西门子S7-200模块CPU224XPCN中央处理单元详解
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如图中所示,FB58提供有两个过程值的输入通道:PV_IN和PV_PER,这两个通道用PVPER_ON来选择:
注:PVPER_ON的默认值为False。
对于PV_PER的输入,根据温度测量方式的不同,从模拟量输入通道过来的数据格式也有所不同,因此,FB58提供过程值格式转换的环节CRP_IN,其中涉及到参数PER_MODE:
注:PER_MODE的默认值为0。
从图1中的处理流程中可以看到经过CRP_IN之后,还有一个规格化(Normalize)的环节PV_NORM。该环节可以对过程值进行修正,对于温度值,可以规格化为百分比值,同样地,百分比的值也可以规格化为温度值。
其转换公式是:
PV_NORM的输出 = CPR_IN的输出*PV_FAC+PV_OFFS
例如,通过温度变送器将一个-200℃~1000℃范围里的温度值以4~20mA的信号送至模拟量输入通道PIW256中。在FB58中设置
通过如上的参数设置,则在“PV"参数中得到一个温度值。同样地,此时的设定值SP_INT可以直接设置为温度值。
设定值SP_INT的取值由过程值的处理过程所决定,如果过程值经过处理得到一个百分比的值,那么SP_INT就是一个量程的百分比;如果处理得到一个实际温度值,那么设定值SP_INT也必须是一个温度值。SP_INT必须要有和过程值一样的基本单位。
2.3 PID运算
PID运算是FB58的运算核心,主要通过对偏差信号(设定值SP_INT-过程值PV)进行比例、积分、微分运算来得到对阀门、变频器等执行机构的控制信号。具体流图如下图所示:
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从上述流程图中有如下几点信息:
- 比例、积分和微分都是对比例和增益参数的乘积之积的运算,其在时间域上的表达式为:
- 特殊地,在积分时间TI和微分时间TD为0的时候,积分作用和微分作用被取消激活,此时为纯比例控制;
- 对于反作用方式,需要将增益GAIN设置为负数;
- PFAC_SP为比例弱化功能。在设定值SP_INT发生阶跃变化时,设置比例因子PFAC_SP,从而达到减弱因为设定值修改而导致的不稳定,该比例因子PFAC_SP的取值范围是0.0~1.0;
- 对于积分作用,在I_ITL_ON为1的时候,积分结果就是I_ITLVAL;
- 积分功能中的INT_HPOS和INT_HNEG参数为正向积分功能保持和反向积分功能保持,如果此时偏差ER和增益GAIN的乘积为正,且INT_HPOS为True,那么此次运算周期中积分的增加量为0,即积分项LMN_I的输出不会改变。INT_HNEG的作用与此类似。
- 微分功能中的D_F参数是微分因子,在微分运算中和周期时间CYCLE作用类似
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