PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中P.I.D参数经验数据以下可参照:
温度T: P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s
压力P: P=30~70%,T=24~180s,
液位L: P=20~80%,T=60~300s,
流量蚂肆握L: P=40~100%,T=6~60s。
我在手册上查到的,并已实际的测试过,方便且比较准确应用于传统的PID1。首先将I,D设置为0,即只用纯比例控制,最好是有曲线图,调整P值在控制范围内成临界振荡状态。 记录下临界振荡的同期Ts2。将Kp值=纯比例时的P值3。如果控制精度=1.05%,则设置Ti=0.49Ts ; Td=0.14Ts ;T=0.014 控制精度=1.2%,则设置Ti=0.47Ts ; Td=0.16Ts ;T=0.043 控制精度=1.5%,则设置Ti=0.43Ts ; Td=0.20Ts ;T=0.09
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朋友,你试一下,应该不错,而且调试时间大大缩短
我认为问题是,再加长积分时间,再减小放大倍数。获得的是1000rpm以上的稳定,牺牲的是系统突加给定以后系统调节的快速性,根据兼顾原则,自己掌握调节指标吧。
方法二:
1.PID调试一般原则a.在输出不振荡时,增大比例增益P。b.在输出不振荡时,减小积分时间常数Ti。c.在输出不振荡时,增大闷庆微分时间常数Td。2.一般步骤a.确定比例增益P 确定比例增益P 时,首先去掉PID的积分项和微分项,
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一般是令Ti=0、Td=0(具体见PID的参数设定说明),使PID为纯比例调节。输入设定为系统允许的最大值的60%~70%,由0逐渐加大比例增益P,直至系统出现振雹漏荡;再反过来,从此时的比例增益P逐渐减小,直至系统振荡消失,记录此时的比例增益P,设定PID的比例增益P为当前值的60%~70
1)一般来说,在整定中,观察到曲线震荡很频繁,需把比例带增大以减少震荡;当曲线最大偏差大且趋于非周期过程时,需把比例带减少(2)当曲线波动较大时,应增大积分时间;曲线偏离给定值后,长时间回不来,则需减小积分时间,以加快消除余差。
(3)如果曲线震荡的厉害,需把微分作用减到最小,或暂时不加微分;曲线最大偏差大而衰减慢,需把微分时间加长而加大作用
(4)比例带过小,积分时间过小或微分时间过大,都会产生周期性的激烈震荡。积分时间过小,震荡周期较长;比例带过小,震荡周期较短;微分时间过大,震荡周期最短
(5)比例带过大或积分时间过长,都会使过渡过程变化缓慢。比例带过大,曲线如不规则的波浪较大的偏离给定值。积分时间过长,曲线空逗困会通过非周期的不正常途径,慢慢回复到给定值。
注意:当积分时间过长或微分时间过大,超出允许的范围时,不管如果改变比例带,都是无法补救的
PID调试步骤
没有一种控制算法比PID调节规律更有效、更方便的了。现在一些时髦点的调节器基本源自PID。甚至可以这样说:PID调节器是其它控制调节算法的吗。
为什么PID应用如此广泛、又长久不衰?
