OUTPUT (Выход)

REAL ≥ 0.0 с 0.0 с (ПИД-) Время дифференцирования

136.0 PAR_ SAVE

OUTPUT (Выход)

STRUCT

Сохраненные параметры контроллера (В данной структуре сохраняются ПИД-параметры)

+0.0 PFAC_SP


REAL 0.0�1.0 1.0 Коэффициент пропорциональности (пропускания) сигнала уставки

+4.0 GAIN

OUTPUT (Выход)

REAL %/физ.ед. 0.0 Усиление

+8.0 TI


REAL ≥ 0.0 с

40.0 с Время интегрирования (восстановления сигнала)

+12.0 TD


REAL ≥ 0.0 с 10.0 с Время дифференцирования

+16.0 D_F

OUTPUT (Выход)

REAL 5.0 � 10.0

5.0 Коэффициент дифференцирования

+20.0 CON_ ZONE

OUTPUT (Выход)

REAL ≥ 0.0 100.0 Диапазон управления

+24.0 CONZ_ON

OUTPUT (Выход)


Включатель режима с диапазоном управления

162.0 PFAC_SP


REAL

0.0�1.0 1.0 Коэффициент пропорциональности (пропускания) сигнала уставки. PFAC_SP определяет влияние П-компонента при изменениях уровня уставки [0.0 � 1.0] : 1: влияние максимально0: влияние минимально

166.0 GAIN


REAL

%/физ.ед. 2.0 Усиление регулятора (пропорциональное). При использовании "-GAIN" наступает инверсия управления.





170.0 TI


REAL ≥ 0.0 с 40.0 с "Время восстановления" или "Время интегрирования" ("Reset Time"). Определяет переходную характеристику И-компонента.

174.0 TD


REAL ≥ 0.0 с 10.0 с "Время дифференцирования" ("Derivative Time") Определяет переходную характеристику Д-компонента.

178.0 D_F


REAL 5.0�10.0 5.0 "Коэффициент дифференцирования" ("Derivative Factor") Определяет временную задержку Д-компонента. D_F = TD / (Д-задержка)

182.0 CON_ ZONE



100.0 Диапазон управления ("Control Zone Width"). При работе в режиме "с диапазоном управления": - если сигнал ошибки выше его верхней границы в положительной области, значением управляющей переменной становится верхний предел LMN; - если сигнал ошибки ниже нижней границы диапазона в отрицательной области, значением управляющей переменной становится нижний предел LMN.

186.0 CONZ_ON



Включатель режима "с диапазоном управления". Если CONZ_ON =TRUE (ИСТИНА), то режим "с диапазоном управления" активизируется.

186.1 TUN_ON



Включатель режима автоматической настройки параметров процесса ("Self Tuning On"). Если TUN_ON =TRUE (ИСТИНА), то настройка активизирована.

186.2 TUN_ST



Сигнал запуска автоматической настройки ("Start Self Tuning"). Если уставка должна быть неизменной во время настройки в рабочей точке, то изменяют управляющую переменную на величину TUN_DLMN, если TUN_ST = TRUE (ИСТИНА).





186.3 UNDO_ PAR


BOOL

FALSE (ЛОЖЬ)

"Отменить изменение параметров регулятора" ("Undo Change of Controller Parameters"). Загрузка параметров PFAC_SP, GAIN, TI, TD, D_F, CONZ_ON и CON_ZONE из структуры данных PAR_SAVE (только в ручном режиме).

186.4 SAVE_PAR


BOOL

FALSE (ЛОЖЬ)

"Сохранить текущие параметры регулятора" ("Save Current Controller Parameters"). Запись параметров PFAC_SP, GAIN, TI, TD, D_F, CONZ_ON и CON_ZONE в структуру данных PAR_SAVE.

186.5 LOAD_PID


BOOL

FALSE (ЛОЖЬ)

Загрузка оптимальных ПИ-/ПИД-параметров ("Load Optimized PI/PID Parameters"). Загрузка GAIN, TI, TD в зависимости от состояния переключателя PID_ON или из структуры данных PI_CON или из PID_CON (только в ручном режиме).

186.6 PID_ON


BOOL

TRUE (ИСТИНА)

Переключатель конфигурации ПИ / ПИД ("PID Mode On "). На входе PID_ON задается конфигурация регулятора. • ПИД-регулятор: PID_ON = TRUE (ИСТИНА) • ПИ-регулятор: PID_ON = FALSE (ЛОЖЬ) Однако, возможно, что для некоторых процессов будет разработан ПИ-регулятор, несмотря на установку: PID_ON = TRUE (ИСТИНА)

188.0 GAIN_P

OUTPUT (Выход)

REAL

0.0 Усиление процесса (пропорциональное) ("Process Proportional gain". Для процессов типа I GAIN_P имеет тенденцию быть слишком низким.

192.0 TU

OUTPUT (Выход)

REAL

≥3*CYCLE 0.0 Временная задержка процесса ("Delay Time").





196.0 TA

OUTPUT (Выход)

REAL

0.0 Системная постоянная времени процесса ("Recovery Time"). Для процессов типа I TA имеет тенденцию быть слишком низким.

