在润叶加水系统中运用PID_控制技术的设计.doc

在润叶加水系统中运用pid控制技术的设计巫海鹰（四川烟草工业有限责任公司西昌分厂，西昌 615042）时间：2011年06月摘要：本论文为在润叶机加水系统中运用pid 控制的研究，采用logix5563 处理器中的pid指令，实现在加水过程中的闭环控制。处理器通过计算皮带秤流量而得出的加水量设定值（sp）和实际过程中加水流量值（pv）的偏差（e），通过运行pid 指令，处理器输出信号给控制阀，使得加水量稳定在设定值。同时，我们可以通过调整kp、ki、kd 值对pid 控制进行调整。关键词：闭环控制 偏差论文主体：一、润叶加水系统的pid控制设计要求随着精细化分组加工生产在卷烟制造业的进一深化，各种工艺指标都在进一步提高，它对制丝线设备的生产能力提出了更高的要求。在制丝生产中烟叶的水分控制一直都是衡量一个生产线工艺水平高低的一个重要标准。西昌分厂原来的制丝生产线的润叶加水系统采用的是开关控制，是在满足以前的工艺标准的情况下设计建造的。随着生产工艺的不断提高，现在控制精度已要求就控制在-3%+3%之间，而原有的控制系统是完全不可能达到的。环视在当前国内烟厂制丝线润叶机加水系统中，已普遍采用了调用plc 控制器的pid 指令，实现在加水过程中的闭环控制，使得加水量稳定在生产设定值，以达到满意的加水效果。此项技术技术成熟、安全可靠。现已在全国多家烟厂中得到应用，并取得了非常满意的效果。西昌分厂的润叶加水系统的改进也将采用pid 控制技术，以满足当前的工艺要求，对润叶加水pid 控制系统有以下要求：1 在整个的生产过程中润叶加水存在几个不同的阶段，每个阶段要求的加水量也不相同。pid控制器能准确调整加水量，做到在生产的不同阶段，进行不同加水量的精确调节。2 西昌分厂制丝生产线的烟叶品种很多，为了获得更好的制丝质量，每种烟叶的加水比例是不相同的。pid 控制器能满足对不同的烟叶实现不同加水比例的加水，满足烟叶精细化加工的要求。3 pid 控制的参数在人机界面上设置，有手动和自动两种控制方式。在手动控制模式时，控制器的输出由手动输入的设定值产生；在自动控制模式时，控制器的输出由pid 控制器自动调节。4 整个加水控制系统的控制精度在-3%+3%之间。二、plc控制器选型1 、plc控制器的选型要求plc 的选型是以西昌分厂制丝线“扩能升级”技术改造的具体情况，以及生产线工艺流程的特点和应用要求作为依据的。并且按照plc 及相关设备应是集成的、标准的，易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型。所选用plc 应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，plc 的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。在综合分析了系统的具体情况后，按照以下几点要求：输入输出(i/o)点数的估算：根据统计的输入输出点数，再增加10%-20%的可扩展余量。存储器容量的估算：存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小。控制功能的选择：该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。机型的选择：plc 按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按cpu 字长分为1 位、4 位、8 位、16 位、32 位、64 位等。 i/o 模块的选择：输人输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。电源的选择：应采用不间断电源或稳压电源供电。存储器的选择：应选择容量大，档次高的存储器。冗余功能的选择。2 、选型系统概述我们最终选定了美国a-b 公司的controllogix 系统 logix5563（1756-l63）型plc 处理器。controllogix 系统不仅是一个plc 系统，而且它的结构体系更是一个技术先进的控制平台。和传统的plc 不同，controllogix 系统在任何大小规模上都是模块化的，可以根据实际应用来选择合适的存储容量、处理器的个数、网络类型和i/o 模块。controllogix 系统既可以连接先进的网络系统，如以太网、controlnet 和devicenet，也可以在a-b plc 的核心网络如dh+、远程 i/o 链路之间实现桥接.