因为PID解决了自动控制理论所要解决的最基本问题,既系统的稳定性、快速性和准确性。调节PID的参数,可实现在系统稳定的前提下,兼顾系统的带载能力和抗扰能力,同时,在PID调节器中引入积分项,系统增加了一个零积点,使之成为一阶或一阶以上的系统,这样系统阶跃响应的稳态误差就为零。
由于自动控制系统被控对象的千差万别,PID的参数也必须随之变化,以满足系统的性能要求。这就给使用者带来相当的麻烦,特别是对初学者。下面简单介绍一下调试PID参数的一般步骤:
1.负反馈
自动控制理论也被称为负反馈控制理论。首先检查系统接线,确定系统的反馈为负反馈。例如电机调速系统,输入信号为正,要求电机正转斗念时,反馈信号也为正(PID算法时,误差=输入-反馈),同时电机转速越高,反馈信号越大。其余系统同此方法。
2.PID调试一般原则
a.在输出不振荡时,增大比例增益P。
b.在输出不振荡时,减小积分时间常数Ti。
c.在输出不振荡时,增大微分时间常数Td。
3.一般步骤
a.确定比例增益P
确定比例增益P 时,首先去掉PID的积分项和微分项,一般是令Ti=0、Td=0(具体见PID的参数设定说明),使PID为纯比例调节。输入设定为系统允许的最大值的60%70%,由0逐渐加大比例增益P,直至系统出现振荡;再反过来,从此时的比例增益P逐渐减小,直至系统振荡消失,记录此时的比例增益P,设定PID的比例增益P为当前值的60%70%。比例增益P调试完成。
b.确定积分时间常数Ti
比例增益P确定后,设定一个较大的积分时间常数Ti的初值,然后逐渐减小Ti,直至系统出现振荡,之后在反过来,逐渐加大Ti,直至系统振荡消失。记录此时的Ti,设定PID的积分时间常数Ti为当前值的150%~180%。积分时间常数Ti调试完成。
c.确定微分时间常数Td
积分时间常数Td一般不用设定,为0即可。若要设定,与确定 P和Ti的方法相同,取不振荡时的30%。
d.系统空载、带载联调,再对PID参数进行微调,直至满足要求。
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pid调节_一颗大椰子的博客
确定比例增益P 时,首先去掉PID的积分项和微分项,一般是令Ti=0、Td=0(具体见PID的参数设定说明),使PID为纯比例调节。输入设定为系统允许的最大值的60%70%,由0逐渐加大比例增益P,直至系统出现振荡再反过来,从此时的比例增益P逐渐减...
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PID调节经验知识梳理_AMOV-ANUU的博客_pid调节理想曲线
调节PID的参数,可实现在系统稳定的前提下,兼顾系统的带载能力和抗扰能力,同时,在PID调节器中引入积分项,系统增加了一个零积点,使之成为指清一阶或一阶以上的系统,这样系统阶跃响应的稳态误差就为零。PID调试步骤由于自动控制系统被控对象的...
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最新发布 《PID》一篇文章带你搞懂使用PID
本文先从介绍PID的概念开始,由Kp到Ki再到Kd逐步深入讲解,并展现出了从Kp到pid三个变量组合发展过程和Python代码实现,适合新手入门。
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PID的调试方法详细介绍
衰减曲线法是在总结临界比例带法基础上发展起来的,它是利用比例作用下产生的4:1衰减振荡(ψ=0.75)过程时的调节器比例带δs及过程衰减周期Ts,据经验公式计算出调节器的各个参数。 衰减曲线法的具体步骤是: (1)置调节器的积分时间TI→∞,微分时间Td→0,比例带为一稍大的值;将系统投入闭环运行。 (2)在系统处于稳定状态后作阶跃扰动试验,观察控制过程。如果过渡过程衰减率大于0.75,应逐步减小比例带值,并再次试验,直到过渡过程曲线出现4:1的衰减过程。记录下4:1的衰减振荡过程曲线,如图所示的曲线上求取ψ=0.75时的振荡周期Ts结合此过程下的调节器比例带s,按表计算出调节器的各个参数。 (3)按计算结果设置好调节器的各个参数,作阶跃扰动试验,观察调节过程,适当修改调节器参数,到满意为止。
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PID 控制参数如何设定调节