200.0 KIG

OUTPUT (Выход)

REAL

0.0 Максимальный коэффициент наклона характеристики PV при 100% изменении LMN ("Maximal Ascent Ratio of PV with 100% LMN Change"). GAIN_P = 0.01 * KIG * TA

204.0

N_PTN

OUTPUT (Выход)

REAL

1.01...10.0

0.0 "Порядок процесса" ("Process order"). Параметр определяет порядок задержки процесса. Нецелые значения также допустимы.

208.0

TM_LAG_P

OUTPUT (Выход)

REAL

0.0 Временная задержка модели [c] ("Time Lag of PTN Model"). (Практически значения только для N_PTN ≥ 2).

212.0

T_P_INF

OUTPUT (Выход)

REAL

0.0 Интервал времени от начала воздействия на процесс до точки перегиба характеристики [c] ("Time to Point of Inflection")

216.0

P_INF

OUTPUT (Выход)

REAL

Зависит от исполь-зуемых датчиков

0.0 Разность между уровнями сигнала PV в точке перегиба и в начальной точке PV0. ("PV at Point of Inflection � PV0").

220.0

LMN0

OUTPUT (Выход)

REAL

0...100%

0.0 Управляющая переменная в начале настройки ("Manipulated Var. at Begin of Tuning"). Среднее значение, определенное в фазе настройки Phase = 1.

224.0

PV0

OUTPUT (Выход)

REAL

Зависит от исполь-зуемых датчиков

0.0 Переменная процесса в начале настройки. ("Process Value at Begin of Tuning").

228.0

PVDT0

OUTPUT (Выход)

REAL

0.0 Скорость изменения сигнала переменной процесса в начале настройки [1/c] ("Rate of Change of PV at Begin of Tuning"). Всегда положительна (Sign adapted).





232.0

PVDT

OUTPUT (Выход)

REAL

0.0 Текущая скорость изменения сигнала переменной процесса ("Current Rate of Change of PV") [1/c]. Всегда положительна (Sign adapted).

236.0

PVDT_MAX

OUTPUT (Выход)

REAL

0.0 Максимальная скорость изменения сигнала переменной процесса [1/c] ("MAX. Rate of Change of PV"). Скорость в точке перегиба используется для расчета параметров TU и KIG. Всегда положительна. (Sign adapted).

240.0

NOI_PVDT

OUTPUT (Выход)

REAL

0.0 Коэффициент шума в PVDT_MAX [%] ("Ratio of Noise in PVDT_MAX "). Чем выше коэффициент шума, тем меньше точность параметров регулятора.

244.0

NOISE_PV

OUTPUT (Выход)

REAL

0.0 Абсолютное значение шума в переменной процесса ("Absolute Noise in PV"). Разница между максимальным уровнем и минимальным уровнем переменной процесса при настройке в фазе Phase = 1.

248.0

FIL_CYC

OUTPUT (Выход)

INT

1�1024 1 Число циклов для фильтра сглаживания ("NO of Cycles for Mean-value Filter). Переменная процесса усредняется на FIL_CYC циклах. При необходимости значение FIL_CYC автоматически увеличивается от 1 до 1024.





250.0

POI_CMAX

OUTPUT (Выход)

INT

2 Максимальное число циклов после точки перегиба характеристики процесса ("Maximal NO of Cycles after Point of Inflection"). Этот промежуток времени используется для нахождения следующей точки перегиба (другими словами, более подходящей) в присутствии шумов при измерении. Процесс настройки параметров считается законченным только по прошествии этого времени).

252.0

POI_CYCL

OUTPUT (Выход)

INT

0 Число циклов после точки перегиба характеристики процесса ("Number of Cycles after Point of Inflection").


А.3.2 Экземпляр DB для FB 59 "TCONT_S" Параметры:




0.0 CYCLE

INPUT (Вход)

REAL ≥ 0.001 с 0.1 с Время дискретизации регулятора пошагового управления ("Sample Time of Step Controller").

4.0 SP_INT

INPUT (Вход)


0.0 Внутреннее значение сигнала уставки ("Internal Setpoint"). Вход "Internal Setpoint" используется для задания уровня сигнала уставки.

8.0 PV_IN INPUT (Вход)


0.0 Вход переменной процесса ("Process Variable In"). Начальное значение может быть установлено на данном входе или может быть подключена внешняя переменная процесса в формате чисел с плавающей запятой.

12.0 PV_PER INPUT (Вход)

INT 0 Вход переменной процесса от периферии ("Process Variable Periphery"). Переменная процесса в формате периферийной системы I/O подается в регулятор на этот вход.

14.0 DISV INPUT (Вход)

REAL 0.0 Вход переменной помехи ("Disturbance Variable"). При управлении с прогно-зированием состояния переменная помехи подключается на данный вход.

