请联系客服QQ
艾特贸易网首页

艾特贸易网

PLC-GOT控制系统控制算法的具体实施

提示:

通过艾特贸易小编介绍一个比较具体而典型的控制系统,希望能将有关说明具体化,可能有助于初学者尽快入门。 请看下面图7-1中的液位控制系统。 图7-1 液位控制系统 按照工艺控制和生产安全的要求,要求该系统将液位控制在一定高度。根据工艺的要求,输入泵和输出泵均选用容积泵,并且可进行大范围无级调速。接到一个任务,

    通过艾特贸易小编介绍一个比较具体而典型的控制系统,希望能将有关说明具体化,可能有助于初学者尽快入门。

    请看下面图7-1中的液位控制系统。

液位控制系统

    7-1    液位控制系统

    按照工艺控制和生产安全的要求,要求该系统将液位控制在一定高度。根据工艺的要求,输入泵和输出泵均选用容积泵,并且可进行大范围无级调速。接到一个任务,首先需要认真地分析和比较各种可能的控制方案。不要急于计算参数,更不要急于动手编写程序,仅就上面的液位定值控制系统而言,就可有两种控制方案。第一种是输出泵作为系统流量的主导设定泵,而输入泵作为液位控制泵,也就是输入流量作为控制变量。另一种是输入泵作为系统流量的主导设定泵,而输出泵作为液位控制泵,也就是输出流量作为控制变量。单纯从控制的角度而言,两种方案差别很小。从工艺流程的角度来看,前者能向下游设备提供较平稳的物料,但是向上游设备索取的物料可能随时发生变化,后者的情况则正好相反。这是需要从生产全局稳定的角度,由工艺工程师选择一种影响较小的方案。如果从生产安全的方面考虑,例如当设备发生故障时,将会产生什么后果?哪种后果比较严重?假设该设备溢出时的后果比抽干时更严重,显然用第一方案较安全。因为输出通道故障停机时,控制器将命令输入通道自动停止进液。反之,如果输入通道失灵,不执行控制器的指令,只会造成被抽干的后果。本例采用第一方案。此时输出泵流量的变化可视为对该控制回路的干扰。

    当然,为了生产安全,无论采用何种方案,都必须另外设计保护系统,这将在后面介绍。

    首先画出这个控制回路的信号流程图,如图7-2所示。

信号流程图

    7-2    信号流程图

    (1) BI输入泵。它工作时的流量QI与拖动它的电动机转速基本成正比,电动机的转速与输入变频器送出的电源频率成正比,变频器送出的频率与它从D/A转换器接收的电流信号成正比,而D/A转换器输出电流与由PLC送出的数字信号DI成正比。所以,有

    QI=KI×DI    (7-1)

    式中所有的静态转换系数之积,用KI表示;

    (2) Bo输出泵。同理,有

    Qo=Ko×Do

    (3) SL液位传感器。它的量程为L。其输出的模拟信号经过A/D转换后,成为数字量DLPLC读入,它与液位高低成正比,即

    DL=KL×H    (7-2)

它的转换系数用KL表示。

    以上这些辅助设备,也就是用作执行机构和测量回路的设备,一经选定,所有的参数便成为已知常数。它与我们所控制的对象(过程)并不再有直接关系。

    7-3是控制系统框图。下面来介绍被控制对象。它的输入参数是输入流量QI,输出的被控参数是液位H。这个特定的对象比较简单,它的输出值与其输入值的积分成正比。比例系数是Ks=4/(πD²)=常数。通常,称这种关系为对象的“数学模型”。实际上很多被控对象都难以得到它的数学模型。使用PID算法,也并不要求准确地知道数学模型,但是这并非意味着可以对它一无所知。首先在设计系统的执行机构(驱动机构)时,必须了解控制变量的大致工作范围。选用测量装置时,还必须了解被控制变量的大致工作范围。即使在系统硬件设计好之后,也希望了解它的比例系数(增益)以及输出对输入变化反应的快慢。

控制系统框图

    7-3    控制系统框图

    下面首先确定这个算法使用的采样周期Ts。已知读入到PLC中的数字量DL,它的最小变化量是1,所对应的液位变化是△H=DL/KL=1/KL。所对应的液体体积是△V =HπD²/4=πD²/4KL。输入泵BI的最大输入能力,即为QI可能的最大值QIM。它输送体积为△V的液体最少需要的时间是△V/QIM。将这个最少需要的时间的一半作为计算PID输出的采样周期,即

    Ts=HπD²/8KLQIM  s    (7-3)

    接着,来估算一下广义对象的比例系数(将图7-3简化成图7-4)

    K=|GDo/GDI|=|DL/DI|=KIKSKL=KIKL/πD²    (7-4)

控制系统的简化框图

    7-4    控制系统的简化框图

    上述方法仅适用于已知数学模型的对象,否则就算不出来。此时只能借助于简单测试的办法大致估算采样周期Ts

    因为广义对象的输入△GDI就是PID算法的输出DI。广义对象的输出△GDO就是PID算法的输入DL。可用放大系数

    KP= (510)×DIM/DSM

开始进行调试。

    为了使公式看起来更具体,假设以下参数。

    (1)输入通道:输入泵100mL/r(每转100mL)

    输入泵电动机:050Hz 01420r/min(每分钟1420转)

    输入变频器:420mA 050Hz

    12D/A转换器:04000 420mA

    因此当DI= DIM=4000时,QIM =142L/min

    所以KI=35.5×10-3L/min

    (2)输出通道:输出泵80mL/r(每转80毫升)

    输出泵电动机050Hz 01420r/min(每分钟1420转)

    输出变频器:420mA 050Hz

    12D/A转换器:04000 420mA

    因此,当Do=DOM=4000时,QOM =113. 6L/min

    所以Ko=28.4×10-3L/min

    (3)液位传感器:量程L=02000  mm

    输出420 mA

    10A/D转换器420mA DL=01000

    所以KL=0.5/mm  DSM=10

    (4)被控对象:控制参数DI=04000 QI=0142L/min

    容器直径D=1500mm

    容器截面积S=1767000mm²=176.7dm²

    最大流量时,在Ts时间之内,使液位变化Ts×QIM/S,它所对应的被控参数

    DL=TsQIMKL/S

    KS=DL/DI

    初步设定用于PID计算的采样周期Ts。因为DL变化一个数,表示液位波动2mm=0. 02dm,体积变化3.534L,即使使用最大流量142L/min时,需用时1.493s。所以可设定Ts=0.81s。下列计算中设定Ts=1s

    初步设定用于PID计算的放大系数KP

    已知KP= (510)×DIM/DSM=(510)×4000/1000= 2040

(作者稿费要求:需要高清无水印文章的读者3元每篇,请联系客服,谢谢!在线客服:艾特贸易网客服为您服务


(责任编辑: 艾特贸易网 )

  • 本文关键字:PLC 

免责声明:本文章仅代表作者个人观点,与艾特贸易网无关。本站大部分技术资料均为原创文章,文章仅作为读者参考使用,请自行核实相关内容,如若转载请注明来源:艾特贸易网 http://www.aitmy.com