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1、第五章常用功能块 PID 110 AO 110 现场总线 仪表1仪表2 在现场总线仪表中使用功能块 实现一个完整控制回路的例子 AI 110 PID 110 AO 110 现场总线 仪表1 仪表2 在现场总线仪表中使 用功能块实现一个完 整控制回路的例子 5 1 模拟输入块AI Analog Input Overview概述 模拟输入功能块通过通道号的选择 从转 换器块接收输入数据 并使其输出成为对 其他功能块可用的数据 见图5 1 示意图Schematic 描述 AI功能块通过CHANNEL参数连接到 转换器块 通道参数必须与下面的转 换器块参数相匹配 对TT302为 SENSOR TRAN
2、SDUCER NUMBE R参数 对IF302为TERMINAL NUMBER参 数 The CHANNEL parameter must be set to 1 one if the AI block is running in the LD302 and no configuration is necessary in the transducer block to connect it to the AI block 如果AI块在LD302中运行 CHANNEL参数必须设置为1 不必对 从转换块到AI块的连接进行组态 转换器的 标定 刻度 参数 XD SCALE将通道信号值对应为以 百分
3、数表示的 FIELD VAL参数 XD SCALE参数的工程单位索引及 量程必须与连接到AI功能块的传感 器相配 否则块报警将指示发生组态 错误 L TYPE参数决定转换器块传递的 数 值在功能块中如何被使用 它的 选项 是 Direct 直接 传感器块的数值直 接传递到PV 因此OUT SCALE参数 无用 Indirect 非直接 线性 PV值 是FIELD VAL值经OUT SCALE 转换过的 值 Indirect with Square Root 开 平方 PV值是FIELD VAL值的平 方根经OUT SCALE转换过的值 PV and OUT always have identi
4、cal scaling based on OUT SCALE PV和OUT总是具 有相同的刻度 是基于OUT SCALE的 LOW CUT参数是可选 的 特性 它用来消除流量传感器零附近的 噪声 LOW CUT参数在IO OPTS 位串中有相应的 Low cutoff 选项 如果选项位为真 则所有计算出 的 低于小信号切除值 LOW CUT 的输出将变为零 BLOCK ERR 块错误 The BLOCK ERR of the AI block will reflect the following causes AI块的块错 误将反映以下原因 Block Configuration Error
5、块组态错 误 the configuration error occurs when one or more of the following situations occur 当有下列情形发生时引 起组态错误 当CHANNEL或L TYPE参数有一个无 效值 当XD SCALE的工程单位或量程与转 换器块的传感器不匹配 当CHANNEL参数与HC组态 DFI302 不相容 Simulate Active 仿真激活 When the Simulate is active 当仿真激活时 Input Failure输入故障 I O module failure DFI302 I O模件故障 DFI
6、302 Out of Service中止服务 When the block is in O S mode 当块在O S模式 Supported Modes 支持模式 O S MAN and AUTO Status Handling状态处理 The AI block does not support cascade path Then The output status has not a cascade sub status AI块不支持串级路径 因此 输出状态 没有串级子状态 如初始化请求 确认等 When the OUT value exceeds the OUT SCALE range
7、and no worse condition exists in the block then the OUT status will be uncertain EU Range Violation 当OUT值 超出参数OUT SCALE规定的量程且功能块不 存在更坏的 条件时 OUT的状态为 不确定 违背工程单位量程 The following options from STATUS OPTS apply where Limited refers to the sensor limits see in the Function block options to more details ab
8、out each option 参数 STATUS OPTS适合下列选项 此处的极限 查阅传感器极限 见功能块选项有关每个 选项更详细 Propagate Fault Forward向前传递错误 Uncertain if Limited如果被限制 则为不确 定 BAD if Limited如果限制则为坏 Uncertain if Man mode如果是手动模式 则 为不确定 Legend图注 E Enumerated parameter枚举参数 na Admensional parameter无单位位串 RO Read only只读 D dynamic动态参数 N non volatile非易