18.0

LMNR_HS

INPUT (Вход)

BOOL

FALSE (ЛОЖЬ)

Сигнал "Верхняя крайняя позиция привода достигнута ("High Limit Signal of Repeated Manipulated Value"). Сигнал подключается на вход "Upper limit stop signal of the position feedback signal" (Сигнал верхнего ограничителя позиционной обратной связи). • LMNR_HS=TRUE: привод (клапан) в положении верхнего ограничителя.





18.1

LMNR_LS

INPUT (Вход)

BOOL

FALSE (ЛОЖЬ)

Сигнал "Нижняя крайняя позиция привода достигнута ("Low Limit Signal of Repeated Manipulated Value"). Сигнал подключается на вход "Lower limit stop signal of the position feedback signal" (Сигнал нижнего ограничителя позиционной обратной связи). • LMNR_LS=TRUE: привод (клапан) в положении нижнего ограничителя.

18.2

LMNS_ON

INPUT (Вход)

BOOL

TRUE (ИСТИНА)

Переключатель обработки выходного сигнала регулятора на ручной режим ("Manipulated Signals On")

18.3

LMNUP

INPUT (Вход)

BOOL

FALSE (ЛОЖЬ)

Управляющий сигнал, включающий генерацию ("Manipulated Signals Up") При обработке выходного сигнала регулятора в ручном режиме выходной сигнал QLMNUP подается на вход "manipulated signals up".

18.4

LMNDN

INPUT (Вход)

BOOL

FALSE (ЛОЖЬ)

Управляющий сигнал, включающий генерацию ("Manipulated Signals Down") При обработке выходного сигнала регулятора в ручном режиме выходной сигнал QLMNDN подается на вход "manipulated signals down".

20.0 QLMNUP

OUTPUT (Выход)

BOOL

FALSE (ЛОЖЬ)

Управляющий двоичный сигнал "Открыть". ("Manipulated Signal Up") При установке этого сигнала клапан будет открыт.

20.1 QLMNDN

OUTPUT (Выход)

BOOL

FALSE (ЛОЖЬ)

Управляющий двоичный сигнал "Закрыть". ("Manipulated Signal Down") При установке этого сигнала клапан будет закрыт.

22.0 PV OUTPUT (Выход)

REAL 0.0 Переменная процесса ("Process Variable"). Действующее значение переменной процесса подается на выход Process Variable.





26.0 ER

OUTPUT (Выход)

REAL 0.0 Сигнал ошибки (рассогласования) ("Error Signal"). Действующее значение сигнала ошибки (рассогласования).

30.0 COM_RST


BOOL

FALSE (ЛОЖЬ)

Полный перезапуск ("Complete Restart"). Если вход COM_RST установлен, выполняется программа инициализации.


Внутренние параметры




32.0 PV_FAC

INPUT (Вход)

REAL 1.0 Коэффициент переменной процесса ("process variable factor"). Используется для адаптации диапазона переменной процесса (служит множителем для значения переменной процесса от периферии).

36.0 PV_OFFS

INPUT (Вход)


0.0 Смещение переменной процесса ("process variable offset"). Используется для адаптации диапазона переменной процесса (служит слагаемым для значения переменной процесса от периферии).

40.0 DEADB_W

INPUT (Вход)

REAL ≥ 0.0 0.0 Ширина полосы нечувствительности ("Dead Band Width"). Параметр амплитудного фильтра. Сигнал ошибки пропускается через этот фильтр.

44.0 PFAC_SP

INPUT (Вход)

REAL

0.0�1.0 1.0 Коэффициент пропорциональности (пропускания) сигнала уставки. PFAC_SP определяет влияние П-компонента при изменениях уровня уставки [0.0 � 1.0] : 1: влияние максимально 0: влияние минимально

48.0 GAIN

INPUT (Вход)

REAL

%/физ.ед. 2.0 Усиление регулятора (пропорциональное). При использовании "-GAIN" наступает инверсия управления.

52.0 TI

INPUT (Вход)

REAL ≥ 0.0 с 40.0 с "Время восстановления" или "Время интегрирования" ("Reset Time"). Определяет переходную характеристику И-компонента.





56.0

MTR_TM

INPUT (Вход)

REAL ≥ CYCLE 30.0 с Время прогона привода ("Motor Actuating Time"). Параметр, равный времени прогона привода от одного крайнего положения до другого.

60.0

PULSE_TM

INPUT (Вход)

REAL ≥ 0.0 с 0.0 с Минимальная длительность импульса управления [c] ("Minimum Pulse Time").

64.0

BREAK_TM

INPUT (Вход)

REAL ≥ 0.0 с 0.0 с Минимальная длительность паузы между соседними импульсами [c] ("Minimum Break Time").

68.0 PER_MODE

INPUT (Вход)

INT 0, 1, 2 0 Режим периферии ("Periphery mode"). Переключатель режима I/O модуля для нормализации сигнала PV_PER в градусы на PV выходе: - PER_MODE=0: стандарт; - PER_MODE=1: климат; - PER_MODE=2: ток / напряжение.