这时的 controllogix 系统就是一个网关，只要在框架上插入所需连接网络的通信模块，controllogix 系统就可以不需要处理器而集成已有的plc 系统7。而且controllogix 系统具有以下特点：1）网络的无缝连接。2）高速处理3）集成化4）工业化5）结构紧凑6）带电插拔。controllogix 系统的控制器提供模块化用户内存750k8m 字节，能解决最大i/o 点数为4000个模拟量和128，000 个数字量，compactflash 卡可做程序的移动存储，多种处理器、多种通讯模块和i/o 可以混合使用，不受限制，支持过程密集型的应用和快速运动控制应用。处理器不需要执行i/o 的桥接和路由，随着系统的增大，可用网络把控制分布到另外的机架，处理器可以通过ethernet/ip、 controlnet、 devicenet 和universal remote i/o 监控i/o10。 logix5563（1756-l63）处理器是属于controllogix 系统的控制器，它是安装在1756 框架的高速单槽处理器，最大i/o 点数达到128，000 个数字量或4000 个模拟量，处理速度为0.08ms/k逻辑指令，可使用的内存容量为8mb。符合iec1131-3 标准的符号寻址，允许在不依赖硬件的情况下，通过在应用程序中使用符号标识数据，支持多达40 个字符的长文件名和变量名。还可以创建标准程序库以便这些标准程序可以在其他处理器或应用程序中再次使用。rslogix5000 编程软件提供完整的编程和组态的工具。logix5563 处理器模块可以插在1756 框架中的任何一个槽内，框架有4 槽、7 槽、10 槽、13 槽、17 槽。并且，在同一个背板上可以安装多个处理器模块，处理器之间通过背板相互通信，就像处理器通过网络通信一样，但各个处理器的运行又相互独立的。多个处理器可以共享同一个i/o 模块和通信模块。logix5563 处理器还具有完整的运动控制功能，具有丰富的指令集，可以和多种网络进行连接，包括rs-232-c、devicenet、dh+、远程i/o 链路、controlnet和ethernet 等。下图为logix556（1756-l63）与其它处理器的特性对比如表1-1 所示：10表1-1三、 控制原理概述1、 pid控制原理概述pid 调节器，又称pid 控制器。问世至今已有近70 年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用pid 控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用pid 控制技术。pid 控制器，实际中也有pi和pd 控制。pid 控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量来进行控制。pid 调节器是一种线性调节器，这种调节器是将设定值w 与实际输出值y 进行比较构成控制偏差e = w y （1-1）并将其比例、积分、微分通过线性组合构成控制量，所以简称为p（比例）i（积分）d(微分)调节器。实际应用中，根据对象的特性和控制要求，也可灵活的改变其结构，取其中一部分环节构成控制规律。图1-1 pid 控制原理图比例调节器p比例调节器是一种最简单的调节器，其控制规律为式中，k 为比例系数，u0为控制量的基准，也就是e = 0 时的控制作用（阀门起始开度、基准电信号等）。比例调节器对于偏差e 是即时反应的，偏差一旦产生，调节器即产生控制作用使被控量朝着减小偏差的方向变化，控制作用的强弱取决于比例系数k 。.比例积分调节器i为了消除在比例调节中残存的静差，可在比例调节的基础上加上积分调节，形成比例积分调节器，其控制规律为：式中， ti为积分时间。pi 调节器对于偏差的阶跃响应除按比例变化的成分外，还带有累计的成分。只要偏差e 不为零，它将通过累计作用影响控制量u，并减小偏差，直至偏差为零，控制作用不再变化，系统才能达到稳定。因此，积分环节的加入有助于消除系统静差。.比例积分微分调节器d积分调节作用的加入，虽然可以消除静差，但是降低了响应速度。为了加快控制过程，有必要在偏差出现或变化的瞬间，不但对偏差作出即时反应（即比例调节作用），而且对偏差量的变化作出反应，或者说按偏差变化的趋向进行控制，使偏差消灭于萌芽状态之中。为了达到这一目的，在上述pi 调节器的基础上再加入微分调节以得到pid 调节器。其控制规律为：式中，ti为微分时间。在pi 调节器中加入微分环节 它对偏差的任何变化都产生一控制作用ud，以调整系统输出，阻止偏差变化。偏差变化越快，ud 越大，反馈校正量则越大。故微分作用的加入将有助于减小超调，克服振荡，使系统趋于稳定。