9、失性的 S static静态参数 Gray Background Line灰底线 Custom Parameters定制参数 If BEHAVIOR parameter is Adapted 如果特性参数是合适的 The default value of CHANNEL is the lowest available number CHANNEL的 缺省值是最小的可用数字 The default value of L TYPE is direct L TYPE的缺省值是direct The required mode for writing is the actual mode regardl
10、ess the target mode OUT 需要写的模式是实际模式 不管目标模 式 OUT 例5 1 一个10m高的水箱 密度为 1000kg m3 变送器安装在罐下1m处 需 要将静压读数转换为米 如何以千帕为单 位设置XD SCALE 10m 0m 1m 10m 1m 解 水箱水位在0m处对应的静压 PL 1 1000 9 8 9 8KPa 水箱水位在10m处对应的静压 PU 11 1000 9 8 107 8KPa XD SCALE将设置为 EU100 107 8KPa EU0 9 8KPa 单位索引 1133 小数点 1 OUT SCALE将设置为 EU100 10 EU0 0 单
11、位索引 1010 小数点 1 小信号切除功能 小信号切除的目的是避免低流量导致的 高回路增益 低流量时切除信息可以使 读数更稳定 过程更好控制 调节器执行器对象 变送器 P Q 0 1970m3 h 0 10KPa Q m3 h P Q P P K Q2 Q K P 0 4KPa K Pa K Q P 低流量小信号切除功能 由LOW OUT参数实现 Q K P Qmax K Pmax Q Qmax P Pmax P Pmax Q Qmax 2 例5 2用差压变送器测量流量 如果 流量在0 1970m3 h 通过孔板产生 的差压变化为0 10KPa 若 XD SCALE设置为0 10KPa OU
12、T SCALE设置为0 1970m3 h LOW OUT设置为20 试求流 量低于何值时输出为0m3 h 对应 的差压是多少千帕 解 小流量切除值为 20 1970 394m3 h 根据 P Pmax q qmax 2 20 2 0 04 则小流量切除值对应的差压为 P 0 04 Pmax 0 04 10 0 4KPa 枚举参数 8位无符号二进制数可以有28 256个 有效枚举状态 位枚举参数 位枚举是指每个比特 位 都代表 一个含义 在任意时刻可以同时指 示n 位 个状态 而枚举参数在任 意时刻只能指示一个状态 5 2 控制块PID PID EPID PID Control Enhanced
13、 增强 PID Control Overview概述 The PID block offers a lot of control algorithms that use the Proportional integral and derivative terms PID功能块提供了比例 积分和微分形 式的算法控制 描述 PID算法是非迭代或ISA 国际标 准协会 算法 在这种算法体系 中 GAIN作用在PID的各项上 比例和积分作用在偏差上 微分 作用在PV上 功能块在自动模式 时 用户改变SP值将不会因微分 项引起输出量的突变 只要偏差存在 PID功能将对偏差进行积分运 算 即输出向减小偏差
14、方向移动 当主要过程 变量测量和次要过程变量测量的时间常数不同 时 如果需要 PID块可以构成串级 更详细 的看PV和SP运算章节 Direct and Reverse Acting正作用和 反作用 通过选项参数CONTROL OPTS中 的 Direct Acting 正作用 位来 设置选择控制的正反作用 如果 Direct acting 位为真 那么偏差为 PV减SP 即Error 误差 PV SP 如果 Direct acting 位为假 即选 择控制的反作用 那么偏差为SP 减 PV 即Error 误差 SP PV Direct acting 位的缺省值为假 0 即为控制的反作用 Fe
15、edforward Control前馈控制 PID功能块支持前馈算法 FF VAL 输入由外部提供 该值与控制回路中 的某些干扰成比例 此值FF SCALE 和OUT SCALE参数转换为输出刻度 此值与FF GAIN相乘后加到PID算 法的输出上 没有前馈的PI运算有前馈的PI运算 P控制器PI控制器PID控制器 IN ININ OUTOUTOUT 如果FF VAL的状态是坏的 最后的可 用值将被使用 当状态返回好时 FF VAL值的差值需与BIAS A M相减 以免输出变动 PID常数 GAIN Kp RESET Tr 和 RATE Td 是比例P 积分I 和微分 D运算的调整参数 其中G
16、AIN 是无 量纲数 RESET和RATE是用秒来 表示的时间常数 许多现有的控制 器有些或所有的参数是用相反值进 行调整的 例如 比例带 每分钟 重现次数 积分速率或积分强度 等 人机接口对这些参数 一般都 能适应用户的选择喜好 Bypass旁路 当旁路方式激活 SP值将不通过 PID计算直接转换为OUT的输出 当PV是坏的时 旁路使用在副串级 控制器 副PID 中 旁路使用的条件 CONTROL OPTS 中的 Bypass Enable 旁路使能 位必须是真 算 法 算 法 主PID 副PID OUTBKCAL OUT SP PV CAS IN PV SP CAS Auto BKCAL IN OUT 手动 自动 TRK VAL PIDAO OPERATOR ENTRY OUT 旁路参数ON OFF开关控制旁路切换 默认情况下 只有在块模式为Man 或O S才可以切换 一般地 当资源 块的FEATURES SEL中的 在自动 模式旁路的切换 位为真时 则允许 块的BYPASS开关也切换到自动模式 为了避免输出突变 旁路参数中 有ON OFF特殊处理方式 当旁路 开关切至ON时 SP