70.0 PVPER_ON

INPUT (Вход)

BOOL

FALSE (ЛОЖЬ)

Переключатель на значение переменной процесса от периферии ("process variable periphery") Для получения сигнала переменной процесса от системы I/O периферии, к ней нужно подключить PV_PER и установить PVPER_ON=TRUE (Истина)


А.4 Список возможных сообщений в процессе настройки

STATUS_H Описание Рекомендации 0 По умолчанию или

новые параметры регулятора пока не обнаружены.

10000 Процесс настройки завершен и новые пригодные параметры регулятора найдены.

2xxxx Процесс настройки завершен, однако, новые параметры вызывают сомнение.

2xx2x Точка перегиба характеристики не достигнута (только для возбуждения процесса ступенчатым изменением сигнала уставки)

Если в регуляторе возникли автоколебания, нужно "ослабить" параметры регулятора и повторять испытания с уменьшенным скачком уровня управляющей переменной TUN_DLMN.

2x1xx Оценка ошибки (TU < 3*CYCLE) Уменьшить значение CYCLE и повторить испытание. Особый случай: PT1. Не нужно повторять испытаний. Можно "ослабить" параметры регулятора.

2x3xx Значение TU слишком велико. Повторить испытание при лучших условиях

21xxx Оценка ошибки N_PTN < 1 Повторить испытание при лучших условиях

22xxx Оценка ошибки N_PTN > 10 Повторить испытание при лучших условиях

3xxxx Процесс настройки прерван в фазе Phase = 1 по причине неоптимальных параметров регулятора

30002 Скачок уровня действующего значения управляющей переменной < 5%

Исправить величину скачка уровня управляющей переменной TUN_DLMN.



Если Вы прерываете процесс настройки на этапе Phase =1 или 2, то слово состояние STATUS_H будет устанавливаться в состояние 0. Слово состояния STATUS_D, тем не менее, продолжает показывать статус результата последнего выполненного регулятором вычисления. Чем выше значение слова состояния, тем выше порядок управляемого процесса, тем больше отношение NU / TA и "мягче" параметры регулятора.

STATUS_D Описание 0 Параметры регулятора не были рассчитаны.

110 N_PTN ≤ 1.5. Тип процесса I. Быстрый. 121 N_PTN > 1.5. Тип процесса I.

122 N_PTN = 1.9. Тип процесса I после Phase = 7. Предварительно N_PTN > 1.9

200 N_PTN > 1.9. Тип процесса II (промежуточный тип) 310 N_PTN ≥ 2.1. Тип процесса III. Быстрый. 320 N_PTN > 2.1. Тип процесса III.

PID Temperature control Б - 1 ПИД-управлени температурой A5E00125039-01

Б Аббревиатуры и акронимы

Аббревиатуры, акронимы Объяснение

BREAK_TM Minimum break time [s] Минимальное время паузы между импульсами [с]

COM_RST Restart Перезапуск

CON_ZONE Control zone width Ширина диапазона управления (при работе с контролем диапазона управляющей переменной)

CONZ_ON Activate control zone Включатель (сигнал включения) режима "с контролем диапазона управляющей переменной"

CYCLE Sampling time [s] Время дискретизации [c]

CYCLE_P Sampling time of the pulse generator [s] Время дискретизации генератора импульсов [c]

D_F Derivative factor Коэффициент дифференцирования

DEADB_W Deadband width Ширина полосы нечувствительности амплитудного фильтра

DISV Disturbance variable Переменная помехи

ER Error Сигнал ошибки (рассогласования)

FIL_CYC Number of cycles of the mean value filter Число циклов, на которых происходит усреднение сигнала (сглаживание)

GAIN Controller gain Усиление регулятора (коэффициент усиления)

GAIN_P Process gain Усиление процесса (коэффициент усиления)

I_ITL_ON Set I-action Включатель (сигнал включения) инициализации И-компонента

I_ITLVAL Initialization value for I-action Начальный уровень сигнала для инициализации И-компонента

INT_HNEG Block I-action in negative direction Блокировка работы И-компонента в реверсивном режиме

INT_HPOS Block I-action in positive direction Блокировка работы И-компонента в прямом режиме

KIG

Maximum process value rate of rise following a manipulated variable change from 0 to 100 % [1/s] Максимальная скорость роста переменной процесса при изменении управляющей переменной от 0 до 100-процентного уровня

LMN Value of the manipulated variable Значение управляющей переменной

LMN_D D-action Выходной сигнал Д-компонента

LMN_FAC Manipulated variable factor Коэффициент управляющей переменной

LMN_HLM Manipulated variable high limit Верхний предел управляющей переменной

LMN_I I-action Выходной сигнал И-компонента

LMN_LLM Manipulated variable low limit Нижний предел управляющей переменной

LMN_OFFS Manipulated variable offset Смещение управляющей переменной

Б - 2 PID Temperature control ПИД -управление температурой A5E00125039-01


LMN_P P-action Выходной сигнал П-компонента

LMN_PER Manipulated variable periphery Управляющая переменная, поступающая от системы I/O периферии.

