计算机控制系统课程设计：thfcs-1型实验装置----比值控制系统设计(编辑修改稿)

计算机控制系统课程设计：thfcs-1型实验装置----比值控制系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

GAIN := TI := TD := TM_LAG := DEADB_W := LMN_HLM := LMN_LLM := PV_FAC := PV_OFF := LMN_FAC := LMN_OFF := I_ITLVAL:= DISV := LMN := LMN_PER :=PQW288 QLMN_HLM:= QLMN_LLM:= LMN_P := LMN_I := LMN_D := PV := ER := NOP 0设置比值系数MD3为2L +000 T MD 3 NOP 0 根据流量比值系统的控制要求，将电动阀支路流量的检测量乘以比值系数作为下一个变频器PID调节的给定。 L 92 L MD 3 *R T 6 NOP 0DB42为变频器的PID控制，PIW274为变频器支路的流量测量值，PQW290为变频器。 其中的GAIN 、TI、TD 在上位机上进行设置，将在上位机设计中具体介绍。 CALL CONT_C , DB42 COM_RST := MAN_ON := PVPER_ON:= P_SEL := I_SEL := INT_HOLD:= I_ITL_ON:= D_SEL := CYCLE := SP_INT := PV_IN := PV_PER :=PIW274 MAN := GAIN := TI := TD := TM_LAG := DEADB_W := LMN_HLM := LMN_LLM := PV_FAC := PV_OFF := LMN_FAC := LMN_OFF := I_ITLVAL:= DISV := LMN := LMN_PER :=PQW290 QLMN_HLM:= QLMN_LLM:= LMN_P := LMN_I := LMN_D := PV := ER := NOP 0FB41模块FB41称为连续控制的PID用于控制连续变化的模拟量，其功能是S7300提供的标准的已经为用户编制好程序的块，用户可以直接调用它们，以便高效地编制自己的程序，但不能修改这些功能块。 系统功能块有存储功能，其变量保存在指定给它的背景数据块中。 FB41的框图 上位机与下位机程序设计涉及到的设置 对设定值、过程变量和误差的处理设定值的输入：浮点数格式的设定值用变量SP_INT(内部设定值)输入。 过程变量的输入：可以用两种方式输入过程变量（即反馈值）：(1) 用PV_IN(过程输入变量)输入浮点格式的过程变量，此时开关量PVPER_ON(外围设备过程变量ON)应为0状态。 由于检测量为电动阀支路流量PIW272，变频器支路流量PIW274，为外围设备，故此本设计的两个PID，PVPER_ON应为1状态。 (2) 用PV_PER(外围设备过程变量)输入外围设备（I/O）格式的过程变量，即用模拟量输入输出的数字值作为PID调节的过程变量，此时开关量PVPER_ON应为1状态。 这里将在下位机开启按钮，脚本中设置。 外围设备过程变量转换为浮点数：外围设备（即模拟量输入模块）正常范围的最大输出值（%）为27648（6C00H），%%之间的浮点数格式的数值，CPR_IN的输出（以%为单位）用下式计算： （）外围设备过程变量的标准化：PV_NORM功能用下面的公式将CPR_IN的输出PV_R格式化： （）式中： PV_FAC —— 过程变量的系数，；PV_OFF —— 过程变量的偏移量。 PV_FAC和PV_OFF用来调节过程输入的范围。 如果设定值有物理意义，实际值（即反馈量）也可以转换为该物理值。 手动模式参数MAN_ON（手动值ON）为1时为手动模式，为0时为自动模式。 在手动模式中，控制变量（Manipulated Variable，即控制器的输出值）被手动选择的值MAN（手动值）代替。 本设计要将电动阀PID的MAN_ON设置为1，变为手动模式。 在上位机设置中，可以设定副设定值，让电动阀支路流量恒定。 变频器的PID的MAN_ON设置为0，变为自动模式。 输出量转换为外围设备（I/O）格式控制器输出值如果要送给模拟量输出模块中的D/A转换器，需要用“CPR_OUT”功能转换为外围设备（I/O）格式的变量LMN_PER。 转换公式为：LMN_PER=LMN27648/100 （）用参数赋值工具可以进行参数检查，给出错误信息。 FB41的输入参数，如表52所示 FB41的输入参数参数名称数据类型地址说明默认值COM_RSTBOOL完全重新起动，为1时执行初始化程序FALSECYCLETIME2采样时间，两次块调用之间的时间，取值范围=20msT1s SP_INTREAL6内部设定值输入，取值范围为177。 %或物理值PV_INREAL10浮点数格式的过程变量输入PVPER_ONBOOL使用外围设备输入的过程变量FALSEPV_PERWORD14外围设备输入的I/O格式的过程变量值160000PV_FACREAL48输入的过程变量的系数PV_OFFREAL52输入的过程变量的偏移量DEADB_WREAL36死区宽度，误差变量死区带的大小，= GAINREAL20比例增益输入，用于设置控制器的增益TITIME24 积分时间输入，积分器的响应时间，取值范围应= CYCLET20sTDTIME28微分时间输入，微分器的响应时间T10sTM_LAGTIME32微分操作的延迟时间输入T2sP_SELBOOL为1时打开比例（P）操作TUREI_SELBOOL为1时打开积分（I）操作TURED_SELBOOL为1时打开微分（D）操作FALSEI_ITLVALREAL64积分操作的初始值INT_HOLDBOOL为1时积分操作保持，为1时积分输出被冻结FALSEDISVREAL68扰动输入变量MAN_ONBOOL为1时控制循环将被中断，手动值被设置为操作值TUREMANREAL16操作员接口输入的手动值，取值范围或物理量LMN_HLMREAL40控制器输出上限值，取值范围LMN_LLM~%或物理值LMN_LLMREAL44控制器输出下限值，%~ LMN_HLM或物理值LMN_FACREAL56控制器输出量的系数FB41的输出参数， FB41的输出参数参数名称数据类型地址说明默认值PVREAL92格式化的过程变量输出ERREAL96死区处理后的误差输出 LMN_PREAL80控制器输出值中的比例分量 LMN_IREAL84控制器输出值中的积分分量 LMN_DREAL88控制器输出值中的微分分量 QLMN_HLMBOOL控制器输出超过上限 FALSEQLMN_LLMBOOL控制器输出小于下限 FALSELMNREAL72浮点数格式的控制器输出值 LMN_PERWORD76I/O格式的控制器输出值 160000具体变量设置在上位机组态与程序设计中介绍。 4 上位机组态与程序设计本设计用组态软件的是西门子公司的WinCC，它是Windows Control Center（视窗控制中心）的简称，是HMI/SCADA软件中的后起之秀。 WinCC是Siemens公司的一种功能强大的工业控制软件，是“真正开放的”HMISCADA软件。 它集成了SCADA、组态、脚本（Script）语言和OPC等先进技术，为用户提供了Windows操作系统环境下使用各种通用软件的功能。 WinCC继承了西门子公司的全集成自动化（TIA）产品的技术先进性和无缝集成的特点。 WinCC运行于个人计算机环境，可以与多种自动化设备及控制软件集成，具有丰富的设置项目、可视窗口和菜单选择，使用方便灵活，功能齐全。 用户在其友好的界面下进行组态、编程和数据管理，可形成所需的操作画面、监视画面、控制画面、报警画面、趋势曲线等。 它为操作者提供了图文并茂、形象直观的操作环境，不仅缩短了软件设计周期，而且提高了工作效率。 WinCC的另一个特点在于它的整体开放性，它可以方便的与各种软件和用户程序组合在一起，建立友好的人机界面，满足实际需要。 用户也可以将WinCC作为系统扩充的基础，通过开放式接口，开发其自身需要的应用系统。 WinCC由三大部分组成：控制中心：控制中心使用户通过WinCC应用进行浏览，并且对其数据进行一些操作。 从形式和操作上看，控制中心与Windows资源管理器相似。 系统控制器：管理各站之间的系统通讯。 数据管理器：在WinCC项目中用于处理中央任务的启动。 其主要任务是处理变量管理器，其通讯通道用于访问过程数据。 WinCC的发展及应用从面市伊始，用户就对SIMATIC WinCC印象深刻。 一方面，是其高水平的创新，它使用户在早期就认识到即将到来的发展趋势并予以实现；另一方面，是其基于标准的长期产品策略，可确保用户的投资利益。 依据这种战略思想，WinCC，这一运行于Microsoft Windows 2000和XP下的Windows控制中心，已发展成为欧洲市场中的领导者，乃至业界遵循的标准。 如果你想使设备和机器最优化运行，如果你想最大程度地提高工厂的可用性和生产效率，WinCC当是上乘之选。 突出的优点：通用的应用程序；适合所有工业领域的解决方案；多语言支持，全球通用；可以集成到所有自动化解决方案内；内置所有操作和管理功能；可简单、有效地进行组态；可基于Web持续延展；采用开放性标准，集成简便集成的Historian 系统作为IT 和商务集成的平台；可用选件和附加件进行扩展；“全集成自动化” 的组成部分。 Wincc监控组态与程序设计 变量设置变量系统是组态软件的重要组成部分。 在组态软件的运行环境下，工业现场的生产状况将实时地保存在变量的数值中，操作人员监控过程数据，他在计算机上发布的指令通过变量传送给生产现场。 WinCC的变量管理是变量管理器。 WinCC使用变量管理器来组态变量。 变量管理器对项目所使用的变量和通讯驱动程序进行管理。 WinCC与自动化控制系统间的通讯依靠通讯驱动程序来实现；自动化控制系统与WinCC工程间的数据交换通过过程变量来实现。 变量管理器管理WinCC工程中使用的变量和通讯驱动程序。 它位于WinCC项目管理器的浏览窗口中。 WinCC的变量按照功能可分为外部变量、内部变量、系统变量和脚本变量四种类型。 新建新驱动器连接在WINCC变量中建立SIEMENS S7 PROTOCOL SUIT,选择MPI，新建驱动程序连接，点击系统参数，选择逻辑设备名称为“CP5611”，如图： WINCC系统参数设置再进入选择参数窗口，设置插槽号为2， PLC 315—2DP的插槽号为2。 如下图所示： WINCC连接参数设置 建立外部变量以变量d为例右击新建变量命名为“d”，然后选择类型为浮点数32位变量，数据选择为DB，DB号为42,因为在STEP 7中我们建立的PID设为DB42，最后地址设置为DB28，点击确定完成地址属性设置。 如下图所示： 新建变量 按上面步骤建立所有外部变量， 外部变量 外部变量名称数据类型参数地址程序中名称manon二进制变量DB42,MAN_ONpselect二进制变量DB42, P_SELiselect二进制变量DB42, I_SELdselect二进制变量DB42, D_SELsp1。