FB58_TCONT_CP_进行连续温度控制

1、使用FB 58“TCONT_CP"进行连续温度控制引音FB 58-TCONT_CP*用于控制仃连续或脉冲控制佶号的温度处理过程.可以设置参数以启用或者禁用PID 控制器子函数，使其适应处理过程.可以在参数分配工具中很方便地设定这些参数。在项目屮，双击 SIMATICn理器中的廿尿数据块即可启动此设左.可以通过开始 Simatic 文档英语PIDJfl度控 制，打开电子手册。应用这些功能展具仃处理温度过程附加功能的PID控制算法。控制器提供各种模拟量操作值和脉冲持续调m 驱动信号控制器将信号输出到一台执行器：也就是说，一台控制器只能进行加热或者冷却操作，不能 同时进行这两种操作。在加热

2、或冷却过程中使用控制器只能便用FB TCONT_CP來进行纯粹地加热或纯粹地冷却。如果便用块來冷却，必须为GAIN分配个负 值。倒置控制器是指，例如，如果温度升高，则增大操作变虽LMN,从而增强冷却效果。描述除了在设迄值和处理过程值分支处的功能外，FB还实现了完整的PID温度控制器功能，可以输出连续和 二进制的操作变量.为了提高温度处理过程的控制响应，程序块包含一个控制区，如果设定值步K变化， 则减小P操作。可以使用控制器调肖功能，将程序块设置为PI/PID参数本身。注朗只仃定期训用块，才能正确计算控制器功能块的数值。因此，必须定期在循环中断OBQB30-38) 中调用此腔制器功能块。在参数C

3、YCLE中预先定义采样时间.子函数描述如卜：设定值分支在输入SPJNT处以浮点数格式输入设定值，作为实际数值或者白分比数值。表示出错的设定値和过程值 单位必须用同。过程值选项(PVPER_ON)根据PVPERJDN,可以获得外閘设為(I/O)格式或浮点数格式的过程值。PVPER ON 过程值输入TRUE在输入PV_PER中，通过模拟就外I料设条I/O (PIW xxx)读取过程值.FALSE从输入PV_IN中获得浮点数格式的过程值。过程值格式转换CRPJN (PER_MODE)按照卜列规则，并根拥丿I关PER_MODE的设置，CRPJN功能将外|”|设备数值PV_PER转换成浮点格式:PER

4、MODECRP IN输出模拟ift输入类別0PV_PER * 0.1热电偶:PT100/NI100：标准锻:癌1PV_PER 0.01PT100/NI100：气温：簸：癌2PV PER # 100/27648电压/电流%标准化过程值PV_NORM (PF_FAC, PV_OFFS)PV_NORM功能根抑;卜而的规则计tZCRPJN的输出：“PV_NORM的输出” =-CPRN的输岀” * PV_FAC + PV_OFFS它有卜列用途: 使用过程值因子PV_FAC和过程值偏移虽PV_OFFS对过稈值进行修正.将温度标准化为百分数如果变将设定值作为百分数输入，则现在就必须将实测温度值转换成百分数。

5、将百分数标准化为温度 如果要输入物理温度单位的设定值，则现在就必须将测昴电爪/电流位转换成温度。参数计算: PV_FAC = PV_NOR M的范用/CRPN的范阳： PV_OFFS = LL(PV_NORM) PV_FAC * LL(CRP_IN)：其审:LL为F限便用缺省值(PV_FAC =?.0和PV_OFFS =?.0)时，禁止标准化。在PV输出处输;lHf效的过程值。注意对J：脉冲控制，必须在快速脉冲调用时将过程值传送到的块屮顾因：平均值过滤)。否则，控制质量将变 差。过程变量标准化实例如果要将设定值作为百分数输入，并H.CRPJN的温度范圉为20到85姒则必须将温度范【韦I标准化为