LMN0 Manipulated variable at start of tuning Начальное значение управляющей переменной при настройке

LMNDN Actuating signal down Управляющий сигнал, включающий генерацию выходных сигналов QLMNDN

LMNR_HS Upper limit stop signal of the position feedback signal Сигнал о достижении приводом верхнего предела (сигналы позиционной обратной связи)

LMNR_LS Lower limit stop signal of the position feedback signal Сигнал о достижении приводом нижнего предела (сигналы позиционной обратной связи)

LMNS_ON Activate manual mode for actuating signals Включатель (сигнал включения) ручного режима формирования управляющей переменной

LMNUP Actuating signal up Управляющий сигнал, включающий генерацию выходных сигналов QLMNUP

LOAD_PID Load tuned PID parameters Загрузить ПИД-параметры, полученные при настройке

MAN Manual value Значение сигнала ручного режима управляющей переменной

MAN_ON Activate manual mode Включатель (сигнал включения) ручного режима управляющей переменной

MTR_TM Motor actuating time [s] Время прогона привода между крайними его положениями

N_PTN Process order Параметр "порядок процесса" определяющий задержку процесса.

NOI_PVDT Noise proportion in PVDT_MAX in % Коэффициент шума в процентах от PVDT_MAX

NOISE_PV Absolute noise in process value Абсолютная величина сигнала шума процесса

P_B_TM Minimum pulse/minimum break time [s] Минимальная длительность импульса/паузы [c]

P_INF Process value at point of inflection � PV0 Разность значений переменной процесса в точке запуска настройки и в точке перегиба

PAR_SAVE Saved PID controller parameters Структура данных для сохранения текущих параметров регулятора

PER_MODE Periphery mode Режим подключения системы I/O периферии

PER_TM Pulse repetition period [s] Период следования импульсов [c]

PFAC_SP Proportional factor for setpoint changes Коэффициент пропускания уставки;определяет влияние П-компонента.

PHASE Phase indicator for controller tuning Индикатор фазы процесса настройки параметров регулятора

PI_CON PI controller parameter Структура данных для сохранения параметров ПИ-регулятора

PID_CON PID controller parameter Структура данных для сохранения параметров ПИД-регулятора

PID_ON Activate PID mode Включатель (сигнал включения) режима ПИД-регулятора

POI_CMAX Maximum no. of cycles after the point of inflection Максимальное число циклов после достижения точки перегиба

POI_CYCL Number of cycles after the point of inflection Число циклов после достижения точки перегиба

PID Temperature control Б - 3 ПИД -управление температурой A5E00125039-01


PULSE_ON Activate pulse generator Включатель (сигнал включения) генератора импульсов

PULSE_TM Minimum pulse time [s] Минимальная длительность импульса управления [c]

PV Actual value Фактическое значение переменной процесса

PV_FAC Process value factor Коэффициент переменной процесса (для адаптации диапазона)

PV_IN Process value input Вход переменной процесса

PV_OFFS Process value offset Смещение переменной процесса (для адаптации диапазона)

PV_PER Process value periphery Вход переменной процесса от периферии

PV0 Process value at start of tuning Начальное значение переменной процесса при настройке

PVDT Current process value rate of rise [1/s] Текущая скорость возрастания переменной процесса [1/c]

PVDT_MAX Max. change of process value per second [1/s] Максимальная скорость возрастания переменной процесса [1/c]

PVDT0 Process value rate of rise at start of tuning [1/s] Начальное значение скорости возрастания переменной процесса при настройке [1/c]

PVPER_ON Activate process value periphery Включатель (сигнал включения) значения переменной процесса от периферии

QC_ACT Continuous controller action will be processed at the next call В следующем вызове блока будет активирован каскад регулятора непрерывного управления.

QLMN_HLM High limit of the manipulated variable reached Сигнал позиционной обратной связи: достигнута верхняя крайняя позиция привода.

QLMN_LLM Low limit of the manipulated variable reached Сигнал позиционной обратной связи: достигнута нижняя крайняя позиция привода.

QLMNDN Actuating signal down Двоичный сигнал управления приводом ("закрыть")

QLMNUP Actuating signal up Двоичный сигнал управления приводом ("открыть")

QPULSE Pulse output Выходной импульсный сигнал, ШИМ-модулированное импульсное представление управляющей переменной на выходе

QTUN_RUN Tuning active (phase 2) Процесс настройки активен и находится в фазе Phase = 2

SAVE_PAR Save current controller parameters Сохранить текущие параметры регулятора

SELECT Selection of the call for PID and pulse generator Выбор способа вызова для ПИД-блока и генератора импульсов.

SP_INT Internal setpoint Внутренняя уставка

STATUS_D Status controller design of the controller tuning Слово состояния с индикацией типа процесса

STATUS_H Status heating of the controller tuning Слово состояния с индикацией состояния настройки

T_P_INF Time to point of inflection [s] Интервал времени до точки перегиба характеристики регулятора [c]

Б - 4 PID Temperature control ПИД -управление температурой A5E00125039-01


TA Time response of the process (recovery time) [s] Системная постоянная времени процесса

TD Derivative time constant [s] Постоянная времени (время) дифференцирования [c]

TI Integral time constant or reset time [s] Постоянная времени (время) интегрирования [c]

TM_LAG_P Time constant of a PTN model [s] Постоянная времени PTN модели [c]

TU Time lag of the process (delay time) [s] Время запаздывания процесса (время задержки) [c]

TUN_DLMN Delta manipulated variable for process excitation Скачок управляющей переменной для возбуждения процесса

TUN_KEEP Keep tuning mode Включатель удержания режима настройки

TUN_ON Activate controller tuning Включатель (сигнал включения) процесса настройки

TUN_ST Start controller tuning Включатель процесса настройки способом "в рабочей точке".

