Tài liệu Module mềm PID - Trường TCNKTCN Hùng Vương

Chia sẻ: Hung3007 Hung3007 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

181
lượt xem 28
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phần mềm Step7 cung cấp các module mềm PID để điều khiển các đối tượng có mô hình liên tục như lò, động cơ,mức... Đầu ra của đối tượng được đưa vào đầu vào của các bộ điều khiển qua các cổng vào tương tự của các module vào tương tự của Simantic s7-300/400. Để nắm rõ kiến thức hơn mời các bạn cùng tham khảo tài liệu Module mềm PID.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tài liệu Module mềm PID - Trường TCNKTCN Hùng Vương

Trường TCN KTCN Hùng Vương TT Cơ Điện Tử MODULE MỀM PID Những module mềm có trong Step7 Phần mềm Step7 cung cấp các module mềm PID để điều khiển các đối tượng có mô hình liên tục như lò, động cơ,mức… Đầu ra của đối tượng được đưa vào đầu vào của các bộ điều khiển qua các cổng vào tương tự của các module vào tương tự của Simantic s7- 300/400. Tín hiệu ra của bộ điều khiển có nhiều dạng và được đưa đến các cơ cấu chấp hành qua những module vào ra khác nhau như: Qua cổng ra tương tự của các module ra tương tự (AO) hoặc Qua các cổng ra số của module ra số(DO) hoặc Qua các cổng phát xung ra tốc độ cao Phụ thuộc vào cơ cấu chấp hành, người sử dụng có thể chọn module mềm PID tương thích . Ba module PID được tích hợp trong phần mềm Step7 phù hợp với ba kiểu cơ cấu chấp hành nêu trên, đó là: 1. Điều khiển liên tục với module mềm FB41(tên chính thức CONT_C) 2. Điều khiển bước với module mềm FB42(tên chính thức CONT_S) 3. Điều khiển kiểu phát xung với khối hàm hỗ trợ FB43(tên chính thức PULSEGEN) Chú ý: Khi sử dụng các hàm này cần khai báo trong OB35 ( khối OB ngắt theo chu kỳ) Ngoài ra Module mềm PID còn hỗ trợ thệm cho phần vẽ đồ thị với khối hàm FB58 "TCONT_CP" hỗ trợ cho hàm FB41 và FB59 "TCONT_S" I. ĐIỀU KHIỂN LIÊN TỤC VỚI FB41(CONT_C) Sơ đồ cấu trúc của module mềm được minh họa trong hình: FB41(CON_T) được sử đụng để điều khiển các quá trình kĩ thuật với các biến đầu vào và đầu ra tương tự trên cơ sở thiết bị khả trình Simantic. Trong khi thiết lập tham số, có thể tích cực hoặc không tích cực một số thành phần chức năng của bộ điều khiển PID sao cho phù hợp với đối tượng. K.Sư Trần Văn Hiếu Email: tranhieu.hungvuong@gmail.com 161 – 165 Nguyễn Chí Thanh, Phường 12, Quận 5
Trường TCN KTCN Hùng Vương TT Cơ Điện Tử Cấu trúc của module phần mềm FB41 “CON_C” Có thể sử dụng module mềm PID như một bộ điều khiển với tín hiệu chủ đạo đặt cứng ( fix setpoint) hoặc thiết kế một hệ thống điều khiển nhiều mạch vòng theo kiều điều khiển cascade. Những chức năng điều khiển được thiết kế trên cơ sở của luật điều khiển PID của bộ điều khiển mẫu với tín hiệu tương tự. Module mềm PID bao gồm tín hiệu chủ đạo SP_INT, tín hiệu ra của đối tựơng PV_PER , tín hiệu giả để mô phỏng tín hiệu ra của đối tượng PV_IN , các biến trung gian trong quá trình thực hiện luật và thuật điều khiển PID như PVPER_ON,P_SEL,I_SEL , D_SEL , MAN_ON….. Tín hiệu chủ đạo SP_INT được nhập dưới dạng số thực dấu phẩy động. K.Sư Trần Văn Hiếu Email: tranhieu.hungvuong@gmail.com 161 – 165 Nguyễn Chí Thanh, Phường 12, Quận 5