6、仃 分数。卜图给出的实例描述f如何将温度范H；l为-20到85£修改为0fl 100%的内部比例:产生的误差在死区Z前.设定值与过程值Z间的差异就是谋差。设定值与过程值的单位必须相同。死区(DEADB_W)为了抑制由操作变量量化所引起的小幅持续振荡(例如,在便用PULSEGEN进行的脉宽调制时)，可对 误差信号使用死区(DEADBAND).如果DEADB_W = O.O.则禁止死区功能.通过ER参数指示仃效误差.PID算法卜图是PID算法方框图:PID算法(GAIN、Tk TD. D_F)这里所使用的PID.是位置订山 比例、枳分(INT)和微分(DIF)动作是并行连接在一起的，可以

7、单越 活或取消激活。这样便能够组态成P、PI、PD和PID控制器 控制器经调节支持PI和和PID控制器使用负GAIN(增益)实现控制器例置(冷却控制器). 如果把TI和TD设置都为0.0则将在工作点获得-个纯P控制器。17LMN_Sum(t) = GAIN * ER(0)(1 + *t + D_F* 6td/d_f)在时间范围内的阶跃响应是:此处：LMN_Sum(t)是控制器在自动模式卜的操作变最ER(O)足标准化课差的步进变化GAIN足控制器增益Tl是枳分时间TD是微分时间D F是微分因子ER LMN_SumER (t) >tGAIN * D_F ERII I F -DTl积分器(Tl

8、、IJTL_ON. IJTLVAL)在手动模式卜,便用此式子修正:LMN_I = LMN - LMN_P - DISV。如果操作变昴受限，则停止I作用.如果误差朝着与I作用相反的操作变吊范围方向出现，则可以再次激活I 作用。也可通过卜列方法修改I作用: 设置TI = O.O.取消控制器的I作用半设定值发生变化时将弱化P作用控制区域可以在线更改操作变量的界限当设定值发生变化时(PFAC_SP)将弱化P作用为了防止过调肖，可以使用“改变设定值比例因子“参数(PFAC_SP)來弱化P作用.'”|更改役定值时，使用PFAC_SP.可以在0.0和1.0Z间连续选择，以决定P作用的影d： PFAC

9、_SP = 1.0：设定值改变时，P作用起最大效果 PFAC_SP = 0.0：设定值改变时，P作用不起任何效果也以通过补偿I作用來弱化P作用。微分操作单元(TD、D_F)设置TD = 0.0,取消控制器的D作用。如果激活了 D作用，则I、列关系成立：TD = 0.5 * CYCLE * D_F带工作点的P或PD控制器参数设置在用户接口中,取消激活I作用(TI = O.O),如可能也取消D作用(TD = O.O).然后进行如卜参数设置: I ITL ON = TRUE IJTLVAL = T 作点；前馈控制（DISV）可以在DISV输入端添加前馈变量o计算操作变量卜图是计算操作变量的方框图:i

10、 i Para meter assignment user interface FB call interface控制区域(CONZJDN、CON_ZONE)如果CONZ_ON二TRUE.则控制器在控制区域范用内工作也就是说，控制辭按照卜列算法进行工作: 如果PV超出SPNT的数值人于CONZONE,则数值LMN_LLM将作为控制变最输出（受控闭坏）。如果PV低于SPNT的数值大于CON_ZONE.则数值LMN_HLM将作为控制变杲输出（受用闭环）。 如果PV位于控制区域（CON_ZONE）内，则从PID篦法LMN_Sum处获取操作变磧的数值（自动闭环控 制）。注意_ 2闭环控制到自动闭环控制

11、的切换应该考虑到一个20%的控制区域潘后.TemperatureDo not heat with LMN = LMN_LLMSP INT + CON ZONEUpper control zoneSP.INTLower 8ntrol zoneSPRINT - CON.ZONEHeat with LMN = LMNHLM.Time注意在于动激活控制区域z询，确保控制区域范用不会太窄。如果控制区域范国太窄，则操作变量和过程变 昴都会发主振荡.控制区域的优点'勺过程值进入控制区域时,d作用会导致操作变:&数值急剧下降。也就是说,只有激活d作用,控制区域 才有用.如果没有控制区域,基本上

