STEP7PID温度控制文档格式.docx

1、3.12 控制模式中的手动微调. 3-163.13 控制通道的并行整定. 3-194 步进温度控制器FB59“TCONT_S” 4-1 4.1 控制器部分. 4-14.1.1 形成偏差信号. 4-14.1.2 PI 步进控制器算法. 4-44.2 方框图. 4-54.3 在用户程序中包含功能块. 4-64.3.1 调用控制器块. 4-64.3.2 采样时间. 4-74.3.3 初始化. 4-75 使用入门5-1 PID 温度控制A5E00447393-02 6 温度控制器实例 6-1 6.1 引言. 6-1 6.2 使用FB 58“TCONT_CP”（脉冲控制）的实例. 6-2 6.3 具有短

2、脉冲发生器采样时间的FB 58“TCONT_CP ”的实例. 6-6 6.4 使用FB 58“TCONT_CP”（连续控制）的实例. 6-7 6.5 使用FB 59“TCONT_S”（步进控制器）的实例. 6-11 A 附录A-1 A.1 技术规范.A-1 A.2 执行时间.A-1 A.3 DB 分配.A-2 A.3.1 FB 58“TCONT_CP” 的背景数据块. A-2 A.3.2 FB 59“TCONT_S ”的背景数据块.A-13 A.4 整定期间可能出现的消息列表.A-17 B 缩写和缩略语 B-1 索引1 引言“PID 温度控制”的产品结构PID 功能块FB58“TCONT_CP

3、” FB59“TCONT_S” 电子手册实例在线帮助参数分配用户接口温度控制S7-300/400 在安装了STEP 7 之后，STEP 7 PID 温度控制的各个组成部分就存在于下列文件夹中：. SIEMENSSTEP7S7LIBS：FB . SIEMENSSTEP7S7WRT：参数分配用户界面、自述文件、在线帮助. SIEMENSSTEP7EXAMPLES ：实例程序. SIEMENSSTEP7MANUAL ：手册引言“标准库PID 控制”包含了两个温度控制器：1. FB 58“TCONT_CP”： 用于具有连续或脉冲输入信号的执行器的温度控制器。这个控制器块还包含了PI/PID 参数的自整

4、定功能。2. FB 59“TCONT_S”：用于具有集成组件（例如定位电机）的执行器的步进温度控制器。控制块是纯软件控制器，在其中，一个块就包含了控制器的全部功能。周期计算所需的数据存储在相应的背景数据块中。参数分配用户界面使用参数分配用户界面为控制器设置参数，并对控制器进行整定。参数设置存储在相关背景数据块中。可以通过双击相关背景数据块启动参数分配用户界面。您可以在在线帮助系统中查找到关于参数分配用户界面和功能块的描述。打开自述文件自述文件包含了关于您接收到的软件的最新信息。可以在Windows 开始菜单中找到这个文件。引言1.1 FB 58“TCONT_CP” FB 58“TCONT_CP

5、 ”用于使用连续或脉冲控制信号来控制温度过程。您可以设置参数，启用或禁止PID 控制器的子功能，以便使其和要控制的过程相适应。使用参数分配工具，可以很简单地进行这些设置。在SIMATIC 管理器内， 可以双击一个项目内的背景数据块来启动参数分配过程。可以按照下列步骤打开电子手册：开始 Simatic 文档 英文 PID 温度控制。应用模块功能以PID 控制算法为基础，带有用于温度过程的附加功能。控制器提供了模拟量调节值和脉宽调制驱动信号。控制器将信号输出到一个执行器；换句话说，通过一个控制器，可以加热，也可以冷却，但是不能同时加热和冷却。在加热或冷却过程中使用控制器FB TCONT_CP 可以

6、仅用于加热，也可以仅用于冷却。如果将块用于冷却，必须为GAIN 分配一个负数。控制器的反转意味着，例如，如果温度上升，可调节变量LMN 会增大，冷却效果也随着加强。结构略图PID 温度控制器.控制带脉冲发生器可调节变量LMN 设定值SP_INT QPULSE .PI/PID 参数过程值PV_PER PV_IN 控制带宽度采样时间改进的控制响应驱动信号控制器整定描述除了设定值和过程值分支中的功能以外，FB 还实现了完整的PID 温度控制器，具有连续的和二进制的可调节变量输出。为了改善对温度过程的控制响应，该功能块包含了一个控制带，并且在发生设定值阶跃变化时还会减小P 作用。该功能块可以使用控制器

7、整定功能，自行设置PI/PID 参数。1.2 FB59“TCONT_S” FB59“TCONT_S” 用于控制工艺温度过程，其二进制控制器输出信号用于将执行器集成到SIMATIC S7 可编程控制器上。通过设置参数，可以启用或禁止PI 步进控制器的子功能，使控制器和过程相适应。在参数分配用户界面，可以很简单地进行这些设置。在SIMATIC 管理器内，可以双击一个项目内的背景数据块来启动参数分配过程。其功能以采样控制器的PI 控制算法为基础。这是通过从模拟量驱动信号中产生二进制输出信号的功能来实现的。还可以在级联控制中将控制器用作次级定位控制器。通过设定值输入SP_INT 来指定执行器的位置。在

