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1、使用SFB 43/FB 43 PULSEGEN生成脉冲引言SFB 43 PULSEGEN (脉冲发生器)用于构建具有比例执行机构脉冲输出的PID控制器。文档 英文 STEP7 PID控制中提供了电子手册。应用使用SFB/FB PULSEGEN可以组态具有脉宽调制功能的PID两/三步控制器。该功能通常与连续控制器CONT_C结合使用。LMNPULSEGENINVCONT_C注意只有在以固定时间间隔调用块时，在控制块中计算的值才是正确的。为此，应该在周期性中断OB (OB30至OB38)中调用控制块。在CYCLE参数中输入采样时间。描述PULSEGEN功能通过脉宽调制将输入变量INV (= PID
2、控制器的操作值)转换为具有恒定周期的脉冲列，从而与输入变量的更新周期及必须在PER_TM中分配的周期相应。每周期脉冲宽度与输入变量成比例。分配给PER_TM的周期与SFB/FB PULSEGEN的处理周期不完全相同。PER_TM周期由若干个SFB/FB PULSEGEN处理周期组成，因此可以将每个PER_TM周期SFB/FB PULSEGEN调用的数量作为脉宽调制精度的衡量标准。tINVQPOS_P(LMN)05010010 tPER_TMPULSEGEN cycle305080(=CONT_C cycle)脉宽调制输入变量为30%、每个PER_TM有10个SFB/FB PULSEGEN调用的
3、含义如下： 前三次SFB/FB PULSEGEN调用(10次调用的30%)在QPOS输出为一 后七次SFB/FB PULSEGEN调用(10次调用的70%)在QPOS输出为零方框图#QPOS_PQNEG_PMAN_ONNEG_P_ONPOS_P_ONINVSYN_ON,STEP3_ON,ST2BI_ONPER_TM,P_B_TM,RATIOFAC01操作值的精度采样比率为1:10 (CONT_C调用与PULSEGEN调用之比)时，此实例中的操作值精度将限制在10%，换言之，设置的输入值INV只能在QPOS输出通过以10%为步长的脉冲宽度进行模拟。精度随每个CONT_C调用的SFB/FB PUL
4、SEGEN调用数的增加而增加。例如，如果调用PULSEGEN的频率是调用CONT_C频率的100倍，则获得的操作值范围的精度为1%。注意调用频率必须由用户进行设置。自动同步可以将脉冲输出与更新输入变量INV (例如，CONT_C)的块同步。这样可以确保输入变量更新的输出速度尽可能达到脉冲速度。脉冲发生器以与PER_TM周期相应的间隔判断输入值INV，并将该值转换为相应长度的脉冲信号。不过，由于INV通常是在较慢的周期性中断级别计算，脉冲发生器应在更新INV后尽快开始将离散值转换为脉冲信号。为此，该块可以执行下列步骤来同步周期的开始：如果INV发生变化且块调用不是发生在时期的前两个或后两个调用周
5、期，则执行同步。将重新计算脉冲宽度，并在下一周期与新时期一起输出。CYCLE ofPULSEGENt0tLMN = INV = 30.0 LMN = INV = 80.0 LMN = INV = 50.0CYCLE of CONT_CPER_TM PER_TM00 0 01 1 0 0 11 1 11 1 1 11 0 0 11. . . . . . .Period startSynchronizationdesof period startPULSEGEN detects: INV haschanged and the call is not inthe first or in the la
6、st twocycles of a period.PULSEGEN detects: INV haschanged to 80.0 or 50.0 andthe call is in the first or in thelast two cycles of the periodProcessing of PULSEGEN Processing of PULSEGEN in the first or inProcessing of CONT_CNo synchronizationrequiredthe last two cycles of the period可以在SYN_ON输入禁用自动同步
7、 (= FALSE)。注意随着新的周期的开始，将在同步后于脉冲信号中近似精确地模拟INV的原值(即LMN值)。模式根据分配给脉冲发生器的参数，可以组态具有三步输出或双极或单极两步输出的PID控制器。下表列出了可能模式的开关组合设置。切换模式 MAN_ON STEP3_ON ST2BI_ON三步控制 FALSE TRUE ANY具有双极控制范围的两步控制(-100%至 +100%)FALSE FALSE TRUE具有单极控制范围的两步控制(0% . 100 %)FALSE FALSE FALSE手动模式 TRUE ANY ANY三步控制 QPOS_P QNEG_P在三步控制模式下，激励信号可以具
8、有三种状态。将二进制输出信号QPOS_P和QNEG_P的值分配给执行机构的状态。下表提供了一个温度控制实例：执行机构输出信号 烘炉 关闭 冷却QPOS_P TRUE FALSE FALSEQNEG_P FALSE FALSE TRUE基于输入变量，采用某一特性曲线计算脉冲宽度。特性曲线的形状由最小脉冲或最小中断时间及比率因子定义。比率因子的正常值为1。曲线中的转折由最小脉冲或最小中断时间引起。最小脉冲或最小中断时间正确指定最小脉冲或最小中断时间P_B_TM可以防止频繁开/关，频繁开/关会缩短开关元件和执行机构的使用寿命。注意输入变量LMN处那些小绝对值会受到抑制，否则它们会生成较P_B_TM更