12、,只耍减少P作用.就将减小操作变量数值。如果操作变ft的最小输 出値或最大输出值都远离新工作点所滞操作变量值，那么控制区域导喫没仃过调疔或欠调肖的快速卜降.手动值处理(MAN_ON、MAN)可以在手动与自动操作Z间切换。在手动模式卜，操作变员被修正到手动数值。将积分作用(INT)内部设置为LMN LMN_P - DISV.且将微分作用(DIF)设置为0并内部同步。因此,可以 平滑的切换到自动模式。注意调肖期间，MAN_ON参数不起作用。操作变秋限值LMNLIMIT(LMN_HLM、LMN_LLM)通过LMNLIMIT功能，可将操作变量的数值限制在LMN_HLM和LMN_LLM限制值2.间。如果

13、达到了这些 限制值，则通过消息位QLMN_HLM和QLMN_LLM进雨示。如果操作变量受限，则停止I作用.如果误差朝着与I作用相反的操作变吊范圉方向出现，则可以再次激活I 作用。在线改变操作变量的限值如果操作变量的范围减小，且其新的不受限数值超出了限值范围，则I作用起作用，从而改变操作变量的 数值。操作变呈减小的数值9操作变彊限值改变的数值相等。如果在改变Z询操作变駅不受限制，则将其设置 为新的限值(此处指操作变量的上限)。操作变墩标准化LMN_NORM (LMN_FAC. LMN_OFFS)LMN_NORM两数根拥卜而的公式标准化操作变鼠：LMN = LmnN * LMN_FAC + LMN

14、_OFFS它有F列用途: 使用操作变最伙I fLMN_FAC和操作变量偏移吊LMN_OFFS,改写操作变最也对以为到外圉设备楙式的操作变尿数值。CRP_OUT国数根州卜血的公式将浮点数LMN转换成外II彳设 备值*LMN_PER = LMN * 27648/100便用缺省®(LMN_FAC =?.O»LMN_OFFS =?.0),禁止标准化。在输出4ILMN输岀有效的操作变量。保存并重新装载控制器参数卜而的图示给出了方框图：MAN ON£PID ON LOAD PIDPID_CONI a 7厂I >L<kjGAIN,PLCON、.0TD.CONZONE

15、SAVE_PARPFAC SPt!GAIN.'<<!.、>一>PAR SAVETD,1D_F,CONZ ON.CONZONEMAN ON4UNDO_PARiPFAC SP,n ；GAIN,PAR_SAVE 一门蛊D_F, CONZ_ON. CONZONE保存控制器参数SAVE_PAR如果、*前的参数设芒很仃川，则可以在进行吳动修改乙前，将氏保存到FB?扩TCONT_CP”的背呆数据块 中的持殊结构里。如果对控制器进行了调肖，则将使用调整询仃效的参数覆盖保存的蔘数。将PFAC_SP、GAIN、Tl、TD、D_F、CONZJDN和CONZONE'U入PAR_

16、SAVE结构中。重新装载保存的控制器参数UNDO_PAR便用此两数，可以激活上次保存的控制器参数设置，再次应用到控制器中(仅用于手动模式)。在PI和PID参数间更改参数LOAD_PID (PID_ON)在调肯后，PI和PID都存储在PI_CON和PID_CON结构内。根据PID_ON,对以在手动模式卜便用 LOAD_PID以将PI或PID参数勇入到有效的疵制器参数中.PI吵效PI效PID ON = TRUEPID ON = FALSE GAIN= PID_CONGAIN Tl= PID_CON.TI TD= PID_CONTD GAIN= PI_CON.GAIN Tl= PLCON.TI注意

17、仅肖控制器增益非0时，才便用UNDOPAR或LOADPID珞控制器参数写冋控制器中：仅、勺相关GAIN (P賊PID参数中)II 0时.LOAD_PID扌复制参敬 这种城略占虑到H前没仃进行任何 调节或PID参数去失的恂兄。如果设置PID_ON?燭RUE以及PID.GAIN?焜IALSE. PID_ON将复位为 FALSE并复制PI参数。调肖时将D_F、PFAC_SP设置为缺省值。用八随后也町对其进行修改。LOAD_PID不会改变这些参 数. 使用LOAD_PID,即使设置了CONZJDN 二 FALSE. 也，冬重新计算控制区域(CON.ZONE = 250/GAIN)o参数：地址川明数据类

