西门子PID功能块FB41(CONT_C)基本应用

  • 12,976
  • 阅读模式

FB41(CONT_C)

西门子PID功能块FB41“CONT_C”用于在SIMATIC S7可编程控制器上,控制带有连续输入和输出变量的工艺过程。在参数分配期间,用户可以激活或取消激活PID控制器的部分功能,如积分冻结等,以使控制器适合实际的工艺过程。

西门子PID功能块FB41“CONT_C”可以将控制器用作PID固定设定值控制器,或者在多回路控制中用作级联、混合或比率控制器。控制器的功能基于采样控制器的PID控制算法,采样控制器带有一个模拟信号;如果需要的话,还可以扩展控制器的功能,增加一个脉冲生成器环节,以产生脉宽调制的输出信号,用于带有比例执行器的两步或三步控制器。

西门子PID功能块FB41“CONT_C”必须在OB定时中断内调用,并将CYCLE(采样时间)管脚的调用时间与 OB定时中断保持一致,即相等 。

西门子PID功能块FB41(CONT_C)基本应用

图1.FB41"CONT_C" 的方框图

主要参数

西门子PID功能块FB41(CONT_C)基本应用

图2. FB41"CONT_C" 程序块

注:以TIA Portal V13 SP1为例,该功能块在STEP 7中的管脚与其相同

表1. FB41"CONT_C" 的输入参数

参数 变量类型 数据类型 取值范围 默认 描述 应用
COM_RST IN BOOL FALSE 完全重启动 置位后需手动去复位
MAN_ON IN BOOL TRUE 手/自动切换按钮 MAN_ON:
0:自动
1:手动
PVPER_ON IN BOOL FALSE 设定值选择外设 PVPER_ON:
0:当前值选择PV_IN
1:当前值选择PV_PER
PV_IN IN REAL -100~100(%)或者 物理值 0.0 过程变量输入 必须与SP_INT单位一致
PV_PER IN WORD 16#0000 外设过程变量输入 PIW xxx
SP_INT IN REAL -100~100(%)或者 物理值 0.0 内部设定值
P_SEL IN BOOL TRUE 比例作用激活 P_SEL:
0:关闭比例作用
1:激活比例作用
I_SEL IN BOOL TRUE 积分作用激活 I_SEL:
0:关闭积分作用
1:激活积分作用
INT_HOLD IN BOOL FALSE 积分冻结 冻结当前积分作用
(仅自动模式有用)
I_ITL_ON IN BOOL FALSE 积分设定值 I_ITL_ON:
0:积分作用值由偏差计算
1:积分作用值为I_ITLVAL
I_ITLVAL IN REAL -100~100(%) 0.0 积分初始值
D_SEL IN BOOL FALSE 微分作用打开 I_SEL:
0:关闭微分作用
1:激活微分作用
CYCLE IN TIME >=1 ms T#1s 采样时间 建议:与定时中断时间设置相同
MAN IN REAL -100~100(%) 0.0 手动值
GAIN IN REAL 2.0 比例因子
TI IN TIME >=CYCLE T#20s 积分时间
TD IN TIME >=CYCLE T#10s 微分时间
TM_LAG IN TIME 〉=CYCLE/2 T#2s 微分作用的时间延迟 TM_LAG越大,微分作用越小
DEAD_W IN REAL >=0.0 0.0 死区宽度 SP_INT-DEAD_W<PV_IN<SP_INT+DEAD_W
当前值在该范围内,PID输出保持不变
LMN_HLM IN REAL 100.0 调节值上限
LMN_LLM IN REAL 0.0 调节值上限
PV_FAC IN REAL 1.0 过程变量因子
PV_OFF IN REAL 0.0 过程变量偏移量
LMN_FAC IN REAL 1.0 调节值因子
LMN_OFF IN REAL 0.0 调节值偏移量
DISV IN REAL -100~100(%) 0.0 干扰变量

表2. FB41"CONT_C" 的输出参数

参数 变量类型 数据类型 取值范围 默认 描述 应用
LMN OUT REAL 0.0 调节值
LMN_PER OUT WORD 16#0000 外设调节值 PQW xxx
QLMN_HLM OUT BOOL FALSE 调节值上限报警
QLMN_LLM OUT BOOL FALSE 调节值下限报警
LMN_P OUT REAL 0.0 比例分量
LMN_I OUT REAL 0.0 积分分量
LMN_D OUT REAL 0.0 微分分量
PV OUT REAL 0.0 当前值输出
ER OUT REAL 0.0 偏差 ER=SP_INT-PV_IN

