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本程序的設計主要是針對水箱液位的在線控制而設計的,利用PID控制方式,,使下水箱液位達到控制要求,。本人設計了兩套系統(tǒng),一個是單閉環(huán)的一個是三閉環(huán)的,,對其控制效果進行比較,,得出兩系統(tǒng)優(yōu)缺點。下面對本程序的設計作詳細介紹,。在本程序中,,使用的主要模塊有:OB35,DB41,,DB42,
DB43,,DB44,DB1,,OB1和FB41,。
2.4.1 OB35模塊
S7
CPU提供循環(huán)中斷OB,可用于按一定間隔中斷循環(huán)程序的執(zhí)行,,循環(huán)中斷按間隔觸發(fā),,間隔的時間是從STOP狀態(tài)到RUN時開始計算。
時間間隔不能小于5ms,,如果時間間隔過短,,還沒有執(zhí)行完循環(huán)中斷程序又開始調用它,將會產生時間錯誤事件,。在本程序中,,使用循環(huán)中斷OB35,其默認的時間間隔為100ms,,程序運行后每隔100ms將自動調用一次OB35,,周期性地執(zhí)行閉環(huán)控制系統(tǒng)的PID運算程序[3]。
2.4.2
FB41模塊
FB41稱為連續(xù)控制的PID用于控制連續(xù)變化的模擬量,,其功能是S7-300提供的標準的已經為用戶編制好程序模塊,,用戶可以直接調用它們,,以便高效地編制自己的程序,但不能修改這些功能塊,。系統(tǒng)功能塊有存儲功能,,其變量保存在指定給它的背景數(shù)據(jù)塊中。FB41的框圖如圖2.1所示,。圖2.1
FB41的框圖



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(1)
對設定值,、過程變量和誤差的處理
設定值的輸入:浮點數(shù)格式的設定值用變量SP_INT(內部設定值)輸入。
過程變量的輸入:可以用兩種方式輸入過程變量(即反饋值):
1,、用PV_IN(過程輸入變量)輸入浮點格式的過程變量,,此時開關量PVPER_ON(外圍設備過程變量ON)應為0狀態(tài)。
2,、用PV_PER(外圍設備過程變量)輸入外圍設備(I/O)格式的過程變量,,即用模擬量輸入輸出的數(shù)字值作為PID調節(jié)的過程變量,此時開關量PVPER_ON應為1狀態(tài),。
外圍設備過程變量轉換為浮點數(shù):外圍設備(即模擬量輸入模塊)正常范圍的*大輸出值(100.0%)為27648(6C00H),,功能CRP_IN將外圍設備輸入值轉換為-100.0%至100.0%之間的浮點數(shù)格式的數(shù)值,CPR_IN的輸出(以%為單位)用下式計算:
PV_R=PV_PER*100/27648
(2.1)
外圍設備過程變量的標準化:PV_NORM功能用下面的公式將CPR_IN的輸出PV_R格式化:
PV_NORM的輸出=PV_R*PV_FAC+PV_OFF
(2.2)
式中:PV_FAC —— 過程變量的系數(shù),,默認值為1.0,;
PV_OFF —— 過程變量的偏移量,默認值為0.0,。
PV_FAC和PV_OFF用來調節(jié)過程輸入的范圍,。
如果設定值有物理意義,實際值(即反饋量)也可以轉換為該物理值,。 (2)
手動模式
參數(shù)MAN_ON(手動值ON)為1時為手動模式,,為0時為自動模式。在手動模式中,,控制變量(Manipulated
Variable,,即控制器的輸出值)被手動選擇的值MAN(手動值)代替。
在手動模式時如果令微分分項為0,,將積分部分(INT)設置為LMN-LMN_P-DISV,,可以*保*手動到自動的無憂切換,即切換時控制器的輸出值不會突變,,DISV為擾動輸入變量,。
(3) 輸出限幅
LMNLIMIT(輸出量限幅)功能用于將控制器輸出值(Manipulated Value)限幅,。
LMNLIMIT功能的輸入量超出控制器輸出值的上極限LMN_HLM時,信號位QLMN_HLM(輸出超出上限)變?yōu)?狀態(tài),;小于下極限值LMN_LLM時,,信號位QLMN_LLM(輸出超出下限)變?yōu)?狀態(tài)。
(4)
輸出量的格式化處理
LMN_NORM(輸出量格式化)功能用下述公式來講功能LMNLIMIT的輸出量LMN_LIM格式化:
LMN=LMN_LIM×LMN_FAC+LMN_OFF
(2.3)
式中:LMN —— 格式化后浮點數(shù)格式的控制器輸出值,;
LMN_FAC —— 輸出量的系數(shù),,默認值為1.0; LMN_OFF ——
輸出量的偏移量,,默認值為0.0,; LMN_FAC和LMN_OFF用來調節(jié)控制器輸出量的范圍。 (5)
輸出量轉換為外圍設備(I/O)格式
西門子S7-300產品推*:
6ES7 312-1AE13-0AB0 CPU312,,32K內存
6ES7 312-1AE14-0AB0 CPU312,32K內存
6ES7 312-5BE03-0AB0 CPU312C,,32K內存
10DI/6DO
6ES7 313-5BF03-0AB0 CPU313C,,64K內存 24DI/16DO /
4AI/2AO
6ES7 313-6BF03-0AB0 CPU313C-2PTP,64K內存
16DI/16DO
6ES7 313-6CF03-0AB0 CPU313C-2DP,,64K內存
16DI/16DO
6ES7 313-6CF03-0AM0 CPU313C-2DP,,64K內存
16DI/16DO組合件(6ES7 313-6CF03-0AB0+6ES7 392-1AM00-0AA0)
6ES7 314-1AG13-0AB0 CPU314,96K內存
6ES7 314-1AG14-0AB0 CPU314,128K內存
6ES7 314-6BG03-0AB0 CPU314C-2PTP 96K內存
24DI/16DO / 4AI/2AO
6ES7 314-6CG03-0AB0 CPU314C-2DP 96K內存 24DI/16DO
/ 4AI/2AO
6ES7 314-6CG03-9AM0 CPU314C-2DP 96K內存 24DI/16DO
/ 4AI/2AO組合件(6ES7 314-6CG03-0AB0+6ES7 392-1AM00-0AA0*2)
6ES7 315-2AG10-0AB0 CPU315-2DP,
128K內存
6ES7 315-2AH14-0AB0 CPU315-2DP,
256K內存
6ES7 315-2EH13-0AB0 CPU315-2 PN/DP,
256K內存
6ES7 317-2AJ10-0AB0 CPU317-2DP,512K內存
6ES7 317-2EK13-0AB0 CPU317-2
PN/DP,1MB內存
6ES7 318-3EL00-0AB0 CPU319-3
PN/DP,1.4M內存
內存卡
6ES7 953-8LF20-0AA0 SIMATIC Micro內存卡
64kByte(MMC)
6ES7 953-8LG11-0AA0 SIMATIC
Micro內存卡128KByte(MMC)
6ES7 953-8LJ20-0AA0 SIMATIC
Micro內存卡512KByte(MMC)
6ES7 953-8LL20-0AA0 SIMATIC
Micro內存卡2MByte(MMC)
6ES7 953-8LM20-0AA0 SIMATIC
Micro內存卡4MByte(MMC)
6ES7 953-8LP20-0AA0 SIMATIC
Micro內存卡8MByte(MMC)