2.2 Функциональная схема системы регулирования

Функциональная электрическая схема представлена в графической части работы (приложение Б).

Для передачи информации о состоянии температуры с датчика, расположенного в эмуляторе печи (ЭП 1), необходимо подключить датчик к первому аналоговому входу (AI1) ПЛК, используя двухпроводную схему подключения.

Для регулирования температуры в ЭП 1, необходимо подключить четвертый дискретный выход (DO4) ПЛК к нагревательному элементу эмулятора печи ЭП 1.

Для передачи информации о состоянии температуры с датчика, расположенного в эмуляторе печи (ЭП 2), необходимо подключить датчик к второму аналоговому входу (AI 2) ПЛК, используя двухпроводную схему подключения.

Для регулирования температуры в ЭП 2, необходимо подключить второй дискретный выход (DO2) ПЛК к нагревательному элементу эмулятора печи ЭП 2.

Для загрузки программы в ПЛК необходима связь с ПК, которая осуществляется с помощью сети Ethernet через нуль-модемный кабель.

3 Программирование плк 150 ам

Программирование ПЛК производится в среде программирования CoDeSys версии 2.3.9.41

Программирование ПЛК начинается с его конфигурирования. Конфигурация производится во вкладке «Конфигурация ПЛК». Здесь задаются задействованные в проекте выходные элементы (ВЭ), модуль обмена данными, протокол по которому будут передаваться данные, а также расположение переменных в памяти ввода-вывода ПЛК.

3.1 Конфигурирование входов, выходов плк 150 ам

Измерение температуры первого датчика (ЭП1) осуществляется посредством подключения его к первому аналоговому входу ПЛК. Затем необходимо провести настройку данного входа в проекте. Для того, чтобы получать данные с датчика, необходимо указать его тип: Unifed signal sensor[SLOT] – Заменить элемент – RTD sensor [SLOT]. Далее переходим к вкладке «Параметры модуля» и устанавливаем значения, которые указаны на рисунке 1. Описание первого аналогово входа приведено на рисунке 2.

Рис.1 - Настройка аналогового входа ПЛК

Измерение температуры второго датчика (ЭП2) осуществляется посредством подключения его ко второму аналоговому входу ПЛК. Настройка второго аналогового входа происходит аналогично настройке первого, за исключением его описания (рис. 3).

Рис.2 - Описание первого аналогового входа ПЛК

Рис.3 - Описание второго аналогового входа ПЛК

Для того, чтобы регулировать температуру в эмуляторах печи (ЭП1, ЭП2), необходимо провести настройку дискретных выходов (рис.4).

Для реализации ШИМ на втором дискретном выходе необходимо проделать следующие действия: Discrete output 4 bit[FIX] – добавить Pulse-wide modulator. Настройку Pulse-wide modulator проводим по шаблону (рис.5).

Рис.4 – Настройка дискретных выходов ПЛК

Рис.5 – Настройка Pulse-wide modulator

3.2 Создание pou

ON_OF регулятор с гистерезисом при переключении (рис. 6)

Рис. 6 - ON_OF регулятор с гистерезисом при переключении

Функциональный блок позволяет управлять включением – отключением исполнительного механизма(мов) типа «нагреватель» и/или «холодильник» для поддержания установленного на входе «уставка» (SP) значения регулируемой величины.

Входные параметры:

PV: REAL; – значение регулируемой величины;

SP: REAL; – уставка (задание нужного значения для поддержания на выходе);

HYST: REAL; – гистерезис переключения выхода в единицах регулируемой величины;

DB: REAL; – зона нечувствительности в единицах регулируемой величины. Задает зону, в которой выходное значение регулятора равно 0, то есть не работает ни исполнительный механизм типа «нагреватель», ни исполнительный механизм типа «холодильник». Значение параметра делится на 2 и откладывается относительно значения уставки.

Выход блока:

COOLER: BOOL; –сигнал управления для включения реле исполнительного механизма типа «холодильник»;

HEATER: BOOL; – сигнал управления для включения реле исполнительного механизма типа «нагреватель».