Trường TCN KTCN Hùng Vương TT Cơ Điện Tử Tín hiệu ra của đối tượng PV_PER:Thông qua hàm nội của FB41 có tên CRP_IN, tín hiệu ra của đối tượng có thể đựơc nhập dưới dạng số nguyên có dấu hoặc số thực dấu phẩy động. Chức năng của CRP_IN là chuyển đổi kiểu biểu diễn của PV_PER từ dạng số nguyên sang số thực dấu phẩy động có giá trị nằm trong khoảng -100 đến 100% theo công thức: Tín hiệu ra của CRP_IN = PV_PER*100/27648 Chuẩn hóa : chức năng của hàm chuẩn hóa PV_NORM tín hiệu ra của đối tượng là chuẩn hóa tín hiệu ra của hàm CRP_IN theo công thức Tín hiệu ra của PV_NORM=(tín hiệu ra của CRP_IN) * PV_FAC_OFF Hai tham trị khống chế giải giá trị cho phép của PV_NORM là PV_FAC và PV_OFF . Mặc định PV_FAC của hàm PV_NORM có giá trị bằng 1 và PV_OFF có giá trị bằng 0. Lọc nhiễu tác động trong lân cận điểm làm việc. Tín hiệu sai lệch là hiệu giữa tín hiệu chủ đạo và tín hiệu ra của đối tượng. Nó được tạo ra ngay trong FB41 và là đầu vào của khối DEADBAND hoặc của đối tượng mà có thể bỏ qua sự ảnh hưởng của nhiễu trong lân cận điểm làm việc ta chọn DEAD_W = 0 Chọn luật điều khiển trên module FB41 (CONT_C) Hình vẽ dưới mô tả thuật PID được thiết kế theo kiểu song song của 3 thuật điều khiển đơn lẻ : tỉ lệ P, tích phân I và vi phân D theo sơ đồ cấu trúc (sau khối DEADBAND) Chính vì cấu trúc song song như vậy nên ta có thể thông qua các tham trị P_SEL,I_SEL, hay D_SEL mà tích hợp các thuật điều khiển khác nhau từ bộ lấy mẫu như thuật điều khiển P , PI , PID Thuật điều khiển PID Đặt giá trị : Phần mềm cho phép chọn chế độ tự động ( automatic mode) hoặc chế độ bằng tay. Ở chế độ bằng tay các giá trị của các biến được chọn bằng tay . Bộ tích phân (INT) tự thiết lập chế độ K.Sư Trần Văn Hiếu Email: tranhieu.hungvuong@gmail.com 161 – 165 Nguyễn Chí Thanh, Phường 12, Quận 5
Trường TCN KTCN Hùng Vương TT Cơ Điện Tử LNM_LNM, P-DISV và bộ vi phân (DIF) tự động về 0. Điều đó đảm bảo cho việc chuyển chế độ từ thiết bị lập giá trị bằng tay về chế độ tự động không gây nên 1 biến đổi đột ngột nào đối với các biến đã được thiết lập giá trị bằng tay. Cũng có thể giới hạn cho các giá trị được thiết lập bằng tay nhờ hàm LMNLIMIT . Một bit cờ sẽ có giá trị logic bằng 1 khi biến vào có giá trị vượt qúa giới hạn đã chọn. Hàm LMN_MORM sẽ chuẩn hóa tín hiệu ra của hàm LMNLIMIT theo công thức : LMN_PER = LMN *27648/100 Ngòai ra nhiễu có thể được lọc trước bằng cách đưa qua đầu vào DISV Khởi động và thông báo lỗi : FB41 (CONT_C) có một chương trình con phục vụ cho việc khởi tạo lại tòan bộ hệ thống. Chương trình này được gọi khi tín hiệu vào COM_RST có giá trị logic bằng 1. Trong khi khởi tạo ,luật điều khiển tích phân được tự động thiết lập với giá trị khởi tạo I_ITVAL. Nếu luật điều khiển này được gọi theo ngắt thời gian, nó sẽ luôn làm việc với giá trị này. Tất cả các đầu ra khác được đặt giá trị mặc định . Khối FB41 (CONT_C) không có khả năng tự kiểm tra lỗi bên trong của module mềm PID . Mã báo lỗi RET_VAL không được sử dụng. Tham biến chính thức đầu vào: Khối FB41(CONT_C) có 26 tham biến chính thức đầu vào như sau: Kiểu Tầm Giá trị Mặc định Mô tả chức năng Biến dữ liệu COMPLETE RESTART COM_RST BOOL FALSE Khối có chức năng khởi tạo lại hệ thống hoàn tòan khi đầu vào”complete restart” đựơc thiết lập giá trị ON TRUE MANUAL VALUE logic MAN_ON BOOL TRUE Khi đầu vào “manual value on” có giá trị logic TRUE mạch vòng dk sẽ bị ngắt, các giá trị thiết lập bằng tay PROCESS VARIABLE PERIPHERAL ON PVPER_ON BOOL FALSE Khi đọc biến quá trình từ các cổng vào/ra đầu vào PV_PER phải được nối với các cổng vào/ra và đầu vào “process variable peripheral” có giá trị logic True K.Sư Trần Văn Hiếu Email: tranhieu.hungvuong@gmail.com 161 – 165 Nguyễn Chí Thanh, Phường 12, Quận 5