18、战取值范刑初饬值描述0.0PV_ININPUTREAL取决于便 用的传感 器0.0过程变量输入初始值町以在“过程变虽输入”输 入端上设总，也可以在连接到浮 点数格式的外部过程变虽上设程。4.0PV_PERINPUTINT0外部过程变屋将外用设备I/O格式的过程变虽连 接到控制器的"外部过程变量'鶴 入端6.0DISVINPUTREAL0.0干扰变址对r前馈控制干扰变駅被连接 到“干扰变量”输入。10.0NT_HPOSINPUTBOOLFALSE保持正方向上的税分作用可以在正方向上阴止积分作用输 出。为此 必须将INT_HPOS输 入设置为TRUE.在爲控制中 上控制器的INT

19、JHPOS9次级控 制器的QLMN_HLM£连。10.1INT_HNEGINPUTBOOLFALSE保持负方向上的积分作用可以在负方向上阴止积分作用输 出。为此必须将INT.HNEG输 入设置为TRUE.在爲控制中. 丄控制器的INT_HNEG仃次级控 制器的QLMN_LLM4连。12.0逵抒INPUTINT0至30选择调用PID和脉冲发生器如果激活脉冲发生器则有儿种14.0PVOUTPUTREAL取决Ftt0.0方法可以调用PID算法和脉冲发 生器： SELECT =0：在快速周期性 中断级别中调用控制器,并 处理PID算法和脉冲发生器。 SELECT =1：在OB1中调用 控制器

20、，且只处理PID算法。 SELECT =2：在快速周期性 中断级别中调用控制器 H. 仅处理脉冲发生器. SELECT =3：在慢速周期性 中断级别中调用控制器,且 仅处理PID算法.过程变星18.0LMNOUTPUTREAL用的传感 器0.0在“过程变量”输出端输出仃效的 过程变呈。操作变屋22.0LMN_PEROUTPUTINT0在“操作变尿”输出端以浮点格式 输出仃效的操作变虽值。外围操作变屋24.0QPULSEOUTPUTBOOLFALSE将外围设备格式的操作变殳值连 接到控MB的“外BSH作变星广 输出端。输出脉冲倍号24.1QLMN_OUTPUTBOOLFALSE操作变虽的输出值为

21、QPULSE输 出端调制的输出脉宽。达到操作变的上限24.2HLMQLMN_LLMOUTPUTBOOLFALSE操作变诡的値始终受上限和卜眼 的限制。当超出上限值时， QLMN_HLM输出给P指示.达到操作变址的下RI24.3QC_ACTOUTPUTBOOLTRUE操作变虽的值始终受上限和卜限 的限制。当超出卜限值时.QLMN.LLM输出给了折示。下一个周期，堆績控制器正在工26.0CYCLEINPUT/OUTRffAL> 0.001s0.1s作此参数指示是否会在卜个块调 用时执行连续控制器阶段（仅与 SELECT数值为0还是为1相关）。连续控制器采样时间秒为PID算法设置采样时何.H节

22、 器在阶段1计好采样时间.片将 输入到CYCLE.30.0 CYCLE_PINPUT/OUTRffAL34.0 SP INTINPUT/OUTRffAL38.0 MANINPUT/OUTRffAL42.0 COM_RSTINPUT/OUTBUJD42.1 MAN_ONINPUT/OUTE> 0.0010.02 秒脉冲发生器采样时间秒杪在此输入端，输入脉冲发工器阶 段的采样时！Vi。FB?8TCONT_CP 阶段1计算采样时何，丿卜将其堀 入到CYCLE_P过程值范0.0内部设定值“内部设定值”输入川J佈定一个 设定值。0.0手动值“于动值”输入用丁指定-个丁动 值。在口动模式下,将其纠正

23、为 操作变虽FALSE宪全旅启动该块拥右一个初始化例行程序.在设置COM_RST输入时进行处 理。TRUE手动操作打开如果设賈了输入“于动值打开”， 则中断控制回路。设置MANF动 数值，作为操作变虽的数值。内部参数地址芦明数抿类羽取值范围初始值描述44.0DEADB_WINPUTREAL取决于使0.0死区宽度用的传感器误差穿过死区。"死区宽度输 入决定死区的大小.48.0I ITLVALINPUTREAL0-100%0.0积分作用的初始化值4在输入lTL_O N处设置枳分 作用.该筍始花值用于"积分作 川的初始化值输入。任巫启动 期间COM_RST = TRUE.并将I作