Пояснения по фрагментам программы(рис.7): на входе SP ON_OF регулятора в градусах Цельсия указывается значение необходимой температуры (SP). На вход PV подается измеренное значение температуры. Параметры на входах HYST и DB выбраны экспертным методом. Сигнал out с выхода HEATER подается на модуль соответствующего выхода контроллера (Discrete output 4). Сигнал PV c модуля RTD sensor поступает на блок SUB для вычитания из него значения SP. Сигнал delta с выхода блока SUB поступает на вход блока ABS, который возвращает абсолютное значение числа. Сигнал delta_abs с выхода блока ABS поступает на блок GT, где сравнивается с заданным значением дельта (ust_delta). Если сигнал delta_abs больше чем сигнал ust_delta – на выход блока treboga подается значение TRUE.

Рис.7 – Пояснение к программе

Регулятор с автонастройкой первого типа (PID_2POS_IM_ANR) (рис.8).

Рис.8 - ПИД регулятор с автонастройкой

Алгоритм предназначен для работы с исполнительными механизмами, временем изменения выходной мощности которых от 0 до 100 %, можно пренебречь. К таким механизмам относятся: нагревательные элементы (ТЭНы), отсечные клапаны, форсунки, электродвигатели, некоторые задвижки с аналоговым управлением. Функциональный блок имеет единичный коэффициент передачи и может использоваться для управления медленными (инерционными) процессами при помощи двухпозиционных исполнительных механизмов.

Входные параметры:

PV: REAL; - значение регулируемой величины;

PV_TIME: WORD; - время получения значений регулируемой величины (циклическое время), используется для вычисления интегральной и дифференциальной составляющих. Отсчитывается в сотых долях секунды и берется из модуля RTD sensor, переменной Circular time. Единица времени в этой переменной должна равняться 1/100 сек, при переполнении значение должно обнуляться и накопление значения времени должно продолжаться.

SP: REAL; – уставка (задание нужного значения для поддержания на выходе);

START_ANR: BOOL; - значение TRUE необходимо установить для проведения процесса автонастройки ПИД-коэффициентов регулятора. При подаче значения FALSE – автонастройка ПИД-коэффициентов прекращается и начинается процесс регулирования.

YDOP: REAL; - максимальная амплитуда колебаний регулируемой величины при автонастройке (в единицах регулируемой величины);

_IMIN: REAL; - минимальное ограничение накопления интегральной составляющей, диапазон от минус 1 до 1.

_IMAX: REAL; - максимальное ограничение накопления интегральной составляющей, диапазон от минус 1 до 1.

Выход блока:

OUT: REAL; – выходной сигнал регулятора, от -100 до 100% относительной мощности.

STATE_ANR: BYTE; – состояние автонастройки (0 – идет автонастройка; 1 – автонастройка завершена; иное значение – код ошибки). По окончании автонастройки выход START_ANR = FALSE.

Пояснения по фрагментам программы(рис.9): на входе SP ПИД- регулятора в градусах Цельсия указывается значение необходимой температуры(SP_PID). На вход PV подается измеренное значение температуры, время измерения с модуля «RTD sensor» подается на вход PV_TIME. Параметры на входах YDOP, _IMIN, _IMAX выбраны экспертным методом. Блок MAX в выходном сигнале убирает отрицательные значения. Сигнал OUT_VAL с ПИД - регулятора поступает на блок MUL для умножения на 655,35 с целью линейного преобразования выходной мощности регулятора (от 0 до 100) к мощности, подаваемой на ШИМ (0…65535). Дальше значение передает его на блок REAL_TO_WORD для преобразования типа данных из REAL в WORD. С выхода переменная VYH_PID подается на модуль соответствующего выхода контроллера в канал ШИМ – «Pulse - wide modulator». Сигнал state_anr_pid c выхода STATE_ANR ПИД-регулятора поступает блок равенства «=». Если сигнал равен 0 на выход блока поступает сигнал TRUE. Автонастройка происходит до тех пор, пока сигнал state_anr_pid будет равен 0.

Рис.9 - Пояснение к программе