UNDO_PAR Undo controller parameter change Отмена изменение параметров регулятора

PID Temperature control П - 1 ПИД-управление температурой A5E00125039-01

Предметный указатель C Controller example (Образец регулятора)�.........��.......6-1 Controller sampling time (Время дискретизации регулятора)��............��.2-18, 2-19 Controller tuning (Настройка регулятора) ..........................3-1 Controller tuning: improving (Настройка регулятора: улучшение) ....3-18 Controller tuning messages (Настройка регулятора: сообщения) .. A-22 Controller tuning phases (Настройка регулятора: фазы) ..............3-5 Controller tuning problems (Настройка регулятора: проблемы)......3-18 Controller tuning result (Настройка регулятора: результат)�...3-16 Controller tuning starting (Настройка регулятора: запуск)�.........3-12 Controller tuning stopping (Настройка регулятора: остановка)......3-17 Controller tuning strong heat coupling (Настройка регулятора: сильная тепловая связь) .....................3-25 Controller tuning weak heat coupling (Настройка регулятора: слабая тепловая связь) .......................3-26 Cooling (Охлаждение) ��...1-3 Cooling process (Процессы охлаждения) ��..��..1-3 CYCLE (Параметр СYCLE) ...................... 2-16, 2-19 CYCLE_P (Параметр CYCLE_P) ...............��. 2-19 D Disturbances (Помехи) �...............................................3-4 E Example with FB 58 "TCONT_CP" (Образец с блоком FB 58 "TCONT_CP") ��.��..6-1

F FB 58 "TCONT_CP" application (Применение FB 58 "TCONT_CP") �..........1-3 FB 58 "TCONT_CP block diagram (Блок-схема FB 58 "TCONT_CP") ��.......2-16 FB 58 "TCONT_CP block diagram error formation (Блок схема формирования сигнала ошибки в FB 58 "TCONT_CP) ..�...2-1 FB 58 "TCONT_CP block diagram PID algorithm (Блок схема ПИД-алгоритма в FB 58 "TCONT_CP")��..2-5 FB 58 "TCONT_CP block diagram saving and reloading controller parameters (Блок схема сохранения и перезагрузки параметров регулятора в FB 58 "TCONT_CP") ��............�2-11 FB 58 "TCONT_CP control zone (Диапазон управления в FB 58 "TCONT_CP") ��......2-8, 2-9 FB 58 "TCONT_CP controller sampling time (Время дискретизации регулятора в FB 58 "TCONT_CP") ��......2-18, 2-19 FB 58 "TCONT_CP controller tuning (Настройка регулятора на основе FB 58 "TCONT_CP") ��............3-1 FB 58 "TCONT_CP cooling process (Процесс охлаждения с FB 58 "TCONT_CP") �...��.........1-3 FB 58 "TCONT_CP deadband (Амплитудный фильтр в FB 58 "TCONT_CP") �..........��..2-4 FB 58 "TCONT_CP description (Описание FB 58 "TCONT_CP") �...........�1-3 FB 58 "TCONT_CP error formation (Формирование сигнала ошибки в FB 58 "TCONT_CP") ��............2-1, 2-3 FB 58 "TCONT_CP initialization (Инициализация FB 58 "TCONT_CP") .............��.. 2-22 FB 58 "TCONT_CP instance DB (Экземпляр DB для FB 58 "TCONT_CP") ...A-3 FB 58 "TCONT_CP integrator. (Интегратор в FB 58 "TCONT_CP") �.........2-6 FB 58 "TCONT_CP manipulated variable calculation (Расчет управляющей переменной в FB 58 "TCONT_CP") �.........��...2-8