它加快了系统的动作速度，减小了调整时间，从而改善了系统的动态性能。3.2 润叶加水系统pid控制原理润叶机加水系统是整个润叶机系统最主要的环节，通过加水来控制烟叶的水分，增湿的主要目的是增加烟叶的韧性，提高烟叶的耐加工性，减少后续工序的造碎。本控制系统在润叶机的出口加水，这样可使润叶更加均匀，进而提高润透率。加水系统采用pid 闭环反馈控制，使加水量保持在一个设定值。根据db1 的瞬时烟叶流量和加水比例计算出的加水设定值与润叶机加水流量计实测出的加水实际流量进行比较得出偏差。设置pid 控制参数，让控制器控制经过补偿后的控制变量（它主要是一个阀门的开启度cv），使加水流量保持在设定值。四、编程软件概述rslogix5000 梯形图编程软件包，有灵活易用的编辑功能、通用的操作画面、诊断和纠错工具。与第一代可编程控制软件相比，rslogix 5000 功能更加强大，更加方便实用。rslogix 5000 编程软件除了为顺序控制提供梯形图编程外，还可以为运动控制提供完整的编程及调试支持。rslogix 5000 可同时完成顺序控制与运动控制。使用rslogix 5000 软件可以完全实现对模块的设置和监视， 通过i/o 实现controllogix 背板连接， 所有模块相关数据都包含在一个处理器数据对象中，这便于配置，监视和连接模块参数logix5563（1756-l63）型处理器具有专门的pid 指令，用以监视和控制如压力、温度、液位和流量等过程回路。pid 指令是一输出指令，当梯级输入条件为真时，pid 指令进入执行状态，pid指令通常接收来自模拟量输入模块的过程变量（pv），并且通过模拟量输出模块调节控制变量输出（cv），以保持过程变量在希望的设定点（sp）；当梯级条件为假时，pid 指令停止执行。pid 参数设置：pid:一个pid 指令的控制结构体文件。过程变量（process variable）:用户要控制值的标签，它的数据类型（pv data type）可以是sint（一个字节整数，-128127）；dint（四个字节整数，-21474836482147483648）；real（四个字节浮点数）。牵引信号（tieback）:硬件手动/自动工作站的输出标签，旁路控制器的输出标签。它的数据类型为sint、int（两个字节整数，-3276832767）、dint、real。如果用户不用此参数，则输入0 值。 图1-3 pid 指令格式控制变量（control variable）:用于控制最终设备的数值标签（阀、气闸等）。它的数据类型为sint、int、dint、real。如果用户选择死区控制，则数据类型必须是real，否则误差在死区范围内时，该值会被强行置0。pid 主回路（pid master loop）：用于主pid 循环的pid 标签，如果用户执行级联控制任务，而此pid 回路为从回路，则输入主pid 回路的名称。如果用户不想用此参数，则输入0 值。初始化保持位(inhold bit):来至1756 模拟量输出通道的初始化当前位的保持状态标签，用于支持无冲击的再启动。它的数据类型为bool（一位布尔型）。如果用户不想用此参数，则输入0值。初始化保持数据（inhold value）：来至1756 模拟量输出通道的数据读出值标签，用于支持无冲击的再启动。它的数据类型为sint、int、dint、real。如果用户不用此参数，则输入0 值。设定点（setpoint）:用于显示设定点的当前值。过程变量（ process variable）：显示整定过程变量的当前值。输出百分比（output%）：显示输出百分比的当前值。用于pid 指令的pid 方程是一个可选择独立增益和相关增益的位置形式方程。当使用独立增益时，比例、积分、微分的增益只影响它们各自特定的比例、积分、微分项。当使用相关增益时，比例增益被控制器增益所代替，它影响其它三项。用户可选择任意一种方程来执行同一类型的过程。五、润叶加水系统 pid 控制程序设计rslogix5000 的梯形图编程，它主要是配置tb1 润叶机流量 pid 控制器指令的各个参数。tb1strwflow.pid 为润叶机加水流量pid 控制器。“0”语句的输出项为tb1strwflow.pid.nobc：它为设置pid 控制器的无反向偏置计算选项，其数据类型为布尔型(0 为否；1 为是)。该语句选用输出锁存指令otl，为pid 控制器的无反向偏置计算选项置“1”，该pid 控制器不具有反向偏置计算功能。“1”语句的输出项为tb1strwflow.pid.pe：它为pid 独立增益和相关增益的位置形式方程的选择项，其数据类型为布尔型（0 为独立增益；1 为相关增益）。