基本功能

由图 1 可知,FB41可以分为偏差产生、PID运算、PID输出三部分。

以下为管道压力控制实例说明:

升压时,阀门开度增加;降压时,阀门开度减小。

被控对象:0-100Kpa (压力)输入信号:4-20mA

设 定 值 :60Kpa

执行元件:0-100% (阀门)输出信号:4-20mA

手/自动选择(MAN_ON)

表3.MAN_ON的选择

参数 状态 说明
MAN_ON 0 自动控制:PID经过程序块计算输出
MAN_ON 1 手动控制:直接由MAN控制输出

当前值PV_IN与PV_PER的选择

表4.PVPER_ON的选择

参数 状态 说明
PVPER_ON 0 PV_IN有效
PVPER_ON 1 PV_PER有效

注:无论当前值选择哪个管脚,SP_INT必须与其量纲相同

PVPER_ON=0

利用量程转换块FC105"SCALE"将过程变量转换为实际工程量

西门子PID功能块FB41(CONT_C)基本应用

图3.FC105“SCALE”量程转换块

注:以TIA Portal V13 SP1为例,该功能块在STEP 7中的管脚与其相同

表5.FC105“SCALE”参数引脚

参数 变量类型 数据类型 描述 说明
IN IN INT 输入 PIW xxx
HI_LIM IN REAL 输出值上限
LO_LIM IN REAL 输出值下限
BIPOLAR IN BOOL 极性选择

BIPOLAR:
0:单极性
1:双极性

RET_VAL OUT WORD 错误信息
OUT OUT REAL 输出

西门子PID功能块FB41(CONT_C)基本应用

图4.PVPER_ON=0时,PV_IN有效

PVPER_ON=1

直接将过程变量输入到PV_PER管脚,会按照以下公式进行规格化转换。

公式:PV=(PV_PER*100/27648)*PV_FAC+PV_OFF

默认转换为0-100(%)

西门子PID功能块FB41(CONT_C)基本应用

图5.PVPER_ON=1时,PV_PER有效

PID参数输入

表6.PID参数设定

参数 描述 说明
GAIN 比例增益 1,GAIN越大,比例作用越大;
2,PID输出正/反作用由GAIN参数正负选择:
+:正作用:输出增大,偏差减小
-:反作用:输出减小,偏差减小
TI 积分时间 TI越大,积分作用越小
TD 微分时间 TD越大,微分作用越大

PID输出LMN与LMN_PER选择

表7.PID输出管脚

参数 类型 说明
LMN REAL 默认输出0-100(%)
LMN_PER WORD 16#0-16#6C00
(0-27648)

LMN输出

利用量程转换块FC106"UNSCALE"将LMN转换为0-27648的工程量

西门子PID功能块FB41(CONT_C)基本应用

图6.FC106"UNSCALE"量程转换块

注:以TIA Portal V13 SP1为例,该功能块在STEP 7中的管脚与其相同

表8.FC106"UNSCALE"参数引脚

参数 变量类型 数据类型 取值范围 描述 说明
IN IN REAL 输入
HI_LIM IN REAL 输入值上限
LO_LIM IN REAL 输入值下限
BIPOLAR IN BOOL 极性选择

BIPOLAR:
0:单极性
1:双极性

RET_VAL OUT WORD 错误信息
OUT OUT INT 输出

LMN_PER

直接将PQWxxx连接到LMN_PER管脚控制输出

西门子PID功能块FB41(CONT_C)基本应用

图7.FB41"CONT_C"LMN_PER输出

西门子STEP7 V5.7 SP1英文版软件下载 西门子

西门子STEP7 V5.7 SP1英文版软件下载

STEP 7 V5.7 SP1功能更新 (一)操作系统 STEP 7 V5.7 SP1支持以下操作系统: Windows 10专业版/企业版 (64位) Windows 11专业版/企业版 (64位)...
TIA Portal V18新功能和软件下载 西门子

TIA Portal V18新功能和软件下载

STEP 7 V18 在软件单元中可使用命名空间 在软件单元中可创建安全程序 长期轨迹 WinCC Unified V18 高效组态画面 增强标准化(面板和库) ES和RT的扩展开放性 系统诊断控件支...
SIMATIC Visualization Architect V18新功能和下载 西门子

SIMATIC Visualization Architect V18新功能和下载

SiVArc V18新功能 改进了 Unified 设备支持 可生成画面对象趋势控件和功能趋势控件 可生成定位字段 可生成报警 可通过 SiVArc 属性,将图形列表或文本列表分配给符号化 IO 字段...