任务9恒定液位控制方案设计能力目标￡掌握模拟量编程方法￡能够.pptVIP

任务9恒定液位控制方案设计 一台恒压供水水箱，通过变频器驱动的水泵供水，维持水位在满水位的75%。过程变量PVn为水箱的水位（由水位检测计提供），设定值为75%，PLC输出控制变频器，即控制水箱注水调速电机的转速。要求开机后，先手动控制电机，水位上升到75%时，转换到自动调节。 本任务所处理的数据是水箱水位检测计检测到的水位变化所对应的连续变化值，以及控制变频器的连续变化的电量，这不同于以往的数字量。 S7-200 PLC提供了对连续变化的模拟量的处理功能，PID环路指令能够实现模拟量的闭环控制。 由于S7-200 PLC CPU224主机模块上只有数字输入输出点，要完成模拟量的输入输出必须扩展模拟输入输出模块。 本例使用 EM235 4AI/1AO的模拟输入输出模块。 S7-200 PLC的模拟输入输出模块内部附有A/D及D/A转换环节，能够实现数字量与模拟量的自动转化，一个通道的模拟量被转化为一个16位数字量，占用16位内存空间，因此模拟量将以字的长度编址，如本例EM235的输入通道编址为：AIW0、AIW2、AIW4、AIW6及输出通道编址为：AQW0 。 系统处理连续变化量实际上是一种离散化的处理思路。即以一定的时间间隔连续取点、运算，只要时间间隔相对于变化来说足够小，就能反映出连续量的变化趋势。这个时间间隔叫采样周期。 输入信号只在采样点上变化，在整个采样周期中维持不变，系统就只需要对新采样的值进行运算，产生维持一个采样周期的输出，剩下的时间系统可以处理其他任务。定时中断可以达到这一目的。 通过以上分析，我们需要学习PID环路指令的使用、中断程序及子程序的调用指令。 S7-200扩展模块地址分配 CPU提供的本地I/O具有固定的I/O地址。当I/O点数不够用，或需要使用模拟输入输出信号时，可以将I/O扩展模块或模拟输入输出模块顺次连接到CPU的右侧，进行扩展。对于同种类型的输入输出模块而言，模块的I/O地址取决于I/O类型和模块的物理位置。举例来说，输出模块不会影响输入模块上的点地址，反之亦然。类似的，模拟量模块不会影响数字量模块的寻址。 在为扩展模块分配地址时，数字量模块总是以8位（1个字节）的方式递增。如果扩展模块没有给每一位提供相应的物理连接点，那些未用位不能分配给后续模块。对于输入模块，未使用的位会在每个输入刷新周期中被清零。 模拟量I/O点总是以两字节（32位）递增的方式来分配空间。如果模块没有给每个点分配相应的物理点，则这些I/O点会消失并且不能够分配给后续模块。 PID指令 PID算法是过程控制领域中技术成熟、应用方便、使用广泛的控制方法。典型的PID算法包括三项：比例项、积分项和微分项。即：输出=比例项+积分项+微分项。 系统按照一定的时间间隔采集模拟信号，并离散化后进行PID运算。 比例项能及时地产生与偏差成正比的调节作用，比例系数越大，比例调节作用越强。 积分项与偏差有关，积分的作用是消除稳态误差，提高控制精度，但积分的动作缓慢，给系统的动态稳定带来不良影响，很少单独使用。 微分项根据误差变化的速度（既误差的微分）进行调节，具有超前和预测的特点。微分时间常数增大，超调量减少，动态性能得到改善。 在很多控制系统中，有时只采用一种或两种控制回路。例如，可能只要求比例控制回路或比例和积分控制回路。通过设置常量参数值选择所需的控制回路。 （1）如果不需要积分回路（即在PID计算中无“I”），则应将积分时间Ti设为无限大。 （2）如果不需要微分运算，则应将微分时间Td设定为0.0。 （3）如果不需要比例运算，应将增益值Kc指定为0.0。 PID指令及调用 PLC提供了进行PID运算的PID环路指令，可以直接使用该指令完成模拟量控制功能。在PID环路指令调用时，一般要完成以下的步骤： 建立回路表 转换和标准化环路输入 PID环路指令调用 将环路输出转换为成比例的整数值 建立回路表 进行PID运算所需的参数，包括给定值、增益、采样时间、积分时间、微分时间（率）和积分前值，以及过程变量、输出、过程变量的当前值共九个量值，运算开始前及运算过程中将被保存于一个指定的存储空间，这个存储空间称为回路表。 回路表中有9个参数，全部为32位的实数，共占用36个字节。回路表的起始地址将决定每一个参数的存储地址（每一个参数的存储地址=回路表的起始地址+地址偏移量。如回路表的起始地址为VD100，那么输出值存储地址为VD108） PID指令调用前，应将需要的参数传送到回路表对应存储区 转换和标准化环路输入 一个环路有两个输入变量，设定值和过程变量。设定值通常是一个固定的数值，诸如在汽车定速控制中的速度设置。过程变量是测量轮胎转速的转速计的实测信号。 设定值和过程变量是实际数值，其大小