该语句选用输出解锁指令otu，为pid 控制器的独立增益和相关增益的位置形式方程的选择项置“0”，该控制器选用pid 独立增益形式方程。“2”语句的输出项为tb1strwflow.pid.ca：它为pid 控制动作的选择项，其数据类型为布尔型（0 为e=sp-pv；1 为e=pv-sp，e 为偏差）。该语句选用输出解锁指令otu，给pid 控制器控制动作选项置“0”，该控制器选择e=sp-pv。图1-4 pid 控制器的赋值语句“3”语句的输出项为tb1strwflow.pid.upd：它为回路更新时间（秒）参数项，其数据类型为real（四个字节浮点数）。该语句运用传送指令（mov），将source：（源数值）0.5 传送给该dest：（目标地址）tb1strwflow.pid.ca。该控制器的回路周期为0.5 秒。“4”语句有2 个输出项，它们分别是tb1strwflow.pid.maxs、tb1strwflow.pid.mins。tb1strwflow.pid.maxs：它为对应于过程变量（process variable）的工程单位最大值，其数据类型为real（四个字节浮点数）。该语句运用mov 指令将上位机参数parsetp71：500 赋值给tb1strwflow.pid.maxs。该控制器的最大工程单位为500。 tb1strwflow.pid.mins：它为对应于过程变量（processvariable）的工程单位最小值，其数据类型为real（四个字节浮点数）。该语句运用mov 指令将上位机参数parsetp72：0 赋值给tb1strwflow.pid.mins。该控制机器的最小工程单位为0.14图1-5 pid 控制器最大、最小工程单位的赋值“5”语句有2 个输出项，它们分别是tb1strwflow.pid.maxo、tb1strwflow.pid.mino。tb1strwflow.pid.maxo：它为对应于控制变量（control variable）的输出最大辐值（输出百分比），其数据类型为real（四个字节浮点数）。该语句运用mov 指令将标签tb1 strwflow.strvis.rparymaxp:100 赋值给tb1strwflow.pid.maxo。该控制器的最大输出为100%。 tb1strwflow.pid.mino: 它为对应于控制变量（control variable）的输出最小辐值（输出百分比），其数据类型为real（四个字节浮点数）。该语句运用mov 指令将标签tb1strwflow.strvis.rparyminp:0 赋值给tb1strwflow.pid.mino。该控制器的最小输出为0%。图1-6 pid 控制器正、负极限的设定和pv 输入最大、最小值设定“6”语句有3 个输出项，它们分别是tb1strwflow.pid.dvp、tb1strwflow.pid.dvn、tb1strwflow.pid.dvdb。tb1strwflow.pid.dvp：它为回路正偏移报警极限，其数据类型为real（四个字节浮点数），该语句运用mov 语句给该参数赋值5.0。该控制器的正偏移报警极限为5.0。tb1strwflow.pid.dvn：它为回路负偏移报警极限，其数据类型为real（四个字节浮点数），该语句运用计算指令cpt（该指令用于完成表达式中定义的计算操作，并赋值到目的地）。expressiontb1strwflow.pid.dvp*-1 为计算公式，它表示为tb1strwflow.pid.dvp-1(5-1=-5)，并把得到的数值赋给dest tb1strwflow.pid.dvn。该控制器的负偏移报警极限为-5.0。 tb1strwflow.pid.dvdb：它为回路偏移死区值，其数据类型为real（四个字节浮点数），该语句运用计算指令cpt 。expression tb1 strwflow.pid.dvp*0.5 为计算公式，它表示tbstrwflow.pid.dvp-0.5(50.5=2.5)，并把得到的数值赋给dest tb1strwflow.pid.dvdb。该控制器的控制死区为2.5。“7”语句有2 个输出项，它们分别是tb1strwflow.pid.maxi、tb1strwflow.pid.mini。tb1strwflow.pid.maxi：它为最大过程变量值（pv），其数据类型为real（四个字节浮点数），该语句运用mov 指令将上位机参数（ parsetp71 ） 赋值给tb1 strwflow.pid.maxi ； tb1 strwflow.pid.mini，它为最小过程变量值（pv），其数据类型为real（四个字节浮点数），该语句运用mov 指令将上位机参数（parsetp72）赋值给tb1strwflow.pid.mini。