Trường TCN KTCN Hùng Vương TT Cơ Điện Tử PROPORTIONAL ACTION ON P_SEL BOOL TRUE Hoạt động của bộ dk PID có thể tích cực hoặc không tích cực từng phần riêng trong thuật dk PID , thuật dk tỉ lệ đc kích hoạt khi giá trị logic True được thiết lập tại cổng vào “proportional action on” INTEGRAL ACTION ON I_SEL BOOL TRUE Hoạt động của bộ dk PID có thể tích cực hoặc không tích cực từng phần riêng trong thuật dk PID , thuật dk tỉ lệ đc kích hoạt khi giá trị logic True được thiết lập tại cổng vào “proportional action on” INTEGRAL ACTION HOLD INT_HOLD BOOL FALSE Đầu ra của bộ điều khiển tích phân có thể bị đông lạnh (not use) khi thiết lập giá trị logic true cho đầu vào “intergral action hold” INITIALIZATION OF THE INTEGRAL I_ITL_ON BOOL FALSE ACTION Đầu ra của bộ đk tích phân có thể đựơc nối vào cổng vào I_ITL_VAL nếu như cổng vào “initialization of the intergral action on” có giá trị logic true DERIVATIVE ACTION ON D_SEL BOOL FALSE Hoạt động của bộ dk PID có thể tích cực hoặc không tích cực từng phần riêng trong thuật dk PID. Thuật dk vi phân được kích hoạt khi giá trị logic True được thiết lập tại cổng vào “derivative action on” SAMPLING TIME CYCLE TIME >= 1ms T#1s Thời gian lấy mẫu là khoảng thời gian không đổi giữa các lần khối được cập nhật. -100.0...100.0 INTERNAL SETPOINT SP_INT REAL (%) hoặc giá 0.0 Đầu vào “internal setpoint” được sử dụng để trị vật lý thíêt lập tín hiệu chủ đạo (tín hiệu mẫu) -100.0...100.0 PROCESS VARIABLE IN PV_IN REAL (%) hoặc giá trị 0.0 Giá trị khởi tạo có thể đặt ở đầu vào vật lý “process variable in” hoặc từ biến quá trình được nối với CPU thông qua cổng vào tương tự K.Sư Trần Văn Hiếu Email: tranhieu.hungvuong@gmail.com 161 – 165 Nguyễn Chí Thanh, Phường 12, Quận 5
Trường TCN KTCN Hùng Vương TT Cơ Điện Tử W#16#0000 PROCESS VARIABLE PERIPHERAL PV_PER WORD Biến quá trình được nối với CPU qua cổng vào tương tự -100.0...100.0 MANUAL VALUE MAN REAL (%) hoặc giá 0.0 Cổng vào “manual value” được sử dụng để trị vật lý đặt giá trị bằng các hàm giao diện GAIN REAL 2.0 PROPORTIONAL GAIN Đầu vào “proportional gain” được sử dụng để thiết lập hệ số tỉ lệ cho bộ điều khiển theo luật tỉ lệ RESET TIME TI TIME >= CYCLE T#20s Cổng vào “reset time” được sử dụng để thiết lập hằng số thời gian tích phân cho bộ dk tích phân DERIVATIVE TIME TD TIME >= CYCLE T#10s Cổng vào “derivate time” được sử dụng để thiết lập hằng số thời gian vi phân cho bộ dk vi phân TIME LAG OF THE DERIVATIVE TM_LAG TIME >= CYCLE/2 T#2s ACTION Thời gian tích cực của luật điều khiển vi phân được chon thông qua cổng vào “ time lag of the derivate action” >= DEAD BAND WIDTH DEADB_W REAL 0 (%) hoặc 0.0 Một vùng kém nhạy để xử lý tín hiệu sai giá trị vật lệch. Độ rộng của vùng kém nhạy được đặt lý thông qua cổng vào “dead band width” LMN_LIM MANIPULATED VALUE HIGH LIMIT LMN_HLM REAL 0 (%) hoặc 100.0 Giới hạn chế trên được thíêt lập bằng tay giá trị vật qua cổng vào “manipulated value high lý limit” -100 MANIPULATED VALUE LOW LIMIT LMN_LLM REAL LMN_LIM 0.0 Giá trị hạn chế dưới được thiết lập bằng tay (%) hoặc thông qua cổng vào “manipulated value giá trị vật low limit” lý K.Sư Trần Văn Hiếu Email: tranhieu.hungvuong@gmail.com 161 – 165 Nguyễn Chí Thanh, Phường 12, Quận 5
Trường TCN KTCN Hùng Vương TT Cơ Điện Tử PROCESS VARIABLE FACTOR PV_FAC REAL 1.0 Biến quá trình được nhân với một hệ số cho phù hợp với phạm vi qui định của biến này. Hệ số được chọn thông qua cổng vào “process variable factor” PROCESS VARIABLE OFFSET PV_OFF REAL 0.0 Biến quá trình được cộng với một lượng bù cho phù hợp với phạm vi qui định của biến này . Giá trị bù được chọn thông qua cổng vào “process variable offset” MANIPULATED VALUE FACTOR LMN_FAC REAL 1.0 Giá trị giới hạn được nhân với một hệ số cho phù hợp với phạm vi qui định của biến quá trình. Hệ số này được đặt qua cổng vào “manipulated value factor” MANIPULATED VALUE OFFSET LMN_OFF REAL 0.0 Giá trị giới hạn được cộng thêm một lượng bù cho phù hợp với phạm vi qui định của biến quá trình. Hệ số này được đặt qua cổng vào “manipulated value offset” -100.0...100.0 INITIALIZATION VALUE OF THE I_ITLVAL REAL (%) hoặc giá 0.0 INTEGRAL ACTION trị vật lý Giá trị đầu ra của bộ điều khiển tích phân có được thiết lập thông qua cổng vào “initialization