6ES7214-1BD23-0XB8现货速发

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一、    基本说明：
1）    实验基本目的：
［科威新员工必须亲手做的实验］
［科威经销商必须掌握的实验］
［供第三方参考的实验］
［学习掌握PID指令的运用方法］
［学习模拟量控温编程的方法和技巧，学习PID各参数的改变对系统稳定状态带来的影响，了解闭环调节在实际中的应用］
2）    实验基本要求：
功能要求：用PLC内置的非线性函数，能准确的测量电炉内的温度；利用PID指令控制电炉加热时间的占空比，从而控制接触器给电炉加热，使电炉的温度达到某一设定值。
精度要求：K分度控制精度要求±3℃。
实验设备：电炉（8KW）、K分度热电偶、交流接触器（32A）、电脑（人机界面）、科威PLC（EC-08M08R-04N04B）、若干导线和工具。
二、    工作原理：
1）    原理框图：
实验原理接线图如图1.1。

2）    程序步骤结构图：
实验测温步骤结构图如图1.2。

温控全过程框图如图1.3所示。

三、    实验效果
1）    实验效果图
实验效果图如图1.4、图1.5。

在实验中，效果图中各设备之间的导线要严格按图1.1实验原理接线图接线，否则可能因高压引起不良后果；在确定接线无误后才能合上电源开关。
2）    实验数据记录
实验中，要求对实验数据进行记录，以便后期分析；在实验过程中，应确定需要记录的数据对象；一般在记录数据时并不需要从开始实验时记录，可以在次接触器合上的同时记录，次接触器合上一般在离温度设定值40℃—50℃时发生，这样既节省时间，又不影响实验效果。此外还要确定记录数据的时间段（此实验中为1min）;记录时可参照实验实时监控图图1.6。

四、    数据分析
1）    实验参数设定：
设定温度为K1500，PID控制参数的比例增益KP设为K2000，积分系数TI设为K200，微分增益KD设为K0，下限幅度OL设为K0，上限幅度OH设为K3000，上限报警参数SH为K20000。详情见表.1
表.1 参数设定
设定温度    KP    TI    KD    SH    OH    OL
D300    D301    D302    D2007    D304    D306    D307
K1500    K2000    K5200    K0    K20000    K3000    K0
2）    实验数据
0→1500（150℃）  
控时：54分钟  
控制精度：K分度（过次高峰后开始记时）
实验数据如表.2。
表.2 实验部分数据表1
时间    实验数据    时间    实验数据    时间    实验数据
12:31    1495    12:49    1507    13:07    1505
12:32    1497    12:50    1507    13:08    1500
12:33    1500    12:51    1507    13:09    1502
12:34    1505    12:52    1505    13:10    1500
12:35    1500    12:53    1505    13:11    1500
12:36    1502    12:54    1505    13:12    1500
12:37    1502    12:55    1500    13:13    1500
12:38    1500    12:56    1500    13:14    1502
12:39    1497    12:57    1497    13:15    1502
12:40    1495    12:58    1500    13:16    1500
12:41    1500    12:59    1502    13:17    1500
12:42    1502    13:00    1505    13:18    1497
12:43    1510    13:01    1507    13:19    1497
12:44    1510    13:02    1512    13:20    1492
12:45    1515    13:03    1512    13:21    1497
12:46    1515    13:04    1507    13:22    1500
12:47    1512    13:05    1507    13:23    1502
12:48    1510    13:06    1507    13:24    1507
曲线图如图1.7

经过计算超调为：1.0%，控制精度为：±1.5℃，完全满足控制要求。
1500（150℃）→3040（304℃）
控时：60分钟  
控制精度：K分度（150℃基础上继续升温）
实验数据如表.3。
表.3 实验部分数据表2
时间    实验数据    时间    实验数据    时间    实验数据
13:24    1507    13:44    3072    14:04    3043
13:25    1515    13:45    3050    14:05    3036
13:26    1552    13:46    3028    14:06    3036
13:27    1625    13:47    3028    14:07    3036
13:28    1735    13:48    3050    14:08    3048
13:29    1855    13:49    3074    14:09    3055
13:30    2000    13:50    3091    14:10    3055
13:31    2165    13:51    3098    14:11    3055
13:32    2293    13:52    3093    14:12    3050
13:33    2451    13:53    3081    14:13    3043
13:34    2611    13:54    3072    14:14    3031
13:35    2767    13:55    3057    14:15    3038
13:36    2920    13:56    3045    14:16    3040
13:37    3045    13:57    3038    14:17    3050
13:38    3128    13:58    3038    14:18    3067
13:39    3156    13:59    3040    14:19    3067
13:40    3158    14:00    3052    14:20    3064
13:41    3144    14:01    3055    14:21    3060
13:42    3122    14:02    3057    14:22    3055
13:43    3096    14:03    3050    14:23    3048
曲线如图1.8。

