Przemysłowe regulatory PID Regulator PID w S7-200

Schemat regulatora PID bez ograniczeń
Przemysłowe regulatory PID
u = KP(e + Ki∫e + Kd(de/dt))
Regulator PID w S7-200
TBL – adres zmiennej tworzącej
tablicę z danymi
LOOP – numer pętli – 0..7
MX – wartość z poprzedniej próbki
Wyłączenie poprzez wpis Ti=<bardzo duŜo>
UWAGA: Aby umozliwić praće typu I lub ID wpis Kc=0.0
jest interpretowany jako wyłączenie części P, lecz przyjęcie
Kc=1.0 dla części I oraz D
dr inŜ. Stefan Brock
1
Normalizacja sygnałów wejściowych
• Konwersja liczby wejściowej (na przykład z
przetwornika A/C) do postaci
zmiennoprzecinkowej.
• Normalizacja do zakresu 0.0 – 1.0
Normalizacja sygnału wyjściowego
Wyjście jest znormalizowane 0.0 – 1.0
• Denormalizacja do liczby rzeczywistej skalowanej
• Konwersja do liczby całkowitej dla przetwornika
C/A
Przykład PID
pump with the
water supply
water level 75 %
Analog Output (0-10V) from PID process
B+,B- and C+,Care unused inputs
Analog Input (4-20mA) for PID PV
A+ A-
SIEMENS
SF
I 0.0
I 1.0
Q 0.0
Q 1.0
RUN
I 0.1
I 1.1
Q 0.1
Q 1.1
STOP
SIMATIC
S7-200
I 0.2
I 1.2
Q 0.2
I 0.3
I 1.3
Q 0.3
I 0.4
I 1.4
Q 0.4
I 0.5
I 1.5
Q 0.5
I 0.6
Q 0.6
I 0.7
Q 0.7
L+
dr inŜ. Stefan Brock
CPU 216
B+ B-
EXTF
Vo L+ M
• Utrzymywanie stałego poziomu wody w
zbiorniku - stała wartość zadana – 75%
• Odbiór – o zmiennej, nie mierzonej szybkości
• Zasilanie – pompa o nastawianej wydajności
• Pomiar poziomu – sygnał analogowy, unipolarny
• Sygnał wyjściowy- sygnał analogowy, unipolarny
EM 235
AI 3x12Bit
AQ 1x12Bit
1 X
3 4
6ES7 214-1BC01-0XB0
M
2
VD104 – wartość zadana
Odczyt A/C (kanał 0) do akumulatora
VD112 – Kc=0.25
VD116 – Ts=0.1 s
Konwersja do liczby rzeczywistej
VD120 – Ti=30 min
Normalizacja do zakresu 0.0 – 1.0
VD124 – Td=0
SMB34 – przerwanie czasowe,
100 ms
Wpis do tabeli regulatora PID
Zgoda na przerwania
Warunkowe wywołanie bloku
regulatora PID
Denormalizacja sygnału
wyjściowego
Konwersja do liczby całkowitej
Wyprowadzenie sygnału
wyjściowego na przetwornik C/A
Struktura bloku PID
dr inŜ. Stefan Brock
Typy układów wykonawczych
3
Dobór konfiguracji układu
wyjściowego
Zastosowanie standardowego
bloku PID
• Regulacja stałowartościowa typu P, PI, PD,
PID
• Regulacja stałowartościowa z sygnałem
wyprzedzającym
• Regulacja kaskadowa
• Regulacja z zachowaniem stosunku
zmiennych
• Regulacja procesów mieszania
Funkcje standardowego bloku PID
• Ograniczanie wartości sygnałów i szybkości zmian sygnałów:
zadanego i wyjściowego
• Ograniczenie wpływu zakłóceń przez filtrowanie sygnału
uchybu
• Dodatkowe opóźnianie sygnału pomiarowego (człon inercyjny)
w celu ograniczenia oscylacji wysokiej częstotliwości
• Linearyzacja kwadratowej funkcji sygnału pomiarowego
(pomiar przepływu poprzez róŜnicowy czujnik ciśnienia)
• Tryb pracy ręczny - zadawanie wartości wyjściowej z innych
bloków
• Monitorowanie dwóch par wartości : ostrzegawczej i alarmowej
dla sygnałów pomiarowego i uchybu
• MoŜliwość zastosowania działania P i D w torze
wyprzedzającym
Regulacja z zachowaniem stosunku
zmiennych
dr inŜ. Stefan Brock
Kompensacja wpływu mierzonych
zakłóceń
Regulacja
procesów
mieszania
4
Regulator z
wyjściem
ciągłym lub
impulsowym
Regulator z
wyjściem
3-stanowym i
sprzęŜeniem od
układu
wykonawczego
Przykład 1 - obiekt symulowany, typ PI, wyjście
3-stanowe
dr inŜ. Stefan Brock
Regulator z
wyjściem
3-stanowym, bez
sprzęŜenia od
układu
wykonawczego
Bloki programu
5
Przykład 1 - obiekt symulowany, typ
PID, wyjście ciągłe
dr inŜ. Stefan Brock
6