8、这种情况下，必须将过程值输入和参数TI （积分时间）设置为零。其应用可能是，例如，具有使用脉冲间断激励进行加热动力控制和使用蝶阀进行冷却控制的温度控制。要完全关闭阀门，可调节变量（ER*GAIN） 应该是负值。除了过程变量分支中的功能以外，FB 59“TCONT_S ”还实现了完整的PI 控制器， 具有二进制调节值输出，并能选择手动影响控制器输出信号。步进控制器的运行不需要定位反馈信号。2 连续温度控制器FB 58“TCONT_CP”2.1 控制器部分2.1.1 形成偏差信号下面的方框图解释了偏差的形成过程：CRP_IN PV_NORM PV_FAC、*0,1 0C *0,01 0C % 1

9、0 PV ER + 参数分配FB FB 调用接口PER_MODE PV_OFFS PVPER_ON DEADBAND DEADB_W 用户接口，调用接口设定值分支设定值在SP_INT 上以浮点数格式输入，可以是物理值，也可以是百分比。用于形成偏差的设定值和过程值必须具有相同的单位。过程值选项（PVPER_ON） 根据PVPER_ON，可以以外围设备（I/O）或浮点数格式采集过程值。PVPER_ON 过程值输入TRUE 过程值是通过外围设备I/O 模拟量（PIW xxx） 在输入端PV_PER 上读取的。FALSE 过程值是以浮点数格式在输入端PV_IN 上采集的。连续温度控制器FB 58“TC

10、ONT_CP”过程值格式转换CRP_IN （PER_MODE） CRP_IN 功能根据开关PER_MODE， 依据下列规则，将外围设备值PV_PER 转换成浮点数格式：PER_MODE CRP_IN 的输出模拟量输入类型单位0 PV_PER * 0.1 热电偶；PT100/NI100；标准C； F 1 PV_PER * 0.01 PT100/NI100 ；气候；2 PV_PER * 100/27648 电压/电流% 过程值规格化PV_NORM （PF_FAC，PV_OFFS） PV_NORM 功能依据下列规则计算CRP_IN 的输出：“PV_NORM 的输出”=“CPR_IN 的输出” * P

11、V_FAC + PV_OFFS 它具有下列用途：. 通过过程值因子PV_FAC 和过程值偏移量PV_OFFS，对过程值进行修正。. 将温度值规格化为百分比值需要以百分比形式输入设定值，现在必须将测得的温度值转换成百分比值。. 将百分比值规格化为温度值需要按照物理温度单位输入设定值，现在必须将测得的电压/电流值转换成温度值。参数的计算：. PV_FAC = PV_NORM 的取值范围/CRP_IN 的取值范围；. PV_OFFS = LL（PV_NORM） - PV_FAC * LL（CRP_IN）；其中，LL 是下限值。对于缺省值（PV_FAC = 1.0 和PV_OFFS = 0.0） ，禁

12、止规格化。有效的过程值在PV 输出端输出。注意对于脉冲控制，必须在更快的脉冲调用中将过程值传送到功能块中（原因：均值过滤）。否则，控制质量可能会恶化。过程值规格化实例如果要输入一个百分比形式的设定值，并且要施加-2085 C 的温度范围到CRP_IN， 则必须将温度范围规格化为百分比值。下图给出了一个实例，将温度范围-2085 C 调整到内部刻度0100 %：PV_NORM % 100 75 50 25 -20 20 40 60 =19.05 80 85 c CRP_IN PV_OFFS = 0-0.9524*（-20） PV_FAC = 100/（85-（-20） =0.9524 形成偏差信

13、号设定值和过程值之间的差值便是到达死区之前的偏差。设定值和过程值必须具有相同的单位。死区（DEADB_W） 为抑制由于可调节变量量化所引起的小幅恒定振荡（例如，在使用PULSEGEN 进行脉宽调制时），对偏差应用了死区（DEADBAND） 。如果DEADB_W = 0.0， 则取消激活死区。有效的偏差信号由ER 参数指示。SP_INT - PV ER = （SP_INT - PV） - DEAD_W ER = （SP_INT - PV） + DEAD_W 2.1.2 PID 算法下图是PID 算法的方框图：X DIF + + f（） GAIN FB call interface INT LMN

14、_P LMN_I LMN_D LMN_Sum PFAC_SP TD, D_F INT_HPOS INT_HNEG TI, I_ITL_ON, I_ITLVAL DISV Parameter assignment user interface Parameter assignment user interface, FB call interface PID 算法（GAIN 、TI、TD、D_F） PID 算法采用位置算法形式运行。比例、积分（INT） 和微分（DIF） 作用并行连接在一起，可以单独进行激活或取消激活。这样，就允许组态P、PI、PD 和PID 控制器。控制器整定支持PI 和PID 控制器。通过使用一个负的GAIN 值来实现控制器反转（冷却控制器）。如果将TI 和TD 设置为0.0 ，则可以在工作点上获得一个纯比例控制器。时间范围内的阶跃响应是：1LMN_Sum（t） = ER（0）（1 * GAIN + t * + * D_F eTD（t） /D_F）TI其中：LMN_Sum（t） 控制器处于自动模式时的可调节变量ER （0） 规格化的偏差信号的阶跃变化