Применение функционального блока PID

Пошаговый самоучитель CENTUM VP

 


Содержание самоучителя

Урок 19
Применение функционального блока PID
ПИД-регулятор

PID – функциональный блок ПИД-регулятора

Рис. Блок PID

Режимы работы ПИД-регулятора

Функциональный блок PID поддерживает все .

Блок-схема алгоритмов работы ПИД-регулятора

Рис. Алгоритмы работы ПИД-регулятора

Типы алгоритмов ПИД-регулятора

N Тип    P       I       D    Формула ПИД-регулятора
1 PID + + + Рис. Формула PID-регулятора
Все три компоненты регулятора (P+I+D) реагируют на изменение рассогласования.
2 I-PD PV + PV Рис. Формула I-PD-регулятора
Только интегральная компонента (I) реагирует на изменение рассогласования, пропорциональная (P) и дифференциальная (D) компоненты реагируют только на изменение PV.
3 PI-D + + PV Рис. Формула PI-D-регулятора
Пропорциональная (P) и интегральная (I) компоненты реагируют на изменение рассогласования, а дифференциальная (D) компонента реагирует только на изменение PV.
4 Автоматический Аналогична I-PD в режиме AUT.
Аналогична PI-D в режимах CAS и RCAS.
5 Автоматический 2 Аналогична I-PD в режимах AUT и и RCAS.
Аналогична PI-D в режиме CAS.

Рис. Сокращения в формуле

Задание

Запрограммировать регулирование уровня жидкости в баке с помощью насоса с частотно-регулируемым электроприводом.

Решение

Реализуем каскадное регулирование, в котором ПИД-регулятор расхода подчинён ПИД-регулятору уровня.

ПИД регулятор уровня (LС) ПИД регулятор расхода (FС)
Объект управления Бак (уровень) Насос (расход)
Исполнительное устройство Преобразователь частоты (ПЧ)
Заданное значение (SV) LSV (заданный уровень) FSV (заданный расход)
Процессная переменная (PV) LPV (фактический уровень) FPV (фактический расход)
Выход регулятора (MV) LMV (заданный расход) FMV (частота ПЧ)

Рис. Система управления

Жёлтым маркером отмечено "поле" (объекты управления, датчики и исполнительные устройства), передаточные функции которого мы будем симулировать (см. Урок 5, шаг 15).

  1. Запускаем System View и открываем проект TRAINING

  2. Открываем редактор IOM модуля аналоговых входов:
    FCS0101 > IOM > NODE1 > 1AAI141-S
    и задаём символьные имена для аналоговых входов:
    %%LPV, %%FPV

    Рис. Символьные имена для аналоговых входов

  3. Открываем редактор IOM модуля аналоговых выходов:
    FCS0101 > IOM > NODE1 > 2AAV542-S
    и задаём символьное имя для аналогового выхода:
    %%FMV

    Рис. Символьные имена для аналоговых выходов

  4. Открываем редактор схем управления Control Drawing:
    FCS0101 > FUNCTION_BLOCK > DR0006
    и создаём следующую схему управления:

    Рис. Схема управления
    Блоки PVI добавляем, чтобы посмотреть переходные процессы уровня и расхода.

  5. Для начала просто оживим нашу схему с помощью симулятора – запускаем виртуальный симулятор:
    FCS > Test Function

  6. Нажимаем кнопку [Wiring Editor] и добавляем две простейшие передаточные функции для поля:

    Рис. Wiring Editor
    Нажимаем кнопку [Save] и загружаем конфигурацию в контроллер:
    File > Download…

  7. Нажимаем кнопку [Wiring Operation] – должен появиться статус ON для обеих связей:

    Рис. Wiring Operation

  8. Открываем окно статуса схемы управления:

    Рис. Браузер

    Рис. Статус схемы управления

  9. Вызываем лицевую панель блока FC:

    Рис. FC Faceplate
    и переводим регулятор расхода в каскадный режим работы (CAS).

  10. Вызываем лицевую панель блока LC и переводим регулятор уровня в автоматический режим работы (AUT).

  11. Статус схемы управления оживает:

    Рис. Живой статус

  12. Вызываем лицевые панели блоков LC, FC, LPV.
    Изменяем интегральные компоненты блоков LC и FC на 5 секунд:

    Рис. Настройки ПИД-регулятора

  13. Открываем панель тюнинга блока LPV.

  14. Устанавливаем заданное значение уровня на 80%:

    Рис. Заданное значение уровня
    и наблюдаем, как ПИД-регуляторы отрабатывают заданное значение:

    Рис. Работа ПИД-регуляторов

  15. Самостоятельно поиграйте с настройками ПИД-регуляторов и передаточных функций симулятора поля.