该控制器的最大、最小过程变量值（pv）分别为500 和0。图1-7 pid 控制器控制变量（）的最大、最小开启度赋值“8”语句有2 个输出项，它们分别是tb1strwflow.pid.maxcv、tb1strwflow.pid.mincv。tb1strwflow.pid.maxcv：它为最大控制变量（cv）值（%），其数据类型为real（四个字节浮点数），该语句运用mov 语句给该参数赋值100，该控制器控制变量（cv）最大开启度为100%；tb1strwflow.pid.mincv：它为最小控制变量（cv）值（%），其数据类型为real（四个字节浮点数），该语句运用mov 指令给该参数赋值0，该控制器控制变量（cv）最小开启度为0%。“10”语句有3 个输出项，它们分别是tb1strwflow.pid.kp、tb1strwflow.pid.ki、tb1strwflow.pid.kd。它们分别为该pid 控制器的kp(比例增益)、ki（积分增益,1/s）、kd(微分增益,s)参数,其数据类型为real（四个字节浮点数）。该语句运用mov 指令将上位机参数tb1strwflow.strvis.rparkp、tb1strwflow.strvis.rparkd：分别赋值给tb1strwflow.pid.kp、tb1strwflow.pid.kd。而参数tb1strwflow.pid.ki 则采用计算指令cpt，通过计算式：expression 1/ tb1strwflow.strvis.rparki，并把计算结果赋值给tb1strwflow.pid.kd。17图1-8 pid 控制器的参数和实际值(pv)的赋值“11”语句的输出项为tb1strwflow.rpv:它为输入pid 控制器的过程变量值，其数据类型为real（四个字节浮点数）。该语句运用传送指令mov 将tb1flow 的值传送给tb1strwflow.rpv，并以此实现向pid 控制器连续输入过程变量的要求。第“12”语句，它的输出项为tb1strwflow.pid.sp:它是输入pid 控制器的设定值，数据类型为real（四个字节浮点数），该语句采用传送指令（mov），将tb11strwflow.rsp 的值赋给tb1strwflow.pid.sp。图1-9 pid 控制器设定值的赋值“13”语句的输出项有2 个：它们分别是tb1strwflow.pid.swm 和tb1strwflow.pid.so。tb1strwflow.pid.swm：它为pid 控制器的软件手动模式选择项，其数据类型为布尔型（0为自动状态；1 为手动状态）。当是能条件tb1strwflow.bauto(它为tb1 的状态选择项,其数据类型为布尔型：1 为自动；0 为手动)置0 时，或者tb1strwflow.bcvman(它为上位机界面的pid控制器手动状态选择项，其数据类型为布尔型：1 为手动状态；0 为自动状态)置”1”时，该语句的使能条件被满足，输出tb1strwflow.pid.swm，使pid 控制器进入软件手动模式。 tb1strwflow.pid.so：它为pid 控制器的软件手动的输出（cv）设置百分比，其数据类型为real（四个字节浮点数），该语句调用移动指令（mov）将上位机界面的设定值：其数据类型为real （ 四个字节浮点数） , 标签为tb1 strwflow.strvis.rcntrmancv 赋值给tb1 strwflow.pid.so(%)。“14”语句的输出项为结构体tb1strwflow.pid：它是pid 控制器。tb1strwflow.pid 为它的控制体；tb1strwflow.rpv 为它的过程变量，其数据类型为real（四个字节浮点数）；tb1strwflow.rcvout 为它的控制变量（即加水阀的百分比开启度），数据类型为real（四个字节浮点数）；setpoint：为控制器的设定值，数据类型为real（四个字节浮点数）；output%：为控制变量的输出，即控制器输出的加水阀的开启度百分比。当润叶机入口的加水阀工作时，该控制器的执行条件将被满足，pid 控制器将自动调节加水量。图1-10 pid 控制器的手动设定值赋值图1-11 pid 控制器的执行条件19六、加水实际值（pv）的产生1 、加水实际值pv）的产生流程润叶机加水当前的瞬时流量，它是一个模/数转换量，它由润叶机加水流量计输出的420ma模拟量接入其相应子站的模拟量输入模块（ai），并通过ai 进行模/数转换（1756 系列可提供16位的浮点数据），然后通过devicenet（设备网）进入到plc 控制器，plc 则通过调用相关指令实现其滤波和工程整定，其产生流程如下图1-12 所示：2 、产生加水实际值（pv）的程序设计为了得到数字式实际流量，我们必须对模拟量输入进行a/d 转换。