24、 用设昔为初始化数值。52.0LMN_HLMINPUTREAL>LMN_ LLM100.0操作变址上限操作变駅的值始终受上限和E56.0LMN_LLMINPUTREAL<LMN_0.0阳的限制操作变虽上限输 入可指定上限。操作变量下限60.0PV FACINPUTREALHLM1.0操作变虽的值始终受上礙和F 限的限制。"操作变虽卜限输 入可折定下限。过程变虽因子"过程变呈因子输入用于和外I洞过程变ST相乘.它以此來调 整过程变虽的范国。64.0PV_OFFSINPUTREAL0.0过程变量値移At“过程变疑備移fit”输入用和“ 外囤设备过程变址”相加。它以

25、此來调整过程变棗的范用.68.0LMN_FACINPUTREAL1.0操作变址因子“操作变址因子”输入用F和操 作变址相乘。它以此來训幣操 作变址的范围.72.0LMNorrsINPUTR匚AL0.0操作变绘偽移量“操作受量俊移量”输入用和 操作变录数值相加它以此來调 整操作变虽的范I阻76.0PER_TMINPUTREALn CYCLE1.0秒周期时佃秒在PER_TM参数中输入脉宽调 制的脉冲重复周期。脉冲車巫 周期与脉冲发生器釆样时间的 关系决定了脉宽调制的将度.80.0P_B_TMINPUTREAL2 0.00.02 秒最小脉冲/断开时间秒 町以在虽小脉冲/断开时间参 数内设置展小脉冲或

26、最小断开 时间。P_B_TM在内部受限 CYCLE_P.84.0TUN_DLMNINPUTREAL-100.0-1 OO.CE0.O用于过程激励的DELTA操作变 S由j TUN_DLMN设定值步长发 生变化.§致激活用于控制器 调卩的过程。88.0PER_MODEINPUTINT0. 1. 20外围设备模式可以在此切换处输入I/O模块的 类型。输入瑞PV_PER的过程 变虽随即在PV输出端被标准化 为臥 PER_MODE = 0：标准 PER_MODE=1：气温 PER MODE =2：电流/电 压90.0PVPER_ONINPUTBOOLFALSE外部过程变屋开启如果希望从I/O

27、中读取过程变氐则必须将输入端PV_PER连接 到I/O并H必須设辰输入国设备过程变呈”。90.1I ITL ONINPUTBOOLFALSE积分作用初始化开启可将积分作用的输出设遥给输90.2 PULSE_ONINPUTBOOLFALSE入LITLVALo必须设賈设置I 作用”输入.脉冲发生器开启90.3 TUN_KEEPINPUTBOOLFALSE如果设世了 PULSE_ON = TRUE，则激活脉冲发生嗨保持调节打开92.0 EROUTPUTREAL取决p使0.0仅当TUN KEEP变为FALSE时,模式才切赢为1*1动模式。哄蛙伯号96.0 LMN_POUTPUTREAL用的传感 器0.

28、0仃效谋菱在“谋差伯号”输出報 输出。比例部分100.0 LMNOUTPUTREAL0.0“比例部分”包含了操作变駅的 比例作用部分.积分部分104.0 LMN_DOUTPUTREAL0.0“积分部分“包含了操作变尿的 积分作用部分.微分部分108.0 PHASEOUTPUTINT0, 1、 2、3D“微分部分“包含J'操作变址的 微分作用部分.n调节阶段110.0 STATUS_HOUTPUTINT4. 5、70在PHASE输出端指示当询控制 器调节的阶段（0.7）1*1调节的加热状态112.0 STATUS_DOUTPUTINT0STATUS H描示了加热U寸搜索 的拐点诊血数值自