П - 2 PID Temperature control ПИД -управление температурой A5E00125039-01

FB 58 "TCONT_CP manipulated variable limitation (Ограничение управляющей переменной в FB 58 "TCONT_CP") ......2-10 FB 58 "TCONT_CP manipulated variable normalization (Нормализация управляющей переменной в FB 58 "TCONT_CP") .....2-10 FB 58 "TCONT_CP manual value processing (ручной режим управляющей переменной в FB 58 "TCONT_CP") ...... 2-9 FB 58 "TCONT_CP PID algorithm (ПИД-алгоритм FB 58 "TCONT_CP")...... 2-5 FB 58 "TCONT_CP preparations (Подготовка FB 58 "TCONT_CP") ...........3-8 FB 58 "TCONT_CP process value format conversion (Преобразования формата переменной процесса в FB 58 "TCONT_CP") �........��..... 2-2 FB 58 "TCONT_CP process value normalization (Нормализация переменной процесса в FB 58 "TCONT_CP") ............2-2 FB 58 "TCONT_CP process value normalization, example (Пример нормализации переменной процесса в FB 58 "TCONT_CP") .............2-3 FB 58 "TCONT_CP process value options (Опции переменной процесса в FB 58 "TCONT_CP") �..........��..2-2 FB 58 "TCONT_CP pulse generator (Генератор импульсов в FB 58 "TCONT_CP") ........................... 2-13 FB 58 "TCONT_CP reloading controller parameters (Перезагрузка параметров регулятора FB 58 "TCONT_CP") .......... 2-11 FB 58 "TCONT_CP sampling time of the pulse generator (Время дискретизации генератора импульсов в FB 58 "TCONT_CP") .. ......2-19 FB 58 "TCONT_CP saving controller parameters (Сохранение параметров регулятора FB 58 "TCONT_CP")........... 2-11 FB 58 "TCONT_CP setpoint branch (Цепи сигнала уставки в FB 58 "TCONT_CP") ............................ 2-1 FB 58 "TCONT_CP structure outline (Структурная схема FB 58 "TCONT_CP") ................................1-3

FB 58 "TCONT_CP weakening the P action (Ослабление влияния П-компонента в FB 58 "TCONT_CP").�............................ 2-6 FB 59 "TCONT_S" ....................................... 1-4 FB 59 "TCONT_S" application (Применение FB 59 "TCONT_S")............... 1-4 FB 59 "TCONT_S" block diagram (Блок-схема FB 59 "TCONT_S") ................ 4-6 FB 59 "TCONT_S" deadband (Амплитудный фильтр в FB 59 "TCONT_S") ................................. 4-4 FB 59 "TCONT_S" description (Описание FB 59 "TCONT_S") .................. 1-5 FB 59 "TCONT_S" error formation (Формирование ошибки в FB 59 "TCONT_S") ...........................4-1, 4-3 FB 59 "TCONT_S" initialization (Инициализация FB 59 "TCONT_S") �..... 4-9 FB 59 "TCONT_S" instance DB (Экземпляр DB для FB 59 "TCONT_S") ..A-17 FB 59 "TCONT_S" PI step controller algorithm (ПИ-алгоритм регулятора пошагового действия FB 59 "TCONT_S"... 4-5 FB 59 "TCONT_S" process value conversion (Преобразование переменной процесса в FB 59 "TCONT_S") ...............�4-2 FB 59 "TCONT_S" process value normalization (Нормализация переменной процесса в FB 59 "TCONT_S") .................. 4-2 FB 59 "TCONT_S" process value options (Выбор переменной процесса в FB 59 "TCONT_S") �............................... 4-2 FB 59 "TCONT_S" sampling time (Время дискретизации регулятора в FB 59 "TCONT_S") .................................. 4-8 FB 59 "TCONT_S" setpoint branch (Цепи сигнала уставки в FB 59 "TCONT_S") .................................. 4-1 FB 59 "TCONT_S" Fine tuning in control mode (Точная настройка в режиме управления FB 59 "TCONT_S") ............... 3-22 G Getting Started (Освоение) .................................�............. 5-1

PID Temperature control П - 3 ПИД -управление температурой A5E00125039-01

I Instance DB for FB 58 "TCONT_CP" (Экземпляр DB для FB 58 "TCONT_CP") ��.............A-2 Instance DB for FB 59 "TCONT_S" (Экземпляр DB для FB 59 "TCONT_S") .��............A-13 Index (Предметный указатель) ��..��П-1 L Linearity (Линеаризация) .........................�.......... 3-3 M Messages during tuning (Измерения во время настройки) ........A-17 O Operating range (Рабочий диапазон).................��........ 3-3 P PI step controller algorithm (ПИ-алгоритм регулятора пошагового управления) ��......... 4-5 Process type checking (Проверка типа процесса)...............�.. 3-15 Product structure (Структура прикладного пакета) ............1-1 Pulse duration modulation (ШИМ-модуляция) .��.........................2-13 Pulse generator (Генератор импульсов) .........................2-13 PULSEGEN (Функция PULSEGEN)............................2-13 R Readme file (Файл Readme).........................��......1-2

S Sample for FB 58 "TCONT_CP" (Образец с FB 58 "TCONT_CP") ..� 6-7, 6-8 Sample for FB 59 "TCONT_S" (Образец с FB 59 "TCONT_S")...............6-12 Sampling time of the pulse generator (Время дискретизации генератора импульсов) ��.......2-19 Software installing (Инсталляция программ пакета) .............1-1 STATUS_H (Слово состояния STATUS_H)....�....... A-17 T Transient response (Переходная характеристика)......��.3-3


