PID水箱水位PLC控制

任务十二,水箱水位,PLC,控制,复 习,1,、,S7-200,系列,PLC,的中断事件包括三大类，它们分别是（）、（）的（）。,A,、通讯口中断,B,、,I,O,中断,C,、,时基中断,D,、顺序中断,答：,ABC,2,、,S7-200,系列,PLC,的中断事件通讯口中断、,I,O,中断和时基中断,其中最高优先等级属（），中间级属（），最低优先等级为（）。,A,、通讯口中断,B,、,I,O,中断,C,、,时基中断,D,、顺序中断,答：,ABC,3,、定时中断,0,的时间间隔存储在时间间隔寄存器,（）,中，定时中断,1,的时间间隔存储在时间间隔寄存器,（）,中。,A,、,SMB33,B,、,SMB34,C,、,SMB35,D,、,SMB36,答：,BC,4,、梯形图中中断连接,指令,可用（）表示。,A,、,B,、,C,、,D,、,答：,A,复 习,5,、梯形图中中断,允许指令,可用（）表示。,A,、,B,、,C,、,D,、,答：,D,水箱水位PLC控制,教学目标与任务,01,相关理论知识,02,训练任务,03,课堂练习,04,1.,掌握,PID,指令的功能及应用编程,2.,熟悉,S7-200,系列,PLC,的结构和外部,I/O,接线方法,3.,熟悉,STEP7-Micro/WIN,编程软件的使用方法,4.,熟悉水箱水位,PLC,控制工作原理和程序设计方法,【,教学目标,】,【,教学任务,】,练习,PID,指令的基本使用方法，能够正确编制水箱水位,PLC,控制程序,能够独立完成水箱水位,PLC,控制线路的安装,按规定进行通电调试，出现故障时，能根据设计要求独立检修，直至系统正常工作,教学目标与任务,相关理论知识,在工程实际应用中，当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型，而控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用,PID,控制技术最为方便。典型,PID,回路控制系统如图所示：,比例（P）控制,积分（I）控制,微分（D）控制,相关理论知识,1PID算法,其中：,KC,为比例系数，,PID,回路的增益，用来描述,PID,回路的比例调节作用；,M(t),为,PID,回路的输出，是时间函数，决定执行器的具体位置；,TI,为,PID,回路的积分时间，决定积分作用的强弱；,TD,为,PID,回路的微分时间，决定微分作用的强弱；,e,为,PID,回路的偏差（给定值,SP,和过程变量,PV,之差）；,Minital,为,PID,回路输出的初始值，即,e=0,时的阀位开度。,1,）连续系统,PID,算法,相关理论知识,1PID算法,其中：,Mn,为采样时刻,n,的回路输出计算值；,MPn,为采样时刻,n,的回路输出比例项值；,MIn,为采样时刻,n,的回路输出积分项值；,MDn,为采样时刻,n,的回路输出微分项值。,2）离散系统PID算法,相关理论知识,2PID控制回路参数表,相关理论知识,2PID控制回路参数表,表中偏移地址表示相对于参数表首地址的字节偏移量,n,。,9,个参数均为实型数据，分别占用,4,个字节存储单元，共,36,个字节的存储空间。,参数,2,、,4,、,5,、,6,、,7,的数值固定不变，可以在程序中预先设定并填入表中；参数,1,、,3,、,8,、,9,的数值具有实时性，必须在调用,PID,指令时才可以填入表中。,说明,相关理论知识,3PID指令格式及功能,LOOP,为,PID,调节回路号，可在,0-7,范围选取。为保证控制系统的每一条控制回路都能正常得到调节，必须为调节回路号,LOOP,赋不同的值，否则系统将不能正常工作。,TBL,为与,LOOP,相对应的,PID,参数表的起始地址。,CPU 212,、,CPU 214,无此指令。,说明,相关理论知识,4PID指令的使用,相关理论知识,手动工作方式是指不执行,PID,运算方式，自动工作方式是指周期性地执行,PID,运算方式。,PID,回路输入量转成,0.0,1.0,之间的标准化实数是指,CPU,从模拟量输入模块采集到的过程量都是实际的工程量，其幅度、范围和测量单位都会不同。在,PLC,内部进行数据运算之前，必须将这些值转换为无量纲的标准化格式，即,0.0,1.0,之间的标准化实数。标准化过程算式如下：,RS=RR/SP+E,其中,RS,是工程实际值的标准化值；,RR,是工程实际值的实数形式值；,SP,是最大允许值减去最小允许值，通常取,32 000,（对于单极性）和,64 000,（对于双极性）；,E,对于单极性值取,0,，对于双极性值取,0.5,。,4PID指令的使用,PID,调节指令编程举例,某电炉恒温控制系统，温度在,50,500,可调，现采用,PLC,的,PID,调节功能实现。系统采用,EM231,热电偶模块将热电偶检测到的温度实际值送入,PLC,的,AIW0,单元中，作为温度反馈信号；采用,EM232,模拟量输出模块将,PID,运算的结果输出到晶闸管调功器，实现电炉的恒温控制要求。,控制方案,（,1,）系统控制参数在开机前通过触摸屏设定给,PLC,的存储单元，具体对应单元如表所示。