目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时,控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控控制系统包括控制器﹑传感器﹑变送器﹑执行机构﹑输入输出接口。控制器的输出经过输出接口﹑执行机构﹐加到被控系统上﹔控制系统的被控量﹐经过传感器﹐变送器﹐通过输入接口送到控制器。不同的控制系统﹐其传感器﹑ 变送器﹑执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前,PID控制及其控制器或智能PID控制器(仪表)已经很多,产品已在工程实际中得到了广泛的应用,有各种各样的PID控制器产品,各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器 (intelligent regulator),其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器,能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC),还有可实现PID控制的PC系统等等。可编程控制器(PLC)是利用其闭环控制模块来实现PID控制,而可编程控制器(PLC)可以直接与ControlNet相连。还有可以实现PID 控制功能的控制器,如Rockwell 的Logix产品系列,可以直接与ControlNet相连,利用网络实现其远程控制功能。
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我给你个五层的吧,仅供参考!第二章 电梯的硬件设计
2.1电梯控制系统的硬件配置
本系统是主要由PLC、变频器、控制箱、显示器、拽引电动机组成的交流变频调速系统(Variable Voltage Variable Frequency,简称VVVF)。通过PLC去控制电梯的运行方式,可以使得控制系统的可靠行更高,结构显得更加紧凑。本系统的硬件框图如图3-1所示。
图2-1 PLC电梯联动控制系统硬件框图
从图3-1可以看出,尘晌该系统主要由两个部分组成,其中电梯控制的逻辑部分由PLC来实现。通过分析研究电梯的实际运行情况和控制规律,从而设计开发出电梯联动控制程序,使得PLC能够控制电梯的运行 *** 作。电梯的调速部分则选用高性能的矢量控制变频器,配以脉冲发生器(编码器)测量鼠笼式拽引电动机的转速,从而够成电机的闭环矢量控制系统,实现鼠笼式拽引机电动机交流变频调速(Variable Voltage Variable Frequency,简称VVVF)运行。
PLC首先接收来自电梯的呼梯信号、平层信号,然后根据这些输入信号的状态,通过其内部一系列复杂的控制程序,对各种信号的逻辑关系有序的进行处理,最后向直流门控电机、变频器和各类显示器适时地发出开关量控制信号,对电梯实施控制。在电梯控制系统中,由于电梯的控制属于随机性控制,各种输入信号之间、输出信号之间以及输入信号和输出信号之间的关联性很强弊租,逻辑关系处理起来非常复杂,这就给PLC的编程带来很大难度。
在PLC向变频器发出开关量控制信号的同时,为了满足电梯的要求,变频器又需要通过鼠笼式拽引电动机同轴连接的脉冲发生器和PG卡,对电动机完成速度检测及反馈,形成闭环系统。脉冲发生器输出脉冲,PG卡接收到脉冲以后,再将此反馈给变频器内部,以便进行运算调节。根据脉冲的相序,可判断出电动机的转动方向,并可以根据脉冲的频率测得电动机的转速。
2.1.1硬件电路
图2-2 硬件接线图
其各部分功能说明如下;
Q1—三相电源断路图
K1—电源控制接触器
K2—负载电机通断控制接触器
VS—变频器
BU—制动单元
RB—能耗制动电阻
M—主拖动拽引电机
2.1.2主电路
主电路由三相交流输入、变频驱动、拽引机和制动单元几部分组成。由于采用交-直-交电压型变频器,在电梯位势负载作用下,制动时回馈的能量不能送回电网,为限制泵升电压,采用受控能耗制动方式。
2.1.3PLC控制电路
PLC接收来自 *** 纵盘和每层呼梯盒的召唤信号、轿厢和门系统的功能信号以及井道和变频器的状态信号,经程序判断与运算实现电梯的集选控制。PLC在输出显示和监控信号租兄兆的同时,向变频器发出运行方向、启动、加/减速运行和制动停梯等信号。
2.2电梯的速度控制曲线