9、短的脉冲宽度。将生成比(PER_TM - P_B_TM)长的脉冲宽度的大输入值设置为100%或 -100%。 通过将输入变量(%)与周期时间相乘获得正脉冲或负脉冲的宽度。IPeriod time = 100INV PER_TM下图显示的是三步控制器的对称曲线(比率因子 = 1)。Duration ofthepos. pulse-100 %100 %PER_TMPER_TM - P_B_TMP_B_TMContinuous OffContinuous OnDuration of theneg. pulse非对称三步控制使用比率因子RATIOFAC可以更改正脉冲与负脉冲宽度的比率。例如，在热处理中
10、，这使得加热和冷却可以有不同的系统时间常数。比率因子还影响最小脉冲或最小中断时间。比率因子 1比率因子会缩短将输入变量与周期时间相乘所得到的正脉冲输出脉冲宽度。Dur. of negative pulse = 100INV PER_TMINV PER_TMRATIOFACDur. of positive pulse = 100 两步控制在两步控制中，只会将PULSEGEN的正脉冲输出QPOS_P连接到开/关执行机构。视所使用的操作值范围，两步控制器将具有双极或单极操作值范围。具有双极操作变量范围的两步控制(-100%至100%)Duration of the pos. pulse-100.0
11、% 100.0 %PER_TMPER_TM - P_B_TMP_B_TMContinuously OffContinuously On0.0 %具有单级操作变量范围的两步控制(0%至100%)Duration of the positive pulse100.0 %PER_TMPER_TM - P_B_TMP_B_TM0.0 %如果控制回路中的两步控制器的连接需要使用逻辑取反的二进制信号来激励脉冲，可在QNEG_P获得取反输出信号。执行机构脉冲 开 关闭QPOS_P TRUE FALSEQNEG_P FALSE TRUE两步/三步控制的手动模式在手动模式(MAN_ON = TRUE)下，无论I
12、NV为何值，均可使用信号POS_P_ON和NEG_P_ON设置三步或两步控制器的二进制输出。 控制 POS_P_ON NEG_P_ON QPOS_P QNEG_P三步控制 FALSE FALSE FALSE FALSETRUE FALSE TRUE FALSEFALSE TRUE FALSE TRUETRUE TRUE FALSE FALSE两步控制 FALSE ANY FALSE TRUETRUE ANY TRUE FALSE初始化SFB/FB PULSGEN有一个在输入参数COM_RST = TRUE时自动运行的初始化程序。所有信号输出都设置为0。故障信息不使用出错输出参数RET_VAL。
13、输入参数参数 数据类型 取值范围： 默认 描述INV REAL -100.0.100.0 (%) 0.0 INPUT VARIABLE将模拟操作值连接到输入参数输入变量。PER_TM TIME =20*CYCLE T#1s PERIOD TIME使用周期输入参数输入脉宽调制的恒定周期。它对应于控制器的采样时间。脉冲发生器采样时间与控制器采样时间的比率决定脉宽调制的精度。P_B_TM TIME = CYCLE T#0ms MINIMUM PULSE/BREAK TIME可以在输入参数最小脉冲或最小中断时间分配最小脉冲或最小中断时间。RATIOFAC REAL 0.1 .10.0 1.0 RATI
14、O FACTOR可以使用输入参数比率因子来改变负脉冲宽度与正脉冲宽度的比率。在热处理中，这使(例如)为加热和冷却补偿不同的时间常数(例如，在使用电加热和水冷却的工艺中)成为可能。STEP3_ON BOOL TRUE THREE STEP CONTROL ON启用三步控制输入参数可以激活此模式。在三步控制中，两个输出信号都处于激活状态。ST2BI_ON BOOL FALSE TWO STEP CONTROL FOR BIPOLAR MANIPULATED VALUE RANGE ON使用输入参数启用双极操作值范围的两步控制可以在双极操作值的两步控制模式和单极操作值范围的两步控制模式间进行选择。必
15、须设置参数STEP3_ON = FALSE。MAN_ON BOOL FALSE MANUAL MODE ON通过设置输入参数启用手动模式可以手动设置输出信号。POS_P_ON BOOL FALSE POSITIVE PULSE ON在采用三步控制的手动模式下，可以在输入参数启用正脉冲设置输出信号QPOS_P。在采用两步控制的手动模式下，QNEG_P始终设置为与QPOS_P反向。NEG_P_ON BOOL FALSE NEGATIVE PULSE ON在采用三步控制的手动模式下，可以在输入参数启用负脉冲设置输出信号QNEG_P。在采用两步控制的手动模式下，QNEG_P始终设置为与QPOS_P反向
16、。SYN_ON BOOL TRUE SYNCHRONIZATION ON通过设置输入参数启用同步，可以自动与更新输入变量INV的块同步。这样可以确保变化的输入变量的输出速度尽可能达到脉冲速度。COM_RST BOOL FALSE COMPLETE RESTART该块有一个在设置了COM_RST输入时自动执行的初始化程序CYCLE TIME = 1毫秒 T#10ms SAMPLING TIME块调用间的时间必须为常数。采样时间输入指定块调用之间的时间。注意输入参数的值在块中不受限制。不进行参数检查。输出参数参数 数据类型 值 默认 描述QPOS_P BOOL FALSE OUTPUT POSITIVE PULSE将在要输出脉冲时设置输出参数输出正脉冲。在三步控制中，此项始终为正脉冲。在两步控制中，QNEG_P始终设置为与QPOS_P反向
