可编程控制器应用技术 S7-1200 PLC课件 项目六 任务6.1水池PID液位监控程序设计

水池PID液位监控程序设计任务1项目六

工艺功能水池PID液位监控过程控制运动控制项目六项目六学习任务学习内容

工艺功能任务1水池PID液位监控程序设计PID与模拟量模块的应用任务2ABB机器人导轨位置控制程序设计运动控制素养目标通过任务实施，培养学生爱岗敬业、团结协作、热爱劳动的基本职业素养。通过小组协作，培养学生规范操作、精益求精的工匠精神。通过项目设计，提升学生分析问题、解决难题的工程思维。知识目标掌握S7-1200PLC模拟量模块的功能和应用，熟悉常用的编程指令。掌握S7-1200PLC的PID控制，熟练应用PID-compact指令。掌握伺服控制的工作原理及伺服运动工艺参数设置方法。掌握S7-1200PLC运动控制指令和应用方法。技能目标能够编写模拟量控制程序，完成PID-compact指令的组态与调试。能够设计PLC与伺服驱动器构建的运动控制系统。能够完成机器人导轨运动控制的电路接线、程序设计和运行调试。调试重点能够记录显示运行期间水位数据，设置PID参数，达到最佳控制效果。能够设置上下限位报警，以防止因异常情况导致水池溢出或抽空。能够正确设置伺服驱动系统的参数，及工艺对象组态。能够准确应用各运动指令实现运动控制。水池PID液位监控液位控制温度控制压力控制过程控制随时间和测量参数连续变化的信号称为模拟量信号。控制要求如下：（1）通过液位传感器测量高位水池当前液位高度，显示当前液体位置；（2）根据实际需求手动设定目标液位高度，将设定值与当前值之间进行PID运算，得出所需要的输出大小，使水位达到目标液位，且变频器以相对恒定的频率运行。水池PID液位监控任务目标1.掌握模拟量闭环控制的工作原理，说出PID控制的优点。2.能够进行S7-1200PLC的PID-Compace指令的组态与调试。3.和模拟量转换指令设计模拟量闭环控制系统的梯形图程序设计。4.能够根据任务要求设计模拟量闭环控制系统的硬件电路。5.能够根据任务要求设计模拟量闭环控制系统的程序。水池PID液位监控1.模拟量信号处理和转换模拟量信号是指那些随时间和测量参数连续变化的信号。传感器模拟量信号温度、压力流量、液位模拟量电信号电压（0-10V）

电流（4-20mA）PLC模拟量AI模块CPU模块PLC模拟量AQ模块水池PID液位监控1.模拟量信号处理和转换模拟量信号是指那些随时间和测量参数连续变化的信号。模拟量电信号电压（0-10V）

电流（4-20mA）创建一个新的FB块S_ITR根据需求设置参数模拟量转换FB块S_ITR将模拟量输入等比例转换为工程量水池PID液位监控1.模拟量信号处理和转换模拟量信号是指那些随时间和测量参数连续变化的信号。模拟量电信号电压（0-10V）

电流（4-20mA）编写S_ITR的内部程序，通过标准化和缩放指令进行等比例转换可将测量值转换为当前液位。标准化NORM-X指令0.0-1.0的实数值缩放SCALE-X指令按比例转换为具有工程单位的量OUT=（VALUE-MIN）/（MAX-MIN）水池PID液位监控1.模拟量信号处理和转换模拟量电信号电压（0-10V）

电流（4-20mA）模拟量转换FB块S_RTI：通过加减乘除将工程量输入等比例转换为模拟量输出水池PID液位监控1.模拟量信号处理和转换创建一个新的FB块，命名为S_RTR，编写S_RTR的内部程序，通过运算指令转换可将工程量输入转换为工程量输出。OUT=（IN1-IN3）/（IN2-IN3）*（IN4-IN5）+IN5水池PID液位监控2.PID控制指令PID控制系统是应用最广泛的闭环控制系统。闭环控制的目标是使控制对象的实际值无限接近与目标值。被控对象（液位）追随目标值的变化而变化保证水池中液位恒定

P、I、D分别表示比例、积分、微分运算。水池PID液位监控2.PID控制指令“S7-1200PLC具有PID控制功能：CompactPID包含以下3个指令块“PID_Compact”指令采集被控对象的实际过程值，与设定值进行比较，生成的偏差用于计算该控制器的输出值。水池PID液位监控1.任务实施流程2.控制电路设计输入输出输入继电器元器件输出继电器元器件I0.0启动按钮SB1Q0.0电机运行I0.1停止按钮SB2

水池PID液位监控1.任务实施流程3.组态工艺对象1.创建工程项目(1)选择S7-1200CPU，类型为1214CAC/DC/Rly。(2)在设备组态右侧，点击硬件目录，添加西门子模拟量模块选择SM1234AI4/AQ2，(3)将模拟量模块内的模拟量输入通道0和模拟量输出通道0都设置为电压的类型，输入和输出通道地址分别为IW96和QW96，输入和输出的电压范围都为0-10V，则IW96与QW96内对应的数值量范围都是0-27648。2.编辑变量表水池PID液位监控1.任务实施流程3.组态工艺对象1）组态工艺，选择PID_Compact，用于控制恒压供水。2）基本设置：选择长度（因为测量的是水位高度）。3）过程值设置：水位范围为0.0mm—400.0mm。4）高级设置：过程值监视直接设置为水位上下限，如需报警则在程序内比较指令编写程序执行。5）PID参数：用户可以手动调节PID参数。水池PID液位监控1.任务实施流程4.软件设计程序段1：FB块S_ITR函数块，将模拟量输入通道0的值等比例转换为当前的液位高度，并放入MD208地址内。程序段2：FB块S_RTI函数块，将工程量设定频率的值等比例转换为模拟量输出通道0对应范围内的地址中。程序段3：FB块S_RTR函数块，将PID指令运算得出的输出百分比等比例转换为工程量设定频率的范围，以便程序段2使用。程序段4是经典的启保停程序设计。在OB30内添加组织块Cyclicinterrupt（循环中断OB），因为PID属于算法，运算需要时间，避免运算时间过长影响，影响Main[OB1]的扫描周期时间，所以创建循环中断OB，并将PID指令放入OB30内。水池PID液位监控1.任务实施流程5.运