在程序中调用跳转子程序指令（jsr）如图1-13 所示：analoginput 为子程序（sbr）名称，它被定义为一个调用logix5000fbd 功能块来处理模拟输入量的程序；input par 为输入参数:tb11_av1_array1定义为一个16 位2 进制存储器，i/o 模块将流量计输出的420ma 模拟量，按032767 正比例的均匀分配到16 为2进制存储器中。32767.0、6553.0、parsetp71：（500）、parsetp72（0），为输入子程序（sbr）：analoginput 的参数。 return par：tb1flow 为通过功能块处理过后得到的返回值。图1-13 jsr 调转语句图1-14 tb11_av1_array1的数据类型当模拟420ma dc 进入analoginput 子程序后，需经过低通滤波器lpf（low pass filter）、整定指令（scl）、然后得到返回输出（ret）。此子程序的返回输出analogfbd.pv 为tb1flow的整定值。滤波、整定指令如图1-15 所示：analog fbd.sample 、analog fbd.inrawmax 、analog fbd.inrawmin 、analog fbd.ineumax 、analog fbd.ineumin ， 为从主程序输入的参数。analog fbd.sample=tb11_av1_array1,为i/o 模块将流量计输出模拟量转换成的16 位2 进制数，为削弱信号中高频噪声干扰，我选择lpf（low pass filter）：低通滤波器，该指令通常用于滤波电器或机械源产生的高频噪声及扰动，此指令还可以选择不同滤波阶数，来完成不同的滤波。21图1-15 子程序（sbr）：analoginput 的fbd 功能块图图 1-16 lpf（low pass filter）的配置参数表如图1-16 所示：in、out 分别为滤波器的输入输出值；initialize：数据类型为布尔型，它为过滤器的初始化法则（置“1”时，in=out；置“0”时，清空过滤器），此滤波器初始化值为“0”；wlag：数据类型为real（四个字节浮点数），它为超前频率（弧度/秒），此滤波器的超前频率为“0.2”，该滤波器过滤掉频率高于0.2 弧度/秒的噪声干扰；order：数据类型为real（四个字节浮点数），它为滤波器的阶数（用以控制截断频率的锐度）。此滤波器的阶数为“1”；timingmode：数据类型为dint（四字节整数），它为定时执行方式（0 为周期执行方式，1 为过采样执行方式，2为实时采样方式），此滤波器为周期执行方式。oversampledt：它为过采样执行时间，默认值“0.0”；rtstime：实时采样方式下模块的更新周期，默认值“1” ；rtstimestamp：实时采样方式下模块的时间值，默认值“0”；enableout：数据类型为布尔型，它为输出使能，它为此滤波器使能；deltat:数据类型为real（四个字节浮点数）,它为两次更新之间经过的时间，此滤波器更新时间为“0.5s”。22图1-17 整定指令scl（scale）的配置参数表整定指令的作用是将一个非整定的输入值转换成浮点型工程量。该指令的5 个输入量in、inrawmax、inrawmin、ineumax、ineumin 为从主程序调用jsr 指令到子程序（sbr）输入的，如功能块图1-15 所示。in: 数据类型为real（四个字节浮点数）,它为模拟量信号输入值。inrawmax：数据类型为real（四个字节浮点数），它为指令输入的最大值，此指令的最大输入值为32767.0；inrawmin：数据类型为real（四个字节浮点数），它为指令输入的最小值，此指令的最小输入值为6553.0；ineumax：数据类型为real（四个字节浮点数），它为与inrawmax 对应输入整定值，此指令的对应整定值为“200”；ineumin：数据类型为real（四个字节浮点数），它为与inrawmin 对应输入整定值，此指令的对应整定值为“0”；out：数据类型为real（四个字节浮点数），它为与模拟量对应的整定输出值，然后它通过返回输出指令（ret），进入主程序中，这就是pid 控制的过程变量（tb11strwflow.rpv）的产生过程。