,（,2,）系统采用单极性方案,（,3,）,PID,参数表的首地址为,VD200,（,4,）采用中断的方式进行数据采样，中断服务程序编号为,INT_0,将触摸屏输入的温度设定值转换为双字整数,温度设定值,转换为实数,将触摸屏输入的增益值转换为双字整数,增益值转换为实数,将触摸屏输入的采样时间值转换为双字整数,采样时间值,转换为实数,将触摸屏输入的积分时间常数转换为双字整数,积分时间常数,转换为实数,将触摸屏输入的微分时间常数转换为双字整数,微分时间常数,转换为实数,温度控制,PID,调节主程序（转入触摸屏输入值）,温度设定值填表,增益值填表,采样设定值填表,积分时间常数填表,微分时间常数填表,PID,表的首地址为,VD200,温度控制,PID,调节主程序（填写,PID,运算周期）,设置定时中断间隔为,200ms,建立定时中断事件与中断子程序,0,连接，并允许该中断,全局开中断,温度控制,PID,调节子程序,SBR-0,（设置,PID,运算周期）,清累加器（异或指令）两个相同的字异或，运算结果各位均为,0,读入,EM231,将温度值转换到,PLC,内部的数字值,AIW0,（反馈量值）,将读入的温度值转换为实数,对读入的单极性温度值进行标准化处理,将标准化处理的温度值填入,PID,参数表（反馈量值）,温度控制,PID,调节中断子程序（采样温度反馈值）,取环路编号,0,，调用,PID,功能,将,PID,运算的结果转换为工程量,（逆标准化）,取整,将工程量输出给,AQW0,进行,D/A,转换,温度控制,PID,调节中断子程序（启动,PID,功能）,例：锅炉内蒸汽压力,PID,控制,:,为了生产需求，调节鼓风机的速度，使锅炉内蒸汽压力维持在,0.85,1.0MPa,，压力的大小由压力变送器检测，变送器压力量程,0,2.5MPa,，输出,DC,为,4,20mA,，过程变量值是压力变送器检测至的单极性模拟量，回路输出值也是一个单极性模拟量，用来控制鼓风机的速度。,PID控制回路参数表,训练任务：水箱水位PLC控制,水箱水位,PLC,控制：如图,2-55,所示，被控对象为保持一定压力的供水水箱，给定量为满水位的,75%,，控制量为水箱注水的调速电动机的调速，调节量是其水位（单极性信号），由水位计检测后经,A/D,转换送入,PLC,，,PLC,执行,PID,指令后以单极性信号经,D/A,转换送出，用于控制电动机的调速，使水箱水位实现恒定控制。,1.任务引入,训练任务：水箱水位PLC控制,1.任务引入,根据任务要求，根据任务要求，选定,PI,控制方式，给定参数值如表,3,所示，并且系统运行后先由手动控制电机，直到水位上升达到,75%,时，再通过输入点,I0.0,的置位切入自动状态。,2.任务分析,训练任务：水箱水位PLC控制,3.任务实施,1,）设备配置,连接导线若干,05,PC/PPI,电缆,04,装有,STEP7-Micro/WIN,编程软件的,PC,机,03,彩灯显示控制模块（,L1 L16,）,02,1,台,S7-200 CPU224XP PLC,01,训练任务：水箱水位PLC控制,3.任务实施,2）I/O分配及功能,训练任务：水箱水位PLC控制,3.任务实施,3）PLC接线示意图,训练任务：水箱水位PLC控制,水位控制主程序,首次扫描调用初始化子程序,I0.0,得电，将变频器接入电源,4）编写梯形图程序,填写,PID,参数表，设置给定水位值,75%,设置增益值,0.25,设置采样设定值为,0.1s,设置积分时间常数为,30min,设置微分时间常数为,0,，即关闭微分作用,设置定时中断时间间隔为,100ms,每次定时时间到调用中断程序,INT_0,全局开中断,水位控制子程序（初始化,PID,参数表，设置,PID,运算周期）,清累加器（异或指令）两个相同的字异或，运算结果各位均为,0,读入（采集）连接在模拟量通道,0,上的水位值（反馈量值）,将采集到的水位值转换为实数,对单极性的实数水位值进行标准化,将水位值的标准化结果填入,PID,参数表,水位控制中断服务子程序（读水位值）,若为自动方式，则调用,PID,功能，取环路编号,0,，,取,PID,运算结果的控制量，进行逆标准化（即转换为工程量）,取整（舍小数）,将工程量输出给模拟量输出通道,0,（,AQW0,）进行,D/A,转换,水位控制中断服务子程序（自动时启动,PID,运算）,清累加器,读入连接在模拟量通道,2,上的速度给定值，已备无扰动切换,将采集到的速度给定值转换为实数,对单极性的实数速度给定值进行标准化,对标准化后的手动速度给定值作为,PID,回路表的积分和,将标准化后的手动速度给定值作为,PID,回路表的输出值,取标准化后的水位值,将标准化后的水位值作为,PID,回路表中的反馈量前值,水位控制中断服务子程序（手动控制结果存,PID,参数表）,5）通电调试，验证是否符合设计要求,1,编写梯形图程序，编译后将编译好的梯形图程序下载到,PLC,中,2,启动,PLC,运行，调速电动机运行向水箱注水，水箱水位自动上升，当达到,75%,高度时，通过输入点,I0.0,的置位切入自动状态，维持水位在,75%,高度,3,梯形图程序编写中,PID,参数表初始化、,PID,参数标准化及归一化处理是否正确,3.任务实施,训练任务：水箱水位PLC控制,4,检修线路连接和梯形图程序，直至能够正常工作,课堂练习,1.练习任务,恒温箱PLC控制：恒温箱中装有一个电加热元件和一个制冷风扇，电加热元件和制冷风扇均只能工作在ON或OFF两种状态，即不能进行自动调节。要求恒温箱内温度恒定为50，且在25-100温度范围内可调,。,2.考核评价,结合学生完成的情况进行点评并给出考核成绩，展示学生优秀设计方案和程序，激发学生学习热情。,课堂练习,2.考核评价,thank you!,