FB58高级功能

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2018年12月1日10:06:24 评论 1,264 阅读

FB58 “TCONT_CP“与FB41“CONT_C”相比增加了如表1.所示的功能,本文将以表1.为引导,逐一描述。

表1. FB58 “TCONT_CP“与FB41“CONT_C”功能对比

FB41 FB58
过程I/O处理 增加PER_MODE
设定值弱化 -
积分保持 增加正/反向保持
控制带 -
自整定 -
参数装载/保存/重载 -
PWM -
无扰切换 手动→自动

注:过程I/O已经在前面的文档里描述,故不再重复

设定值弱化PFAC_SP

PFAC_SP=1.0 设定值发生变化,比例作用发挥全部作用;

PFAC_SP=0.0 设定值发生变化,比例作用不发挥任何作用。

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图1. FB58 “TCONT_CP“: PFAC_SP=1.0

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图2. FB58 “TCONT_CP“: PFAC_SP=0.0

积分保持

FB58 “TCONT_CP“积分保持增加了正/反向积分保持功能

正向积分保持:ER>0,积分作用冻结

反向积分保持:ER<0,积分作用冻结

表2.积分保持

INT_HPOS INT_HNEG
正向保持 1 0
反向保持 0 1
积分保持 1 1

下图由WINCC截取各个积分保持的曲线:

黑色(SP):设定值

红色(PV):当前值

蓝色(OUT):PID输出

粉色(I):积分分量

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图3.正向积分保持

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图4. 反向积分保持

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图5.积分保持

控制带CON_ZONE

温度控制回路是一个有明显滞后特性的对象,这给实际的调节过程带来了很多的问题,最显著的困难就是在过程值偏离设定值较大时,调节过程过于缓慢,而在接近设定值时容易出现较大的超调。
从上述的两个问题出发,PID应该满足这样的功能:

1,在偏差超过一定的范围时,PID输出最大或者最小的调节量,让温度值快速回到一个小的范围中,以缩短回路的调节时间;

2,在设定值附近时,越靠近调节量变化越小,以防止超调。

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图6,控制带

由上图可见:

1,PV>SP_INT+CONE_ZONE; LMN=LMN_LLM

2,PV<SP_INT+CONE_ZONE; LMN=LMN_HLM

3,.SP_INT-CON_ZONE < PV < SP_INT+CON_ZONE; LMN=LMN_sum

下图由WINCC截取死区的控制曲线:

黑色(SP):设定值

红色(PV):当前值

蓝色(OUT):PID输出

粉色(I):积分分量

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图7. 控制带控制方式

自整定

FB58 “TCONT_CP“功能块自带自整定功能。

自整定有如下几种整定方式:

1,使用设定值阶跃变化,通过逼近工作点来实现整定

2,通过设置一个起始位,在工作点上进行整定;

注: 以上两种方式均可在控制面板或程序内实现。

自整定可整定如下参数:

1,PFAC_SP;

2,比例参数GAIN;

3,积分时间TI;

4,微分时间TD;(仅PID参数整定)

5,微分因子D_F;

6,控制带开/关CONZ_ON=1;(仅PID参数整定)

7,控制带宽度CON_ZONE;(仅PID参数整定)

通过控制面板自整定

如下图示所,通过面板做自整定:

注: 以STEP 7 V5.5为例

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图8. 自整定控制面板

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图9. 自整定介绍. 单击Next,下一步

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图10 .整定控制器参数选择 . 单击Next,下一步

a. PID参数整定,包含控制带及微分参数;

b.PI参数整定 ,不包含控制带及微分参数.

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图11. 自整定激励方式 . 单击Next,下一步

a. 使用设定值阶跃变化,通过逼近工作点来实现整定;

b. 通过设置一个起始位,在工作点上进行整定.

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图12. 过程激励. 单击Next,下一步

a. 设定值

1,当在上一步选择"Tune at the operating point by setting a start bit", 无法修改;

2,当在上一步选择"Tune by approaching the operating point with a setpoint step change",可修改设定值阶跃值.

b,输出值阶跃(TUN_DLMN):

当进行整定后进入PHASE 2,LMN=LMN0+TUN_DLMN (为阶跃值).

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图13. 自整定结果

a,整定结果

b,控制器类型

通过程序块自整定

同样也可以通过程序块进行自整定,步骤如下:

1.设置TUN_ON=TURE,准备整定控制器。控制器从阶段0切换到阶段1。

2.在阶段1中等待一段时间后,在SP_INT参数设置一个设定值阶跃变化,或者设置TUN_ST=TURE。控制器输出一个由数值TUN_DLMN改变了的可调节变量,然后开始搜索拐点。

设定值阶跃自整定方式

由WINCC截图可看设定值阶跃自整定:

设定值(SP):红色

反 馈 (PV):绿色

输 出 (LMN):深蓝色

自整定整定阶段(PHASE):浅蓝色

自整定启动(TUN_ON):紫色

整定结果(STAUTS_H):黄色

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图14. 设定值阶跃自整定方式

工作点自整定方式

由WINCC截图可看设定值阶跃自整定:

设定值(SP):红色

反 馈 (PV):绿色

输 出 (LMN):深蓝色

自整定整定阶段(PHASE):浅蓝色

自整定启动(TUN_ON):紫色

整定结果(STAUTS_H):黄色

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图15. 工作点自整定方式

自整定过程PHASE

由以上两图可知,当激活自整定后,主要有4个阶段:

PHASE 1:TUN_ON=TRUE,进入PHASE 1 LMN当前值写入.DBD220(LMN0);

PHASE 2:由SP_INT的阶跃变化或TUN_ST触发整定,进入PHASE 2,搜索拐点LMN=LMN0+TUN_DLMN;

PHASE 3~5:参数整定,当PV值超过了SP值阶跃变化的75%,整定结束。始终以自动方式启动,并且LMN=LMN0+0.75*TUN_DLMN(即使整定前处于手动模式)

PHASE 7:检查过程类型

注意事项:

1,设定值阶跃和TUN_DLMN必须合适匹配,如果TUN_DLMN太高,设定值阶跃变化的75%范围内找不到拐点;

2,TUN_DLMN必须足够高,以便过程变量可以至少达到设定值阶跃变化的22%,否则可能会一直停留在PHASE 2。

自整定出错状态和纠正方法

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图16. 自整定常见问题

注意:

1,同时置位TUN_ON和TUN_ST,系统始终处于PHASE1,无法启动自整定;

2,当有效的TUN_DLMN<5%时(阶段1结束),STATUS_H=30002,整定被终止;

3,采样时间CYCLE和CYCLE_P之间的差值超过了5%, STATUS_H=30005,整定被终止。

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