电梯作为一种载人工具,在位势负载状态下,除要求安全可靠外,还要求运行平稳,乘坐舒适,停靠准确,电梯的运行速度应当符合图2-3所示,平层误差应符合表2-1所示:
Vm电梯运行额定速度Vp 平行爬层慢车速度
图2-3 电梯运行速度曲线图
表2-1平层误差范围
高速梯 快速梯 低速梯m/s
≤±5 ≤±10 ≤0.5 >0.5
≤±15 ≤±30
采用变频调速双环控制可基本满足要求,但和国外高性能电梯相比还需要进一步改进。本设计正是基于这一想法,利用现有旋转编码器构成速度的同时,通过变频器的PG卡输出与电机速度及电梯位移成比例的脉冲数,将其引入PLC的高速计数输入端口,通过累计脉冲数,经式计算出脉冲当量,由此确定电梯位置。
电梯位移h=SI
式中I:累计脉冲数S:脉冲当量
S=IpD/(pr)(1)
本系统采用的减速机,其减速比1=1/20,拽引
轮直径D=580mm,电机额定转速ne=1450r/min,旋转编码器每转对应脉冲数p=1024,PG卡分频比r=1/18,带入式(1)得
S=1.6mm/脉冲
2.3 拖动电动机的选择
电动机的选择包括选择电动机的种类、结构形式及各种额定参数。
电动机选择的基本原则
电动机的机械特性应满足生产机械的要求,要与负载特性相适应。保证运行稳定且具有良好的启动性能和制动性能。
工作过程中电动机容量能得到充分利用,使其温升尽可能达到或接近额定温升值。
电动机结构形式要满足机械设计提出的安装要求,适合周围环境工作条件的要求。
根据生产机械调速要求选择电动机
在一般情况下选用三相笼型异步电动机或双速三相电动机;在既有一般调速又要求起动转矩大的情况下,选用三相绕线型异步电动机;当调速要求高时选用直流电动机或带变频调速的交流电动机来实现。
综上,电梯的曳引电动机选择三相绕线型异步电动机,门机可选择变频调速的交流电动机。
电动机结构形式的选择
根据不同工作环境选择电动机的防护形式。开启式适用于干燥、清洁的环境;防护式适用于干燥和灰尘不多,没有腐蚀性和爆炸性气体的环境;封闭自扇冷式与他扇冷式用于潮湿、多腐蚀性灰尘、多风雨侵蚀的环境;全封闭用于浸入水中的环境;隔爆式用于有爆炸危险的环境中。
综上,机房和井道的工作环境干燥和灰尘不多,没有腐蚀性和爆炸性气体,因此曳引电动机和门机电动机均选择防护式;
电动机额定电压的选择
电动机额定电压应与供电电网的供电电源电源一致。电梯均采用三相五线制,因此曳引电动机额定电压380V,门机电源可以和光幕或安全触板电源共用,因此选择220V额定电压。
电动机额定转速的选择
对于额定功率相同的电动机,额定转速越高,电动机尺寸、重量和成本愈低,因此在生产机械所需转速一定的情况下,选用高速电动机较为经济。但由于拖动电动机转速越高,传动机构转速比较大,传动机构越复杂。因此应综合考虑电动机与传动机构两方面的多种因素来确定电动机的额定转速。通常采用较多的同步转速为1500r/min的三相异步电动机。
电动机容量的选择
电动机的容量反映了它的负载能力,它与电动机的允许温升和过载能力有关。允许温升是电动机拖动负载时允许的最高温升,与绝缘材料的耐热性能有关;过载能力是电动机所能带最大负载能力,在直流电动机中受整流条件的限制,在交流电动机中由电动机最大转矩决定。实际上,电动机的额定容量由允许温升决定。
电动机容量的选择方法有两种,一种是分析计算法,另一种是调查统计类比法。
分析计算法 根据生产机械负载图求出其负载平均功率,再按负载平均功率的(1.1~1.6)倍求出初选电动机的额定功率。对于系数的选用,应根据负载变动情况确定。大负载所占分量多时,选较大系数;负载长时间不变或变化不大时,可选最小系数。
对初选电动机进行发热校验,然后进行电动机过载能力的校验,必要时还要进行电动机起动能力的校验。当校验合格时,该额定功率电动机符合负载要求;若不合格,再另选一台电动机重新进行校验,直至合格为止。此方法计算工作量大,负载图绘制较为困难。对于较为简单、无特殊要求、一般生产机械的电力拖动系统,电动机容量的选择往往采用调查统计类比法。
统计类比法 将各国同类型、先进的机床电动机容量进行统计和分析,从中找出电动机容量与主要参数间的关系,再根据我国国情得出相应的计算公式来确定电动机容量。这是一种实用方法。
2.4 速度控制
本方法是利用PLC扩展功能模块D/A模块实现的,事先将数字化的理想速度曲线存入PLC寄存器,程序运行时,通过查表方式写入D/A,由D/A转换成模拟量后将、理想曲线输出.
