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1、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 SMB33B SMB34 C SMB35D 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
2、许指令可用 表示 A B C D 答 D 水箱水位PLC控制 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
3、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 1 PID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 1 PID算法 其中 Mn为采
4、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 2 PID控制回路参数表 相关理论知识 2 PID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 3 PID指令格式及功能 LOOP为PID调节回路号 可在0 7范围选
5、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 CPU212 CPU214无此指令 说明 相关理论知识 4 PID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 R
6、S 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32000 对于单极性 和64000 对于双极性 E对于单极性值取0 对于双极性值取0 5 4 PID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
7、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VD20
8、0 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
9、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
10、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 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
11、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
12、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 3 任务实施 训练任务 水箱水位PLC控制 课堂练习 1 练习任务 2 考核评价 课堂练习 2 考核评价 thankyou