value of the integral action”. -100.0...100.0 DISTURBANCE VARIABLE DISV REAL (%) hoặc giá 0.0 Khi điều khiển hệ thống bằng phương pháp trị vật lý feedforward thì một giá trị bù nhiễu được đặt thông qua cổng vào “disturbance variable”. Tham biến chính thức đầu ra: Khối FB41 (CONT_C) có 9 tham biến chính thức đầu ra như sau: Biến Kiểu dữ Tầm Giá trị Mặc định Mô tả liệu LMN REAL 0.0 MANIPULATED VALUE Giá trị được thiết lập bằng tay thông qua cổng “manipulated value” K.Sư Trần Văn Hiếu Email: tranhieu.hungvuong@gmail.com 161 – 165 Nguyễn Chí Thanh, Phường 12, Quận 5
Trường TCN KTCN Hùng Vương TT Cơ Điện Tử LMN_PER WORD W#16#0000 MANIPULATED VALUE PERIPHERAL Giá trị đầu ra thiết lập bằng tay theo kiểu biểu diễn phù hợp với các cổng vào/ra tương tự được chọn qua cổng ra the “manipulated value peripheral” QLMN_HLM BOOL FALSE HIGH LIMIT OF MANIPULATED VALUE REACHED Cổng ra “high limit of manipulated value reached” thông báo giá trị biến quá trình vượt quá giá trị giới hạn trên QLMN_LLM BOOL FALSE LOW LIMIT OF MANIPULATED VALUE REACHED Cổng ra “low limit of manipulated value reached” thông báo giá trị của biến quá trình nhỏ hơn giá trị giới hạn dưới LMN_P REAL 0.0 PROPORTIONAL COMPONENT Tín hiệu ra của bộ đk tỉ lệ được xuất qua cổng ra “proportional component” LMN_I REAL 0.0 INTEGRAL COMPONENT Tín hiệu ra của bộ đk tích phân được xuất qua cổng ra “intergral component” LMN_D REAL 0.0 DERIVATIVE COMPONENT Tín hiệu ra của bộ đk vi phân được xuất qua cổng ra “derivative component” PV REAL 0.0 PROCESS VARIABLE Tín hiệu quá trình được xuất qua cổng ra the “process variable” ER REAL 0.0 ERROR SIGNAL Tín hiệu sai lệch được xuất qua cổng ra “ error signal” II. ĐIỀU KHIỂN BƯỚC VỚI FB42 “ CONT_S” FB42 CONT_S được sử dụng trên cơ sở Simantic s7 300/400 để điều khiển các đối tượng kĩ thuật với đầu ra của bộ điều khiển là tín hiệu số. Tín hiệu ra số hoàn tòan thích hợp với các cơ cấu chấp hành kiểu tích phân. Trong khi thiết lập tham số, người thiết kế có thể tích cực hoặc không tích cực bộ đk PI bước cho phù hợp với yêu cầu của bài toán đk đặt ra. Có thể sử dụng module mềm FB42 CONT_S như một bộ đk theo luật PI với tín hiệu chủ K.Sư Trần Văn Hiếu Email: tranhieu.hungvuong@gmail.com 161 – 165 Nguyễn Chí Thanh, Phường 12, Quận 5
Trường TCN KTCN Hùng Vương TT Cơ Điện Tử đạo đặt trước hoặc có thể sử dụng nó trong mạch vòng đk phụ trong hệ thống thiết kế dựa trên nguyên tắc đk cascade. Chức năng của bộ đk phụ trong hệ thống thiết kế dựa trên nguyên tắc đk cascade. Chức năng của bộ đk này hoàn tòan tuân theo thuật đk PI với tín hiệu quá trình là tín hiệu tương tự và tín hiệu ra của bộ đk là tín hiệu số. Một phần trong các chức năng của module mềm này là đóng vai trò của một bộ đk PI có các giá trị tín hiệu đầu ra số đặt bằng tay. Làm việc ở chế độ này là bộ đk bước không cần đến tín hiệu hồi tiếp . Hình sau mô tả hoạt động của FB42 CONT_S Sơ đồ cấu trúc nguyên lý của module mềm FB42 “ CONT_S” K.Sư Trần Văn Hiếu Email: tranhieu.hungvuong@gmail.com 161 – 165 Nguyễn Chí Thanh, Phường 12, Quận 5
Trường TCN KTCN Hùng Vương TT Cơ Điện Tử Tín hiệu chủ đạo : được biểu diễn số thực dấu phảy động và được thiết lập từ cổng vào SP_INT Tín hiệu ra của đối tựơng : đựơc đưa thẳng từ cổng vào tương tự theo kiểu số nguyên hoặc được truyền sau khi đã biến đổi sang kiểu số thực dấu phảy động. Hàm CRP_IN có chức năng biến đổi giá trị truyền từ cổng vào tương tự sang kiểu số thực dấu phảy động trong khoảng từ -100% đến 100% theo công thức Tín hiệu ra của CRP_IN = PV_PER * 100/27648 Chuẩn hóa : chức năng của hàm PV_NORM là chuẩn hóa tín hiệu lấy từ đầu ra của hàm CRP_IN theo công thức Tín hiệu ra của PV_NORM = ( tín hiệu ra của CRP_IN) * PV_FAC + PV_OFF . Mặc định