加速给定曲线的产生
由于电梯逻辑控制部分程序最大,而PLC运行采用周期扫描制,因而采用通常的查表方法,每次查表的指令时间间隔过长,不能满足给定曲线的精度要求。在PLC运行过程中,其PLC与各设备之间的信息交换、用户程序的执行、信息采集、控制量的输出等 *** 作都是按照固定的顺序以循环扫描的方式进行的,每个循环都要对所有功能进行查询、判断、和 *** 作。
2)减速制动曲线的产生
为保证制动过程的完成,需在主程序中进行制动条件判断和减速点确定。在减速点确定之前,电梯一直处于加速或稳速运行过程中。加速过程由固定周期中断完成,加速到对应模式的最大值之后,加速程序运行条件不再满足,每次中断后,不再执行加速程序,直接从中断返回。电梯以对应模式的最大值运行,在该模式减速点到后,产生高速计数中断,执行减速服务程序。在该中断服务程序中修改计数器设定值的条件,保证下次中断执行。
2.5 I/O点数分配及PLC的型号的选择
分配I/O点之前,首先要了解有哪些输入输出点,图3.4 五层电梯的简化模型和控制柜示意图,从中我们不难发现输入的大致分布情况。
图2.4 五层电梯的简化模型和控制柜示意图
2.5.1I/O接口模块
S7-200的接口模块主要有数字量I/O模块、模拟量I/O模块和通信模块。下面分别介绍这些模块。
数字量I/O模块的选择
电梯逻辑控制系统的控制核心是PLC,哪些信号需要输入至PLC,PLC需要驱动哪些负载,以及采用何种编程方式,都是需要认真考虑的问题,都会影响到其内部I/O点数的分配。因此,I/O点数的确定,是设计整个PLC电梯控制系统首先需要解决的问题,决定着系统硬件部分的设计,也是系统软件编写的前提。
(二)模拟量I/O模块的选择
模拟量I/O模拟的主要功能、是数据转换,并与PLC内部总线相连,同时为了安全也有电气隔离功能。模拟量输入(A/D)模块是将现场由传感器检测而产生的连续的模拟量转换成PLC内部接受的数字量;模拟量输出(D/A)模块是将PLC内部的数字量转换为模拟量信号输出。
典型模拟量I/O模块的量程为-10V~+10V、0~+10V、4~20mA等,可根据实际需要选用,同时还应考虑其分辨率和转换精度等因素。
(三)特殊功能模块的选择
目前,PLC制造厂家相继推出了一些具有特殊功能的I/O模块,有的还推出了自带CPU的智能型I/O模块,如高速计数器、凸轮模拟器、位置控制模块、PID控制模块、通信模块等。
2.5.2统计I/O点数
输入信号有31个,考虑到有15%的备用点,即31×(1+15%)=35.65,取整数36,共需36个输入点。
输出信号有31个,考虑到有15%的备用点,即31×(1+15%)=35.65,取整数36,因此共需36个输出点。
2.5.3 PLC程序中I/O点的定义
在编程过程中,所用到的I/O地址分配如表2-2所示。编程过程可分为电梯内部和电梯外部两分进行。
输入输出点分配下表:
表2-2 符号明细参数表
输入、输出点分配表
输入点 对应信号 输出点 对应信号
I0.1 外呼按钮1上 Q0.0 KM1电动机正转
I0.2 外呼按钮2上 Q0.1 ——
I0.3 外呼按钮2下 Q0.2 KM2电动机反转
I0.4 外呼按钮3上 Q0.3 KV线圈及故障
I0.5 外呼按钮3下 Q0.4 上行指示
I0.6 外呼按钮4上 Q0.5 下行指示
I0.7 外呼按钮4下 Q0.6 开门指示
I1.0 外呼按钮5下 Q0.7 关门指示
I1.1 内呼按钮去1楼 Q1.0 1上外呼指示
I1.2 内呼按钮去2楼 Q1.1 2上外呼指示
I1.3 内呼按钮去3楼 Q1.2 2下外呼指示
I1.4 内呼按钮去4楼 Q1.3 3上外呼指示
I1.5 内呼按钮去5楼 Q1.4 3下外呼指示
I1.6 1楼平层信号 Q1.5 4上外呼指示
I1.7 2楼平层信号 Q1.6 4下外呼指示
I2.0 3楼平层信号 Q1.7 5下外呼指示
I2.1 4楼平层信号 Q2.0 内呼按钮去1楼指示
I2.2 5楼平层信号 Q2.1 内呼按钮去2楼指示
I2.3 上下限位 Q2.2 内呼按钮去3楼指示