经过计算超调为：3.8 %，控制精度为：±2℃，完全满足控制要求。
五、    PID指令简介
1）    指令解说

    上式T为梯形图时间继电器周期输出，在此引为采样及调节周期。
    S1为设定的目标值，又称给定值
    S2为实际测定值。
    S3为PID控制参数的起始参数单元，控制参数占用S3后续的25个D数据寄存器。具体说明如下：
S3+0:          TS  采样时间     设定为K1(1T)
S3+1:          ACT.运算方向     一般设为 H0001；
                                  设为H0000时为反PID运算。
S3+2:        L    滤波系数  0-99%  0% 无滤波。  参考设定为K50
                           0000-99.00
S3+3:          KP  比例増益  0-32767%          参考设定为K2000。
                           0000-327.67
S3+4:          TI  积分时间  0-32767(•1T)   参考设定为K500。
S3+5:          KD  微分増益  0-32767%          一般设定为K0。
                           0000-327.67
S3+6:          TD  微分参数  0-32767(•1T)    设定为K0，无微分
S3+7:          偏差，浮点数表示，占两个字节：S7+7，S7+8。
                           E(K)=SV-PV    (ACT.0=1)
                     E(K)=PV-SV    (ACT.0=0) 
S3+8:  
S3+9:          偏差的一阶导数，浮点数表示。S3+9，S3+10
                                E(K)'=E(K)-E(K-1)
S3+10:
S3+11:         偏差的二阶导数，浮点数表示。S3+11，S3+12
                                 E(K)''=E(K)'-E(K-1)'
S3+12:
S3+13:         本次滤波后的实测值，浮点数表示。S3+13，S3+14。
                              PVF(K)=PV(K)+L• [PVF(K-1)-PV(K)] 
S3+14:
S3+15:         PID的微分调整项，浮点数表示。S3+15，S3+16。
                     PID_D(K)=[TD•E(K)''+KD•TD•PID_D(K-1)]/(TS+KD•TD)
S3+16:
S3+17:         PID的本次调整输出，浮点数表示。S3+17，S3+18
                      DMV(K)=DMV(K-1)小数部分+KP[E(K)'+TS•E(K)/TI+PID_D(K)]
S3+18:
S3+19:         PID控制的输出值，取值范围：0-32767。
                             MV（K）=MV（K-1）+INT（DMV）
S3+20:         SH  上限报警                  设定为K20000 
S3+21:         SL  下限报警                  设定为K20
S3+22:         OH  上限幅值                  设定为K10000
S3+23:         OL  下限幅值                  设定为K20 
S3+24:         ALM.0 SH上限报警时ON
                     ALM.1 SL下限报警时ON
                     ALM.2 OH上限输出时ON
                     ALM.3 OL下限输出时ON
2）    PID运算式
1.  PVF(K)=PV(K)+L•[PV(K-1)-PV(K)]
    E(K)=SV(K)-PVF(K)
    E(K)'=E(K)-E(K-1)
    E(K)''=E(K)'-E(K-1)'
2.  D(K)=[TD•E(K)''+KD•TD•D(K-1)]/(TS+KD•TD)
3.  MV(K)=MV(K-1)+KP•[E(K)'+TS•E(K)/TI+D(K)]
 符号说明：
        PV：测定值。
        SV：目标值。
        MV：输出值。
        PVF：滤波后的测定值。
        L ：滤波系数。      
        TS：采样时间。       
        KP：比例増益。 
        TI：积分时间。
        TD：微分时间。
        KD：微分増益。
        PV(K)：本次采样测定值。
        D（K）： 微分项。
        INT（DMV）：PID本次增量输出。
         PV(K-1)：一个调节周期T前测定值。
六、    实验总结
1、    实验前应做好模拟测试，以便实验时能准确的测试，确定零点和量程测试无误，进行实时监控，查看各参数设置情况是否准确，确保实验前程序无误；
2、    应规划好资源分配，因程序不是很大，资源分配比较少，出问题机会就少，但也不能忽视，一旦资源利用重复，实验结果将直接受到影响；
3、    应考虑环温，除了PLC本身特性参数和热电偶特性参数外，环境因数对实验的影响也不能忽视，所以要考虑环温补偿；
4、    应清楚实验流程，明白程序每步的作用，对于了解整个控温过程更有作用，更能确保实验的准确性；
5、    接线应确保无误，应严格按照原理图接线，特别是电源线不能接错，否则会引起设备损坏。

PLC控制系统在使用过程中，经常要修改一些参数，常见的就是修改定时器的设定值。为了操作员方便修改定时器的设定值，可用下列方法来实现：
1、 使用人机界面
PLC可以用触摸屏、文本显示器或工控机作人机界面，方便修改定时器参数，但成本较高。
2、 使用PLC内置的模拟电位器
小型PLC一般都有内置的设置参数用的模拟电位器。如三菱PLCFX1N、FX1S的外部调节寄存器D8030和D8031的值与模拟电位器的位置相对应。S7-200的两个模拟电位器对应的寄存器是SMB28和SMB29。CP1H的模拟电位器对应的寄存器A642。
3、 用模拟量设定功能扩展板修改定时器的设定值
    FX系列的模拟量设定功能扩展板FX2N-8AV-BD上有8个电位器，可以用应用指令VRRD读出各电位器设定的8位二进制数，用定作定时器、计数器的设定值。
4、 用PLC外部触点在程序内作加减计数器实现设定定时器的设定值
用按钮的上升沿与加减计数器实现。当按下按钮，加减计数器的寄存器加1或减1。而定时器的设定值就是寄存器中的数值。根据需要与定时器的基时要确定按下的次数。加计数与减计数的外部接点要分开。
5、 增加LCD选件板改变PLC内部定时器的设定值。
可以方便的监控、变更PLC内数据值，并可以实现错误状态的可视化。CP1H、CP1L的PLC可以增加LCD选件板CP1W-DAM01。