PV_FAC có giá trị bằng 1 và PV_OFF có giá trị bằng 0 . Lọc nhiễu tác động trong lân cận điểm làm việc: tín hiệu sai lệch là hiệu giữa tín hiệu chủ đạo và tín hiệu ra của đối tượng. Giống như FB41 , trong FB42 cũng có khối DEADBAND được thiết kế ngay sau tín hiệu sai lệch và trước phần điều khiển theo luật để lọc những dao động nhỏ quanh giá trị xác lập bằng cách tạo ra ở đó một vùng kém nhạy . Nếu giá trị DEADB_W=0 thì vùng kém nhạy không tồn tại. THUẬT ĐIỀU KHIỂN PI BƯỚC Khối hàm FB42 của module mềm PID làm việc không cần phải có tín hiệu hồi tiếp. Chức năng của luật I trong thuật đk PI và tín hiệu sai lệch được tính trong một bộ tích phân INT, sau đó so sánh với tín hiệu ra của bộ đk theo luật tỉ lệ như một giá trị hồi tiếp. Hiệu của phép so sánh này được đưa vào một rơ le ba vị trí có trễ Three_ST và đầu ra của rơ le này đk bộ phát xung ra PULSEOUT để đk cơ cấu chấp hành . Có thể giảm tần số đóng cắt của bộ đk bằng cách tạo ra vùng trễ khi chuyển vị trí của rơ le. Ngòai ra để giảm ảnh hưởng của nhiễu trong trường hợp đk không hồi tiếp, có thể lọc nhiễu cho hệ bằng cách đưa tín hiệu vào đầu vào DISV của bộ lọc nhiễu. KHỞI ĐỘNG VÀ THÔNG BÁO LỖI Hệ thống được khởi tạo lại hoàn tòan khi cổng vào COM_RST có giá trị bằng 1. Tất cả các cổng ra nhận giá trị mặc định. Khối hàm FB42 này không có khả năng tự kiểm tra lỗi bên trong. Nó không sử dụng cổng ra báo kiểu lỗi RET_VAL Tham biến chính thức đầu vào : Biến Kiểu dữ Tầm giá trị Mặc đinh Mô tả liệu K.Sư Trần Văn Hiếu Email: tranhieu.hungvuong@gmail.com 161 – 165 Nguyễn Chí Thanh, Phường 12, Quận 5
Trường TCN KTCN Hùng Vương TT Cơ Điện Tử COM_RST BOOL FALSE COMPLETE RESTART Module mềm được khởi tạo lại hoàn tòan khi ở cổng vào “complete restart” có giá trị logic bằng 1 LMNR_HS BOOL FALSE HIGH LIMIT OF POSITION FEEDBACK SIGNAL Tín hiệu “actuator at upper limit stop”được nối đến cổng vào “high limit of position feedback” . Cổng ra cơ cấu chấp hành sẽ bị cấm khi . LMNR_HS=TRUE LMNR_LS BOOL FALSE LOW LIMIT OF POSITION FEEDBACK SIGNAL Tín hiệu “actuator at lower limit stop”được nối đến cổng vào “low limit of position feedback signal” . Cổng ra cơ cấu chấp hành sẽ bị cấm khi LMNS_ON BOOL FALSE LMNR_LS=TRUE MANUAL ACTUATING SIGNALS ON Xử lý tín hiệu chấp hành chuyển sang chế độ bằng tay qua cổng vào “manual actuating signals on” LMNUP BOOL FALSE ACTUATING SIGNALS UP Tín hiệu ra QLMNUP được thiết lập qua cổng vào “actuating signals up” với các tín hiệu chấp hành bằng tay LMNDN BOOL FALSE ACTUATING SIGNALS DOWN Tín hiệu ra QLMNDN được thiết lập qua cổng vào “actuating signals down”. Với các tín hiệu chấp hành bằng tay PVPER_ON BOOL FALSE PROCESS VARIABLE PERIPHERAL ON Muốn đọc các tín hiệu quá trình từ các cổng vào/ra thì ở cổng vào “process variable peripheral on” phải có giá trị logic 1(cho phép đọc) CYCLE TIME >= 1ms T#1s SAMPLING TIME Khoảng thời gian giữ các lần gọi khối phải không cố định . Thời gian trích mẫu “sampling time” được thiết lập qua cổng vào “sampling time” SP_INT REAL _100.0100.0 0.0 INTERNAL SETPOINT (%) Tín hiệu chủ đạo được đặt qua cổng vào or phys. value “internal setpoint” 1) K.Sư Trần Văn Hiếu Email: tranhieu.hungvuong@gmail.com 161 – 165 Nguyễn Chí Thanh, Phường 12, Quận 5