七、加水设定值（sp）的产生1、 加水设定值（sp）的产生流程pid 控制器的设定值，是一个通过皮带秤（db1）输出当前实际烟叶流量的瞬时值，通过一个延时（皮带秤到润叶加水机的时间），将数据量传输给plc 控制器，在plc 内进行加水量计算，然后传输至pid 控制器。其流程如图1-18 所示：232、 产生加水设定值（sp）的程序设计生产现场电子皮带秤（db1）通过采样传输过来瞬时流量，为了保证加水的精度，必须满足在润叶机（tb1）入口加水时，pid 控制的sp 值为当前进入tb1 筒口的实际烟叶瞬时流量，这就需要pid 控制器提供一个经过从db1 到润叶机（tb1）入口时间延迟的烟叶瞬时流量。在程序中我们调用装载指令（ffl）和卸载指令（ffu），使其建立一个数据堆栈，来达到上述目的，程序如图1-19 所示。ffl 指令将复制源值到fifo：db15flowdata0内，当指令被使能时，ffl 指令把源值装入由位置值（.pos）确定的fifo 内的位置，每次指令被使能装入一个数值，直到fifo 满为止。ffu 指令卸载fifo 的位置0（第一个位置）并存放该值到目的单元:db15.rmassflowdelay，fifo 内的数据向下移动一个位置。ffu 指令和ffl 指令一起按先进先出的顺序，存储和返回数据。当ffu 指令被使能时，ffu 指令从fifo 的第一个元素卸载数据并存放于目的单元，指令每次使能时卸载一个数据，直到fifo 栈空为止。如果fifo 为空，ffu 指令向目的单元，返回0 值。24图1-19 数据堆栈的建立如图1-19 所示：“10”语句的输出项为：db15flowctrl.len。它为fifo 可以同时支持的最大元素数量，其数据类型为dint（四字节整数）。该语句调用计算指令（cpt），计算parsetp93 与1 的乘积，然后赋值给db15flowctrl.len，其中parsetp93 为上位机时间参数（它表示从db1 到tb1 入口的时间间隔）。“11”语句的输出项为：db15flowctrl.pos。它为将要装载的下一个数值在fifo 中的具体位置，其数据类型为dint（四字节整数）。该语句调用减法指令，计算db15flowctrl.len-1 的值，然后赋值给db15flowctrl.pos。经过“10、11”语句的定义，得到fifo 的有效数量为20 位，其位置地址为019，而fifo 的下一位装载位置为第19 位。“12”、“13”语句的输出项为：装载指令（ffl）和卸载指令（ffu），其sr32ik1、z5m0.5s 为装载指令（ffl）的使能条件：sr32ik1 为tb1 的入口振槽的电机的运行信号；z5m0.5s 则为程序中自带的0.5s 时间脉冲发生器。db15flowctrl.dn 为卸载指令（ffu）的使能条件。db15flowctrl.dn 为装载指令（ffl）的完成位，当fifo 的数值被装满以后，它被置位，卸载指令（ffu）被使能，卸载fifo 中第1 位（位置地址为0）数值到db15.rmassflowdelay，然后装载指令（ffl）再次在装入19 位装入下一个数值，fifo 再次装满，卸载指令（ffu）再次卸载fifo 中第1 位（位置地址为0）数值db15.rmassflowdelay，以此循环。因parsetp93 设置为20（及最大有效数值为20），0.5s 的脉冲循环，及延迟时间为20s（db1 到tb1 入口的时间），就此也可以把参数parsetp93 看作是db1 到tb1 入口的时间的时间参数。以上程序就是皮带秤（db1）瞬时流量：db15.rmassflowdelay 的产生过程。润叶机（tb1）一共有4 个生产状态：停机、预加热、生产、尾料。在这4 个状态中，加水量是不一样的，plc 通过计算得出不同生产状态下的加水量设定值，向pid 控制器进行赋值，程序如图1-20 所示。tb1mph3、tb1mph4 分别为润叶机的生产状态和尾料状态。当润叶机处于生产或者尾料状态时，tb1mph3、tb1mph4 将会被置“1”，作为接入tb1mph3、tb1mph4 为常开输入点的输入条件被满足，程序执行在生产和尾料状态的加水设定值计算，db15.rmassflowdelay 为从皮带秤（db1）传输过来的一个经过延迟从db1 到润叶机入口时间的烟叶瞬时流量，tb1addwscale 为从上位机输入的加水比例参数，该语句通过调用计算指令cpt，计算db15.rmassflowdelay 与tb1 addwscale 的积值， 赋给tb11 strwflow.rsp 。而当db15.rmassflowdelay 值低于800 时，还要将所得值乘以一个0.9 的修正系数。当润叶机不在