I2.4 轿厢内开门按钮 Q2.3 内呼按钮去4楼指示
I2.5 轿厢内关门按钮 Q2.4 内呼按钮去5楼指示
I2.6 热继电器 Q2.5 LED层显示a段
I2.7 —— Q2.6 LED层显示b段
I3.0 一楼上行减速接近开关 Q2.7 LED层显示c段
I3.1 二楼上行减速接近开关 Q3.0 LED层显示d段
I3.2 二楼下行减速接近开关 Q3.1 LED层显示e段
I3.3 三楼上行减速接近开关 Q3.2 LED层显示f段
I3.4 三楼下行减速接近开关 Q3.3 LED层显示g段
I3.5 四楼上行减速接近开关 Q3.4 加速继电器
I3.6 四楼下行减速接近开关 Q3.5 低速继电器
I3.7 五楼下行减速接近开关 Q3.6 快速继电器
2.5.4程序中使用的内部继电器说明
程序中使用的内部继电器说明见下表:
表2-3 符号明细参数表内部继电器说明
内部继电器说明
M0.0 1楼上升 外呼按钮用,用于记忆外呼按钮呼梯信号,平层解除 M4.0 上升综合信号
M0.1 2楼上升 M4.1
M0.2 2楼下降 M4.2
M0.3 3楼上升 M4.3
M0.4 3楼下降 M4.4 下降综合信号
M0.5 4楼上升 M4.5
M0.6 4楼下降 M4.6
M0.7 5楼下降 M4.7
M5.1 1楼平层 平层用,用于记忆平层信号,被其他平层信号解除 M1.6 上升记忆信号
M5.2 2楼平层 M1.7 下降记忆信号
M5.3 3楼平层 M6.1 1层有效开门信号
M5.4 4楼平层 M6.2 2层有效开门信号
M5.5 5楼平层 M6.3 3层有效开门信号
M1.1 内呼去1楼 用于要去的楼层,平层时解除 M6.4 4层有效开门信号
M1.2 内呼去2楼 M6.5 5层有效开门信号
M1.3 内呼去3楼 M6.6 已正常开关门记忆信号
M1.4 内呼去4楼 M7.1 1层手动开关
M1.5 内呼去5楼 M7.2 2层手动开关
M2.0 1楼上升 开关门有效外呼 M7.3 3层手动开关
M2.1 2楼上升 M7.4 4层手动开关
M2.2 2楼下降 M7.5 5层手动开关
M2.3 3楼上升 M7.6 各层手动开门信号综合
M2.4 3楼下降 T34 电梯加速时间
M2.5 4楼上升 T37 开门时间
M2.6 4楼下降 T38 关门时间
M2.7 5楼下降 T39 运行后不在平层的时间
M3.1 内呼去1楼 开关门有效内呼 T40 无人乘坐回基站的时间
M3.2 内呼去2楼
M3.3 内呼去3楼
M3.4 内呼去4楼
M3.5 内呼去5楼
2.5.5PLC的型号选择
选择能满足控制要求的适当型号的PLC是应用设计中至关重要的一步。目前,国内外PLC生产厂家的PLC品种已达数百种,其性能各有特点。所以,在设计时,首先要尽可能考虑采用熟悉的PLC。
1. PLC的型号
在满足控制要求的前提下,选型时应选择最佳的性能价格比,具体应考虑以下几点。
(1.)性能与任务相适应
对于开关量的控制的应用系统,当对控制速度要求不高时,如对小型泵的顺序控制、单台机械的自动控制等,可选用小型PLC(如SIEMENS公司S7-200系列CPU224型PLC)就能满足要求。
对于以开关量控制为主,带有部分模拟量控制的应用系统,如工业生产中常遇到的温度、压力、流量、液位等连续量的控制,应选用带有A/D转换的模拟量输入模块和带D/A转换的模拟量输出模块,配接相应的传感器、变送器(对温度控制系统可选用温度传感器直接输入的温度模块)和驱动装置,并且选择运算功能强的小型PLC,(如SIEMENS公司的S7-300系列PLC)。
对于控制比较复杂的中大型控制系统,如闭环控制、PID调制、通信联网等,可选用中、大型PLC(如SIEMENS公司的S7-400系列PLC)。当系统的各个控制对象分布在不同的地域时,应根据各部分的具体要求选择PLC,以组成一个分布式的控制系统。
(2)PLC的处理速度应满足实时控制的要求