Trường TCN KTCN Hùng Vương TT Cơ Điện Tử PV_IN REAL -100.0...100.0 0.0 PROCESS VARIABLE IN (%) hay phys.value 1) PV_PER WORD W#16#0000 PROCESS VARIABLE PERIPHERAL Biến quá trình theo kiểu biểu diễn số nguyên được truyền trực tiếp từ cổng vào/ra tương tự qua cổng vào “process variable peripheral” GAIN REAL 2.0 PROPORTIONAL GAIN Hệ số khuyếch đại của thuật P được đưa vô “proportional gain” TI TIME >= CYCLE T#20s RESET TIME Hằng số thời gian của luật tích phân I được đặt qua cổng “reset time” DEADB_W REAL -100.0...100.0 1.0 DEAD BAND WIDTH vào “dead (%) Vùng kém nhạy để xử lý tín hiệu sai lệch. Độ or phys. value rộng của vùng kém nhạy được đặt qua cổng 1) band width” PV_FAC REAL 1.0 PV_OFF REAL 0.0 PROCESS VARIABLE OFFSET Biến quá trình được cộng với một lượng bù cho phù hợp với phạm vi qui định của biến này. Giá trị bù được chọn thông qua cổng vào “process variable offset” PULSE_TM TIME >= CYCLE T#3s MINIMUM PULSE TIME Chu kì phát xung nhỏ nhất được đặt qua cổng vào “minimum pulse time” BREAK_T TIME >= CYCLE T#3s MINIMUM BREAK TIME M Thời gian cấm nhỏ nhất được đặt qua cổng vào “minimum break time” MTR_TM TIME >= CYCLE T#30s MOTOR ACTUATING TIME Khoảng thời gian cần thiết để cơ cấu chấp hành chuyển từ giới hạn dừng này sáng giới hanh dừng khác được đặt qua cổng vào “motor actuating time” K.Sư Trần Văn Hiếu Email: tranhieu.hungvuong@gmail.com 161 – 165 Nguyễn Chí Thanh, Phường 12, Quận 5
Trường TCN KTCN Hùng Vương TT Cơ Điện Tử DISV REAL -100.0..100.0 0.0 DISTURBANCE VARIABLE (%) or phys. Khi điều khiển hệ thống bằng phương value pháp feedforward thì một giá trị bù nhiễu 2) được đặt thông qua cổng vào “disturbance variable”. Tham biến chính thức đầu ra: Biến Kiểu dữ Tầm họat động Mặc định Mô tả liệu QLMNUP BOOL FALSE ACTUATING SIGNAL UP Cơ cấu chấp hành van được mở khi cổng ra “actuating signal up” được set QLMNDN BOOL FALSE ACTUATING SIGNAL DOWN Cơ cấu chấp hành van được đóng khi cổng ra “actuating signal down” set PV REAL 0.0 PROCESS VARIABLE Biến quá trình có thể được xuất qua cổng “process variable” ER REAL 0.0 ERROR SIGNAL Tín hiệu sai lệch có thể được xuất qua cổng “error signal” III. KHỐI TẠO HÀM XUNG FB43 “PULSEGEN” 1.Giới thiệu FB43 Khối hàm FB43 được sử dụng để tạo một bộ điều khiển PID với xung đầu ra cho cơ cấu chấp hành kiểu tỉ lệ. 2.Ứng dụng của FB43 FB43 có tác dụng hỗ trợ việc thiết kế một bộ điều khiển PID 2 hay 3 vị trí với bộ tạo xung theo nguyên tắc điều biên 3.Mô tả FB43 FB43 thường được sử dụng với FB41 để tạo ra một bộ điều khiển với đầu ra tín hiệu dạng xung.Nó biến đổi biến vào INV dạng số thực (thường là đầu ra LMN của module mềm PID) thành một dãy xung với chu kì cố định tương ứng với chu kì thời gian mà biến vào được update và giá trị chu kì này cần được gán tại PER_TM. Độ rộng xung của mỗi chu kì tỉ lệ với biến đầu vào.Chu kì gán cho PER_PM không được đồng nhất với chu kì được gọi của FB“PULSEGEN”.Khoảng thời gian PER_TM được tạo thành bằng vài chu kì FB43,nhờ đó số lần FB43 được gọi mỗi chu kì PER_TM là thước đo độ chính xác của khoảng thời gian điều chể xung. K.Sư Trần Văn Hiếu Email: tranhieu.hungvuong@gmail.com 161 – 165 Nguyễn Chí Thanh, Phường 12, Quận 5
Trường TCN KTCN Hùng Vương TT Cơ Điện Tử Một giá trị đầu vào INV=30 tức bằng 30% và 10 FB “PULSEGEN” gọi mỗi PER_PM nghĩa là: “1” ở cổng ra QPOS cho 3 lần gọi đầu của FB43(30% của 10) “0” ở cổng ra QPOS cho 7 lần gọi sau của FB43(70% của 10) Sơ đồ của FB43 “PULSEGEN” a.Độ chính xác của biến thao tác(Accuracy of the Manipulated Value): Với tỉ lệ lấy mẫu là 1:10(CONT_C gọi PULSEGEN) độ chính xác của giá trị biến thao tác ở ví dụ trên bị hạn chế tới 10% .Trong các trường hợp khác sự thiết lập giá trị đầu vào INV chỉ có thể được mô phỏng bằng độ rộng xung ở cổng ra QPOS trong những bước bằng 10% . Độ chính xác sẽ tăng lên nếu số lần FB43 được gọi mỗi lần FB41 được gọi tăng lên.Nếu FB43 được gọi,ví dụ hơn 100 lần so với CONT_C,thì độ chính xác của giá trị biến thao tác sẽ là 1%. Chú ý:Tần số gọi cần phải được lập trình bởi người sử dụng b. Sự đồng bộ hóa tự động (Automatic Sychronization) Ta có khả năng đồng bộ hóa xung đầu ra với khối mà update biến đầu vào INV (vi dụ CONT_C).Điều này đảm bảo một sự thay đổi biến đầu vào sẽ tạo ra một sự thay đổi nhanh nhất ở xung đẩu ra . Máy phát xung đánh ra giá trị đầu ra INV tại khoảng dừng tương ứng tới khoảng thời gian PER_TM và chuyển đổi giá trị thành tín hiệu xung với chiều dài tương ứng . K.Sư Trần Văn Hiếu Email: tranhieu.hungvuong@gmail.com 161 – 165 Nguyễn Chí Thanh, Phường 12, Quận 5