А Амплитудный фильтр FB 58 "TCONT_CP" ��.�........�.....2-3 Амплитудный фильтр FB 59 "TCONT_S" .............................................��.... �4-4 Б Блок схема ПИД-алгоритма FB 58 "TCONT_CP" ��2-4 Блок схема сохранения и перезагрузки параметров регулятора FB 58 "TCONT_CP" ...........2-11 Блок схема формирования сигнала ошибки ............2-1 Блок-схема FB 58 "TCONT_CP" ...........2-16 Блок-схема FB 59 "TCONT_S" ............... 4-6 В Время дискретизации генератора импульсов ��........�2-16 Время дискретизации генератора импульов FB 58 "TCONT_CP" ��...... 2-19 Время дискретизации регулятора FB 58 "TCONT_CP" .��2-18 Время дискретизации регулятора FB 59 "TCONT_S" ..............4-8 Г Генератор импульсов �........................2-13 Генератор импульсов FB 58 "TCONT_CP" ............................... 2-13 Д Диапазон управления FB 58 "TCONT_CP" ��...............2-8 И Измерения во время настройки ...........A-22 Инициализация FB 58 "TCONT_CP" .........��... 2-22 Инициализация FB 59 "TCONT_S" .................................. 4-9 Инсталляция программного пакета ........1-1 Интегратор FB 58 "TCONT_CP" ��..�.............2-6

Л Линеаризация .................................��... 3-3 Н Настройка регулятора ........................��3-1 Настройка регулятора FB 58 "TCONT_CP" ��..........3-1 запуск �....��.3-12 остановка ...��3-17 проблемы ..��.3-18 результат ��3-16 сообщения .. ��.A-22 улучшение .��3-18 фазы .........��...3-5 Нормализация переменной процесса в FB 58 "TCONT_CP"..��2-2 Нормализация переменной процесса в FB 59 "TCONT_S" ��................ 4-2 Нормализация управляющей переменной в FB 58 "TCONT_CP" ��...�2-10 О Образец с FB 58 "TCONT_CP" ��6-3 Образец с FB 59 "TCONT_S" ...........�.�.6-12 Образец с блоком FB 58 "TCONT_CP" ��.6-3 Ограничение управляющей переменной в FB 58 "TCONT_CP" ��.............2-10 Описание FB 58 "TCONT_CP" ��.�.......1-4 Описание FB 59 "TCONT_S" ........�......... 1-4 Выбор переменной процесса в FB 58 "TCONT_CP" ��...........2-2 Выбор переменной процесса в FB 59 "TCONT_S" ...��........................ 4-2 Освоение ...........................��.............. 5-1 Ослабление влияния П-компонента в FB 58 "TCONT_CP" ��...................... 2-6 Охлаждение ��..�...1-3 П Параметр CYCLE_P .............��..2-19 Параметр СYCLE ......................�. 2-18, 2-19 Перезагрузка параметров регулятора FB 58 "TCONT_CP" ��.......... 2-11 Переходная характеристика ........��...3-3 ПИ-алгоритм регулятора пошагового действия FB 59 "TCONT_S" . 4-5 ПИД-алгоритм FB 58 "TCONT_CP" �....... 2-5 Подготовка FB 58 "TCONT_CP" �..��...3-8

PID Temperature control П - 5 ПИД -управление температурой A5E00125039-01

Помехи �....................................��...3-4 Предметный указатель �..��..��.�П-1 Преобразование переменной процесса в FB 59 "TCONT_S" .............. 4-2 Преобразования формата переменной процесса в FB 58 "TCONT_CP" �.........2-2 Применение FB 58 "TCONT_CP" ...........1-3 Применение FB 59 "TCONT_S" .............. 1-4 Пример нормализации переменной процесса в FB 58 "TCONT_CP" .............2-3 Проверка типа процесса ..........�........ .3-15 Процесс охлаждения с FB 58 "TCONT_CP" �..........��..1-3 Процессы охлаждения ��..��.1-3 Р Рабочий диапазон .��....................... 3-3 Расчет управляющей переменной в FB 58 "TCONT_CP" �..�.......��...2-7 Ручной режим управляющей переменной в FB 58 "TCONT_CP" ....... 2-9 С Сильная тепловая связь ............�.......3-25 Слабая тепловая связь ...............�......3-26 Слово состояния STATUS_H .........�... A-22 Сохранение параметров регулятора с FB 58 "TCONT_CP" ........ 2-11 Структура прикладного пакета ............... 1-1 Структурная схема FB 58 "TCONT_CP"...1-3 Т Точная настройка в режиме управления FB 59 "TCONT_S" ............. 3-22 У Управление (образцы регуляторов)....�.6-1 Ф Файл Readme ...........................��......1-2 Формирование сигнала ошибки в FB 58 "TCONT_CP" �...........��.2-1 Формирование сигнала ошибки в FB 59 "TCONT_S" ........................ 4-1, 4-3

Функция PULSEGEN ...........................�.2-12 Ц Цепи сигнала уставки в FB 58 "TCONT_CP" ..............................2-1 Цепи сигнала уставки в FB 59 "TCONT_S" ....�..........................4-1 Ш ШИМ-модуляция .....................��....2-13 Э Экземпляр DB для FB 58 "TCONT_CP" �..........��.A-3 Экземпляр DB для FB 59 "TCONT_S" ��............A-17

pid temperature control 4 ПИД управление температурой 5 · 2013. 10....

Documents