PLC工作时,从输入信号到输出控制存在着滞后现象,即输入量的变化,一般要在1或2个扫描周期之后才能反映到输出端,这对于一般的工业控制是允许的。但有些设备的实时性要求较高,不允许有较大的滞后时间。例如PLC的I/O点数在几十2到几千点范围内,这时用户程序的长短对系统的响应速度会有较大的差别。滞后时间应控制在几十毫秒之内,应小于普通继电器的动作时间(普通继电器的动作时间约为100ms),否则就没有意义了。通常为了提高PLC的处理速度,可以采用以下几种方法;
选择CPU处理速度快的PLC,使执行一条基本指令的时间不超过0.5us;
优化应用软件,缩短扫描周期;
采用高速响应模块,例如高速计数模块,其响应的时间可以不接受PLC扫描周期的影响,而只取决于硬件的延时。
(3)在线编程和离线编程的选择
小型PLC一般使用简易编程器。它必须插在PLC上才能进行编程 *** 作,其特点是编程器与PLC共用一个CPU,在编程器上有一个“运行/监控/编程(RUN/MONITOR/PROGRAM)”选择开关,当需要编程或修改程序时将选择开关转到“编程(PROGRAM)”位置,这时PLC的CPU不执行用户程序,只为编程器服务,这就是“离线编程”。当编程好后再把选择开关转到“运行(RUN)”位置,CPU则去执行用户程序,对系统实施控制。简易编程器结构简单、体积小,携带方便,很适合在生产现场调试、修改程序用。
图形编程器或者个人计算器与编程软件包配合可实现在线编程。PLC和图形编程器各有自己的CPU,编程器的CPU可随时对键盘输入的各种编程指令进行处理。PLC的CPU主要完成现场的控制,并在一个扫描周期的末尾与编程器通信,编程器将编好或修改好的程序发送给PLC,在下一个扫描周期,PLC将按照修改后的程序或参数控制,实现“在线编程”。图形编程器价格较贵,但它功能强,适应范围广,不仅可以用指令语句编程,还可以直接用梯形图编程,并可存入磁盘或用打印机打印出梯形图和程序。一般大、中型PLC多采用图形编程器。使用个人计算机进行在线编程,可省去图形编程器,但需要编程软件包的支持,其功能类似于图形编程器。
根据控制要求PLC控制系统选择SIEMENS公司S7-200系列CPU226,因为I/O点数不够,另外选择扩展模块EM221。
第三章 电梯的软件设计
3.1系统的软件设计
系统的软件设计因控制任务的难易程度不同而异,也因人而易。具体是用梯形图还是用语句表编程或使用功能图编程,这主要取决于以下几点:
a)有些PLC使用梯形图编程不是很方便(例如书写不方便),则可用语句表编程,但梯形图比语句表直观。
b)经验丰富的人员可用语句表直接编程,就像使用汇编语言一样。
c)如果是清晰的单顺序或并发顺序的控制任务,则最好用功能图来设计程序。
整个系统软件是一个整体,其质量的 好坏很大程度上影响可编程控制的性能。很多情况下 ,通过改进系统软件就可以在不断增加任何设备的条件下大大改善可编程控制器的性能,例如,S7-200系列在推出后,西门子公司不断的将其系统软件进行完善,使其功能越来越强。
软件设计可以与现场施工同步进行,即在硬件设计完成 以后,同时进行软件设计和现场施工,这样可以保证程序的正确运行。
3.1.1电梯控制的PLC外部接线图
根据I/O接口分配情况,可画出PLC外部接线图,如3-1所示。
3-1电梯的硬件接线图
3.1.2电梯的流程图
电梯的流程图(如图3.2)
3.2 电梯流程图
3.2电梯的基本功能
3.2.1电梯内部部件功能简介
在电梯内部,应该有5个楼层(1~5)按钮、开门和关门按钮以及楼层显示器、上升和下行显示器。当乘客进入电梯后,电梯内应该有能让乘客按下的代表其要去的目的地楼层按钮,称为内呼按钮。电梯停下时,应具有开门、关门的功能,即电梯门可以自动开门、关门的按钮,使乘客可以在电梯停下时随时地控制电梯的开门与关门。电梯内部还应配有指示灯,用来显示电梯现在所处的状态,既电梯是上升还是下降以及电梯处在楼层的第几层,这样可以使电梯里的乘客清楚地知道自己所处的位置,离自己要到的楼层还有多远,电梯是上升还是下降等。
3.2.2电梯的外部部件功能简介