Trường TCN KTCN Hùng Vương TT Cơ Điện Tử Tuy nhiên,INV thường được tính toán trong một lớp chu kì ngắt chậm hơn.Khối tạo xung lên bắt đầu sự chuyển đổi giá trị rời rạc thành một tín hiệu xung càng sớm càng tốt sau khi INV được update. Để cho phép điều này,khối cần đồng bộ hóa thời điểm bắt đầu,sử dụng các thủ tục sau: Nếu INV thay đổi và nếu như khối được gọi không phải là lần đầu tiên hay hai lần gọi cuối trong toàn chu kì, sự đồng bộ sẽ được tiến hành. Độ rộng xung được tính toán lại và chu kì kế tiếp là đẩu ra với chu kì mới. Quá trình tự đồng bộ hóa có thể không được dùng nếu “SYN_ON” được thiết lập giá trị FALSE Chú ý:Với bắt đầu của một chu kì mới,giá trị cũ của INV được mô phỏng chính xác trong tín hiệu xung nhiều hơn hay ít hơn tùy theo sự đồng bộ . c.Chế độ hoạt động Tùy thuộc vào tham số gán cho máy phát xung,bộ điều khiển PID với “three step control” ra hay với một lưỡng cực (bipolar) hay đơn cực (monopolar)-2 trạng thái có thể được định hình. Bảng sau minh họa những sự kết hợp các công tắc chuyển mạch ứng với các chế độ khác nhau. K.Sư Trần Văn Hiếu Email: tranhieu.hungvuong@gmail.com 161 – 165 Nguyễn Chí Thanh, Phường 12, Quận 5
Trường TCN KTCN Hùng Vương TT Cơ Điện Tử Bảng 1.1. Kết hợp công tắc chuyên mạch Chế độ Three Step Controll(Điều khiển 3 vị trí): Ở chế độ “three step control” tín hiệu chấp hành có thể thông qua 3 trạng thái.Giá trị nhị phân của tín hiệu đầu ra QPOS_P và QNEG_P được gán cho statuses (tình trạng) của cơ cấu chấp hành. Bảng sau cho thấy một ví dụ về điều khiển nhiệt độ Bảng 1.2. Ví dụ về điều khiển nhiệt độ Dựa trên biến đầu ra,một đường biểu đồ đặc tính được sử dụng để tính độ rộng xung.Dạng của biểu đồ được xác định bằng độ rộng xung nhỏ nhất hay giá trị nhỏ nhất của thời gian cấm và thừa số tỉ lệ.Giá trị thông thường của thừa số này là 1.Chỗ “ngoặt gấp” trên biểu đồ gây ra bởi độ rộng xung nhỏ nhất hoặc thời gian cấm nhỏ nhất. Minimum Pulse or Minimum Break Time Nếu ta gán đúng độ rộng xung nhỏ nhất hoặc khoảng thời gian cấm nhỏ nhất P_B_TM ta có thể ngăn chặn số lần bật/tắt thiếu qua đó giảm đời sống làm việc của những sự chuyển đổi cơ bản của cơ cấu chấp hành. Chú ý: Giá trị tuyệt đối nhỏ tại biến đầu vào LMN có thể phát ra xung có độ rộng ngắn hơn P_B_TM và bị chặn.Giá trị lớn phát ra xung có độ rộng dài hơn (PER_M-P_B_TM) sẽ được thiết lập là 100% hay -100% Độ rộng xung dương hay âm được tính toán bằng nhân giá trị đầu vào (ở dạng %) với khoảng PER_TM K.Sư Trần Văn Hiếu Email: tranhieu.hungvuong@gmail.com 161 – 165 Nguyễn Chí Thanh, Phường 12, Quận 5
Trường TCN KTCN Hùng Vương TT Cơ Điện Tử Hình trên là biểu đồ đặc tính đối xứng của “Three Step Controller” (thừa số tỉ lệ bằng 1) Điều khiển 3 vị trí không đối xứng : Ta sử dụng thừa số tỉ lệ RATIOFAC,tỉ lệ giữa độ rộng xung dương và âm có thể được thay đổi .Ví dụ trong quá trình nhiệt điều này cho phép sự sai khác giữa hằng số thời gian hệ thống cố định cho quá trình làm nóng hay làm mát Thừa số tỉ lệ cũng ảnh hưởng đến độ rộng xung nhỏ nhất hay thời gian cấm Một thừa số tỉ lệ 1 Độ rộng xung ở đầu ra xung dương được tính từ biến đầu vào bởi PER_TM được giảm đi bằng hệ số tỉ lệ ratio factor theo công thức Chế độ Two Step control(Điều khiển 2 vị trí): K.Sư Trần Văn Hiếu Email: tranhieu.hungvuong@gmail.com 161 – 165 Nguyễn Chí Thanh, Phường 12, Quận 5
