恒压供水指导Word文件下载.docx

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◇知识链接

一、.EM235模块

模拟量扩展模块EM235提供了模拟量输入输出的功能，适用于复杂的控制场合。

12位的A／D转换器，多种输入输出范围，不用加放大器即可直接与执行器和传感器相连。

EM235模块能直接和PTl00热电阻相连，供电电源为24VDC。

EM235有4路模拟量输入1路模拟量输出。

输入输出都可以为0-10V电压或是0-20mA电流，可以由DIP开关设置。

（AIW0AIW2AIW4AIW6AQW0）

图4.2.2EM235接线图

EM235的配置

用DIP开关可以设置EM235模块。

开关1-6可以选择模拟量输入范围和分辨率，所有的输入设置成相同的模拟量输入范围和格式。

开关123是衰减设置，开关45是增益设置，开关6为单双极性设置。

表4-1EM235选择单／双极性、增益和衰减的开关表

E235开关

单，双极性选择

增益选择

衰减选择

SWl

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

选择

ON

单极性

OFF

双极性

X1

X10

X100

0N

无效

0.8

0.4

0.2

EM235选择单极性模拟量输入范围和分辨率的开关表

满量程输入

分辨率

SW1

0到50mV

12.5uV

0到100mV

25uV

0FF

0到500mV

125uA

0到1V

250uV

0到5V

1.25mV

0到20mA

5uA

oFF

0到10V

2.5mV

±

25mV

50mV

oN

100mV

50uV

2SOmV

125uV

500

1V

500uV

25V

1.25mV

5V

2.5mV

10V

5mV

本系统DIP设置如下：

0-20mA

5uV

◇任务实施

一、I/O图分配

讨论用PLC的PID指令自动调节电动阀，从而控制水压

1．I/O分配

序号

说明

通道

内部地址

PID0调节器测量值

AIW0

VDl00

3

PID0调节器输出值

AQW0

VDl08

2．画I/O图

二、PLC硬件接线图

三、设计程序

3．1创建工程

3.2编辑代码

1.变量名编辑

变量名

类型

数值范围

PIDPV

实数

AI0

0一l

PIDSP

PID0调节器给定值

VDl04

PIDMV

AO0

0—1

4

PIDP

PID0调节器比例系数

VDll2

5

PIDI

PID0调节器积分时间

正数

VDl20

6

PIDD

PID0调节器微分时间

VDl24

7

PIDAJM

PIDO调节器手／自动状态

整数

0或l

VBl90

2.选择编程语言

在操作栏中单击“程序块”，左边将会出现程序编辑器。

在这个例子中我们使用梯形圈编写程序。

使用查看（View）>

LAD（LAD）、FBD（FBD）或STL（STL）菜单命令更改编辑器类型，选中LAD梯形图编程语言。

LAD共有三种不同的指令类型：

触点、线圈和方框。

3.程序

主程序包括三个网络

主程序调用三个子程序，SM0.0是一直闭合的，它只在每次扫描时调用子程序。

网络一：

调用输入子程序SBR0采集PV信号，转换为标准工程量，同时设定SP值。

网络二：

调用一次子程序SBRl，初始化PID参数，同时使能定时中断0，调用定时中断程序0，进行PID计算。

网络三：

调用输出程序SBR2，判断手自动，工程量转换后将结果输出到AQWO。

关于详细特殊存储器SM意义参考S7-200手册。

子程序说明：

子程序一SBR0

网络一，采集PV值，转换为标准工程量，同时将PV值转到0-100之间送VDl00存储，以便组态软件观察，如图所示。

网络二：

将组态软件的设定值SP转换为标准0-l之间的数，方便PID计算。

VD304作为一个中问变量设定值，范围是0-100，它是为了在组态界面中方便设置而增加的一个量，在中断程序中会被转换到一个0-l的标准值。

如上图所示

子程序2SBRl

主要是参数设置初始化。

然后使能中断程序0，SMB34是定时中断的参数，表示延时100毫秒。

定时0.1秒，中断事件10就发生一次，ATCH是将中断事件10与中断程序INT_0关联起来．每发生一次中断事件就执行一次中断处理程序，在本程序中，中断事件每0.1秒发生一次，执行一次INT_0中断程序。