电梯的外部共分5层,每层都应该有呼叫按钮、呼叫指示灯、上升和下降指示灯及楼层显示器。呼叫按钮是乘客用来发出呼叫的工具,呼叫指示灯在完成相应的呼叫请求之前应一直保持为亮,它和上升指示灯、下降指示灯、楼层显示器一样,都是用来显示电梯所处的状态的。5层楼电梯中,1层只有上呼叫按钮,5层只有下呼叫按钮,其余3层都同时具有上呼叫和下呼叫按钮。而上升、下降指示灯以及楼层显示器,5层电梯均应该相同。
3.2.3电梯的初始状态、运行中状态和运行后状态分析
1)电梯的初始状态。为了方便分析,假设电梯位于1层待命,各层显示器都被初始化,电梯处于以下状态:
a) 各层呼叫灯均不亮。
b) 电梯内部及外部各楼层显示器均为“1”。
c) 电梯内部及外部各层电梯门均关。
2)电梯在运行过程中:
a) 按下某层呼叫按钮(1~5层)后没,该层呼叫灯亮,电梯响应该层呼叫。
b)电梯上行或下行直至该层。
c)各楼层显示随电梯移动而改变,各层指示灯也随之而变。
d)运行中电梯门始终关闭,到达指定层时,门才打开。
在电梯运行过程中,支持其他呼叫。
3)电梯运行后状态:在到达指定楼层后,电梯会继续待命,直至新命令产生。
a)电梯在到达指定楼层后,电梯门会自动打开,经一段延时自动关闭,在此过程中,支持手动开门或开门;
b)各楼层显示植为该层所在位置,且上行与下行指示灯均灭。
3.3实际运行中的情况分析
实际中,电梯服务的对象是许多乘客,乘客乘坐电梯的目的是不完全一样的,而且,每一个乘客呼叫电梯的时间有前有后,因此,我们将电梯在实际中的各种具体情况加以分类,做出分析,以便于编制程序。
3.3.1 分类分析
电梯上行分析。
若电梯在上行过程中,某楼层有呼叫产生时,可分以下两种情况:
若呼叫层处于电梯当前运行层之上目标运行层之下,则电梯应在完成前一指令之前先上行至该层,完成该层呼叫后再由近至远的完成其他各个呼叫运作。
呼叫层处于电梯当前运行层下,则电梯在完成前一指令之前不响应该指令,直至电梯重新处于待命状态为止。
电梯下行分析。
若电梯在下行过程中,楼层有呼叫产生时,可分以下两种情况:
若呼叫层处于电梯当前运行之下目标运行层之上,则电梯应在完成前一指令之前先下行至该层,完成该层呼叫后再由近至远地完成其他各个呼叫动作。
若呼叫层处于电梯运行层之上,则电梯在完成前一指令之前不响应该指令,直至电梯重新处于待命状态为止。
3.3.2 总结规律
由以上各种分析可以看出,电梯在接受指令后,总是由近至远地完成各个呼叫任务。电梯机制只要依此原则进行设计动作,就不会在运行时出现电梯上下乱跑的情况了。在分析的同时,我们也知道了电梯系统中哪些是可人工 *** 作的设备。
在电梯的内视图中,其中包括1个楼层显示灯、开门按钮、关门按钮、1层到5层的呼叫按钮以及电梯的上升和下降状态指示灯等。外视图中,1层有1个上呼叫按钮,5层有1个下呼叫按钮,2、3和4层有上、下呼叫按钮个1个,每个呼叫按钮内部都有1个相应的指示灯,用来表示该呼叫是否得到响应。
3.3.3 电梯的控制要求
接受每个呼叫按钮(包括内部和外部的呼叫)的呼叫命令,并做出相应的响应。
电梯停在某一层(例如3层)时,此时按动该层(3层)的呼叫按钮(上呼叫或下呼叫),则相当于发出打开电梯门命令,进行开门的动作过程;若此时电梯的轿箱不在该层(在1、2、4、5层),则等到电梯关门后,按照不换向原则控制电梯向上或向下运行。
电梯运行的不换向原则是指电梯优先响应不改变现在电梯运行方向的呼叫,直到这些命令全部响应完毕后才响应使电梯反方向运行的呼叫。例如现在电梯的位置在1层和2层之间上行,此时出现了1层上呼叫、2层下呼叫和3层上呼叫,则电梯首先响应三层上呼叫,然后再依此响应2层下呼叫和1层上呼叫。
电梯在每一层都有1个行程开关,当电梯碰到某层的行程开关时,表示电梯已经到达该层。
当按动某个呼叫按钮后,相应的呼叫指示灯亮并保持,直到电梯响应该呼叫为止。
当电梯停在某层时,在电梯内部按动开门按钮,则电梯门打开,按动电梯内部的开门按钮,则电梯门关闭。但在电梯行进期间电梯门是不能被打开的。
当电梯运行到某层后,响应的楼层指示灯亮,直到电梯运行到前方一层时楼层指示灯改变。
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