Trường TCN KTCN Hùng Vương TT Cơ Điện Tử Trong chế độ two_step control,chỉ có xung dương ở đầu ra QPOS_P của PULSEGEN là được nối để điều chỉnh trạng thái bật/tắt của cơ cấu chấp hành.Phụ thuộc vào khoảng giá trị của biến thao tác đang được sử dụng,bộ điều khiển 2 vị trí có một khoảng giá trị biến thao tác 2 cực(bipolar) hay một cực (monopolar) Nếu giá trị đầu vào dưới dạng % tạo ra xung có độ rộng lớn hơn PER_TM-P_B_TM thì ứng với các giá trị đầu vào trong khoảng x2% …100% độ rộng xung được gán là PER_TM và ta có Continous On(liên tục mở) Nếu giá trị đầu vào dưới dạng % tạo ra xung có độ rộng nhỏ hơn P_B_TM thì ứng với các giá trị đầu vào trong khoảng -100% …-x1% độ rộng xung được gán là 0 và ta có Continous OFF(liên tục đóng) Tín hiệu đầu ra phủ định có thể tìm được tại cổng QNEG_P nếu như sự kết nối của bộ điều khiển 2 vị trí trong vòng điều khiển yêu cầu một tín hiệu nhị phân đảo ngược hợp logic cho sự vận hành xung. Chế độ bằng tay trong điều khiển 2/3 vị trí K.Sư Trần Văn Hiếu Email: tranhieu.hungvuong@gmail.com 161 – 165 Nguyễn Chí Thanh, Phường 12, Quận 5
Trường TCN KTCN Hùng Vương TT Cơ Điện Tử Trong chế độ vận hành bằng tay (MAN_ON =TRUE),đầu ra nhị phân của điều khiển 2 hay 3 vị trí có thể được thiết lập sử dụng tín hiệu POS_P_ON và NEG_P_ON bất chấp tín hiệu INV Bảng 1.3.Chế độ điều khiển 2 và 3 vị trí trong manual mode Complete restart/Restart Trong suốt quá trình khởi động lại hoàn toàn,toàn bộ tín hiệu ra được gán giá trị bằng 0 Báo lỗi trong FB43 Giống như FB41.Khối này không có khả năng tự kiểm tra lỗi.Tham số đầu ra RET_VAL không được sử dụng SƠ ĐỒ KHỐI VÀ THAM SỐ CỦA FB43 “PULSEGE N” Tham biến hình thức đầu vào Tham số Kiểu dữ Khoảng giá trị Mặc định Mô tả liệu INV REAL -100.0..100% 0.0 Một gía trị biến thao tác dạng tương tự được nối tới tham số “INPUT VARIABLE” PER_TM TIME 20CYCLE T#1s Một khoảng thời gian điều chế độ rộng xung cố định là đầu tham số đầu vào với “PERIOD TIME”.Nó tương ứng với thời gian lấy mẫu của bộ điều khiển.Tỉ lệ giữa thời gian lấy mẫu của máy phát xung và bộ điều khiển xác định độ chính xác K.Sư Trần Văn Hiếu Email: tranhieu.hungvuong@gmail.com 161 – 165 Nguyễn Chí Thanh, Phường 12, Quận 5
Trường TCN KTCN Hùng Vương TT Cơ Điện Tử của sự điều chế xung. P_B_TM TIME CYCLE T#50ms Một giá trị thời gian xung nhỏ nhất hoặc thời gian cấm nhỏ nhất có thể gán tại cổng P_B_TM này RATIOFC REAL 0.1…10 1.0 Tham số đầu vào RATIOFC có thể sử dụng để thay đổi tỉ lệ giữa độ rông xung âm hay dương Trong quá trình nhiệt điều này cho phép sự sai khác hằng số thời gian của quá trình làm nóng hay làm mát. STEP3_ON BOOL TRUE Tham số đầu vào “three step control on” kích hoạt chế độ này.Trong chế độ “three step control ” cả 2 tín hiệu đầu ra được tích cực ST2BI_ON BOOL FALSE Với tham sô vào “two step control for bipolar manilulated value range on” ta có thể chọn giữa 2 chế độ “two step control for bipolar manilulated value range” và two step control for monpolar manilulated value range “ Tham số STEP3_ON cần được gán giá trị FALSE MAN_ON BOOL FALSE Bằng cách thiết lập tham sô “manual mode on” tham số đầu ra có thể thiết lập bằng tay. POS_P_ON BOOL FALSE Ở chế độ bằng tay với three step control,tín hiệu đầu ra QPOS_P có thể được thiết lập tại tham số đầu vào “positive pulse on” Trong chế độ làm việc bằng tay với two step control QNEG_P luôn luôn được thiết lập trái ngược với QPOS_P NEG_P_ON BOOL FALSE Ở chế độ bằng tay với three step control,tín hiệu đầu ra QPOS_P có thể được thiết lập tại tham số đầu vào “negative pulse on” Trong chế độ làm việc bằng tay với two step control QNEG_P luôn luôn được thiết lập trái ngược với QPOS_P SYN_ON BOOL TRUE Bằng việc thiết lập đầu vào K.Sư Trần Văn Hiếu Email: tranhieu.hungvuong@gmail.com 161 – 165 Nguyễn Chí Thanh, Phường 12, Quận 5