子程序详图如图所示。

中断程序

网络一：

判断如果是自动状态，执行PID计算，如图。

PID指令

在这里．有必要介绍一下PID指令，PID指令根据表格（TBL）中的输入和配置信息，引用LOOP，执行PID回路计算。

本指令有两个操作数：

表示回路表起始地址的TBL地址和0至7常数的“回路”号码。

程序中可使用八条PID指令。

回路表存储用于控制和监控回路运算的参数，包括程序变量、设置点、输出、增益、样本时间、整数时间（重设）、导出时间（速率）以及整数和（偏差）的当前值及先前值。

S7—200的PID指令引用一个包含回路参数的回路表。

此表起初的长度为36个字节。

在增加了PID自动调谐后，回路表现已扩展到80个字节。

我们现在没有使向导自动调谐，字节如下表所示。

表参数调谐表

偏移量

域

格式

过程变最

双字实数

入

包含进程变量，必须在0.0至1.0范围内。

设定值

包含设定值，必须在0.0至1.0范围内。

8

输出

入／出

包含计算输出，在0.0至1.0范围内。

12

增益

包含增益，此为比例常数，可为正数或

16

采样时间

包含采样时间，以秒为单位，必须为正数。

20

积分时间

包含积分时间或复原，以分钟为单位，必须为正数。

24

微分时间

包含微分时间或速率，以分钟为单位，必须为正数。

28

偏差

包含0

32

以前的进

入／

包含最后一次执行PID指令存储的进程

PID指令会从起始地址开始，获取需要的数据，进行PID计算，然后将计算完的数据存入相应的地址中，这就是在定义变量的时候如此排列各个变量的原因。

又由于PID指令接收的PV数据范围是0-1，输出的MV值范围是0-l，所以在进行计算之前需要将从EM235采集的6400—32000之间的数据转换到0—l之间，将输出MV的值也要转换到6400-32000之间送到输出通道，那么在输出点就能到4-20mA的电流信号了。

到这里控制器编程就完成了，在程序运行过程中要设定是手动模式还是自动模式，设定SP值，和设定PID参数，详情请见下节调试介绍。

子程序3（SBR2）输出程序。

如果是自动模式，PID计算的结果送到AQW0以执行输出，在这里要进行相应的工程量转换，将0-100之间的数转换为6400-32000，对应的EM235模块会输出4-20mA的电流，如图所示。

如果是手动模式，将手动设定的MV值转换为6400—32000之间后送到AQW0，以执行输出模式如图所示。

3．3编译下载项目

下载完成后，就可以将系统切换回RUN模式，PLC就自动开始运行程序。

3．4调试工程

系统支持多巾调试工具，提供了一种使您的应用程序联机运行的快速而容易的方法。

1．调试模式

选择菜单“调试／开始程序状态监控”，则显示如图3．2．17所示。

在操作栏中选择状态表，然后选择菜单“调试／开始状态表监控”则显示如图32．18所示。

在联机模式下，可以强制变量。

在状态表窗口选中变量最右边的新值栏，输入一个新值，再选择菜单“调试／强制”，被强制的值前会出现一个锁，如图3．2．19所示。

2．范例的操作过程和调试

（l）编写控制器算法程序，下载调试；

编写测试组态工程，和控制器联合调试完毕。

这些步骤不详细介绍。

（4）打开设备电源。

运行PLC。

（5）启动计算机组态软件，进入测试项目界面。

启动调节器，设置各项参数，

可将调节器的手动控制切换到自动控制。

（6）设置比例参数。

观察计算机显示屏上的曲线，待被调参数基本稳定于给

定值后，可以开始加干扰测试。

（7）待系统稳定后，对系统加扰动信号（在纯比例的基础卜加扰动，通过改变设定值实现，也可以通过支路l增加干扰）。

记录曲线在经过几次波动稳定下来后，系统有稳态误差，并记录余差大小。

（8）减小P重复步骤6，观察过渡过程曲线，并记录余差大小。

（9）增大P重复步骤6，观察过渡过程曲线，并记录余差大小。

（10）选择合适的P，可以得到较满意的过渡过程曲线。

改变设定值f如设定值由50％变为60％），f司样可以得到一条过渡过程曲线。

注意：

每当做完一次实验后，必须待系统稳定后再做另一次实验。

（11）在比例调节实验的基础上，加入积分作用，即在界面上设置I参数。

固定比例P值（中等大小），改变PI调节器的积分时间常数值Ti，然后观察加阶跃扰动后被调量的输出波形，并记录不同Ti值时的超调量oD。

（12）固定I于某一中间值，然后改变P的大小，观察加扰动后被调量输出的动态波形，据此列表记录不同值Tj下的超调量oD。

（13）选择合适的P和Ti值，使系统对阶跃输入扰动的输出响应为一条较满意的过渡过程曲线。

此曲线可通过改变设定值（如设定值南50％变为60％，）来获得。

（14）在PI调节器控制实验的基础上，再引入适量的微分作川，即把软件界面上设置D参数，然后加上与前面调节时幅值完全相等的扰动，|己录系统被控制量响应的动态曲线，。

（15）选择合适的P、Ti和Td，使系统的输出响应为一条较满意的过渡过程曲线（阶跃输入可由给定值从突变l0％左右来实现）。

3．5范例测试结果及记录

下闸板顶到铁槽顶距离（开度）5-6mm。

比例控制器控制曲线如图3．5l所示。

多个P值的控制曲线绘制在同一个图上。

从图可见P=16时，有振荡趋势，P=24比较好。

残差大约是8％。

PI控制器控制曲线如图3．5-2所示。

选择P=24，然后把I从1800逐步减少

如图所示，在这里I的大小对控制速度影响已经不大。

从I=5时出现振荡，并且难以稳定了。

I的选择很大，8—100都具有比较好的控制特性，这里从临界条件，选择I=8到20之间。

PID控制器控制曲线如图所示：

图PID控制器控制曲线

P=24，I=20，D=2或4都具有比较好的效果。

从控制量来看，P=24，l＝8，D＝2比较好。