29、调节时控制器配置状态114.0 QTUN_RUNOUTPUTBOOL0STATUS_D折示加热时控制器 配程的诊砧i数值。激活调节116.0 PI_CON+0.0 GAINOUTPUTOUTPUTSTRUCTREAL%/物理0.0（阶段2）应用调节操作变此启动调廿并仍然位阶段2 （定位拐点）.PI控制器参数PI比例增益+4.0 TlOUTPUTREAL单位> 0.0秒'0.0秒PI复位时间秒116.0 PID_CON+0.0 GAINOUTPUTOUTPUTSTRUCTREAL0.0PID控制器参数PID比例堆益+4.0 TlOUTPUTREAL2 0.0 秒0.0秒PIDft位

30、时何秒+8.0 TDOUTPUTREAL>0.00.0秒PID微分时阿秒136.0 PAR SAVEOUTPUTSTRUCT保存的控制器参数+0.0 PFACSP+4.0 GAININPUT/OUTPUTOUTPUT+8.0 TIINPUT/ OUTPUT+12.0 TDINPUT/ OUTPUT+16.0 D_FOUTPUT+20.0 CONDONEOUTPUT+24.0 CON乙ONOUTPUT162.0 PFAC_SPINPUT/ OUTPUT166.0 GAININPUT/ OUTPUT170.0 TIINPUT/ OUTPUT174.0 TDINPUT/ OUTPUT178.0

31、 D_FINPUT/ OUTPUT182.0 CON_ZONEINPUT/ OUTPUT186.0 CONZ ONINPUT/REAL001.01.0REAL%/物理 单位0.0REALn00秒40.0 秒REAL2 0.0 秒13.0 秒REAL5.0-10.05.0REAL2 0.0100.0BOOLFALSEREAL0.0-1.01.0REAL%/物理 取位2.0REAL2 0.0秒43.0 秒REAL2 0.0 秒1D.0 秒REAL5010.05.0REAL取决于使 用的传感 器100.0BOOLFALSEPID敷保存在此箔构中.用于改变设定值的比例因子比例增益反位时间【秒】微分时问

32、秒微分因子控制区域打开控制区域用于改变设定值的比例因子十设定值改变时.PFAC_SP折泄仃效的P作用。可垃看0到1 之间的值. 1：设定值改变时，P作用 起最大效果. 0：设定值改变时，P作用 不起任何效果.比例増益“比例増益”输入川帰定控制 器増益.通过设世负GAIN, nf 以便控制方向反向.冥位时间秒“复位时间”输入（积分时何）确定 积分动作响应.懂分时问秒“微分时间”输入确定微分动作 响应.微分因子微分冈子确定D作用的滝后情 况. D_F =微分时何/“6作用滞拆时何”控制区域如果观差大于控制区域的宽度, 则输出操作变址的匕限.作为 操作变虽的数值。如果谋差小r负拎制区域的宽 度,则输

33、出操作变址的卜限.作为操作变址的数值.控制区域打开186.1OUTPUTBOOLTUN_ONINPUT/ OUTPUT186.2TUN_STINPUT/ OUTPUTBOOL186.3UNDO_PARINPUT/ OUTPUTBOOL186.4SAVE_PARINPUT/ OUTPUTBOOL186.5LOAD_PIDINPUT/OUTPUTBOOL186.6PID_ONINPUT/ OUTPUTBOOL188.0GAIN_POUTPUTREAL192.0TUOUTPUTREALCONZ_ON 二TRUE,激活控制 区域。FALSE自调节打开FALSE如果设置TUN_ON=TRUE,则 操作变

34、乂取半©值.直到通过 设定值步长改变或TUN_ST=TRUE什好；TUN_DLMN启动1*1调节FALSE如果在工作点控制器调节时设 定值保持怕定.则通过设超 TUN_ST二TRUE.将操作变址 步长改变TUN_DLM N大小。撤销对控制器参数的更改FALSE从数据结构PAR_SAVE中装我1 制器参故pfa6_sp. gain. Tk TD、D_FCONZ_ON 和 CON_ZONE （仅限，动模式）。保存当前控制器参数FALSE在数据结构PAR_SAVE中保存 控制器参数PFAC_SP. GAIN. Tk TD、D_FCONZ_ON 和 CON_ZONE装载优化的PI/PID参数TRUE根据数据结构PI_CO N或PID CON里的PID ON.装载 控制器参数GAIN. Tk TD（仅 限于手动模式）PID模式启动0.0在PID_