原文作者:AB PLC工作室 ?公眾號:abseMe 在此特別鳴謝!
前言:在自動化控制領(lǐng)域,提到PID控制,幾乎無人不知無人不曉,可見其重要性。在實際項目中,很多工藝要求恒溫、恒流、恒壓等,這時,PID控制就是工程師們的首選,因為它原理簡單、技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛、容易實現(xiàn)。針對羅克韋爾AB LOGIX5000控制器,其編程軟件自帶PID指令,大家為了學習該指令或項目前期驗證其嚴密性,特意搭建一套符合PID控制流程的硬件環(huán)境,顯然不太現(xiàn)實,畢竟成本太高。那么,今天,工作室就分享一套全新的仿真方法,無限接近實際項目,輕松模擬PID調(diào)節(jié)控制。
01軟件環(huán)境
Windows 10 專業(yè)版 64位
3D仿真軟件
Factory IO V2.5.0
編程軟件
Studio 5000 V33.01.00中文版
仿真軟件
FactoryTalk Logix Echo V2.01.00
02PID術(shù)語
關(guān)于PID的原理和算法,本文不做詳細的介紹,因為這些資料都是公開的,并且現(xiàn)今網(wǎng)絡(luò)如此發(fā)達,隨便網(wǎng)上一搜,就非常多,其中不乏實用詳盡的技術(shù)文章,下圖為PID控制原理圖.
比例-積分-微分控制,簡稱PID控制,即根據(jù)給定值和實際過程反饋值構(gòu)成控制偏差,對這個誤差分別進行比例、積分、微分處理后疊加輸出,對被控對象進行控制。下面,就Studio 5000編程時,需要用到的PID術(shù)語概況性的介紹一下.
P:Proportional,比例,PID控制必須項,主要調(diào)節(jié)手段,比例控制器的輸出u(t)與輸入偏差e(t)成正比,能迅速反映偏差,從而減小偏差,但不能消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差.
I:Integral,積分,PID控制可選項,主要用于消除穩(wěn)態(tài)誤差,積分作用太強會使系統(tǒng)超調(diào)加大,甚至出現(xiàn)振蕩.
D:Derivative,微分,PID控制可選項,作用能反映偏差信號的變化趨勢,有助于系統(tǒng)減小超調(diào),克服振蕩,加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度,減小調(diào)節(jié)時間,從而改善了系統(tǒng)的動態(tài)性能,但微分時間系數(shù)過大,會使系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定.
SP:Set Point, 設(shè)定值,即根據(jù)工藝需求設(shè)定的目標值.
PV:Process Value,過程值,通過監(jiān)測元件,比如流量計、液位計等對過程對象進行測量,得到的實時數(shù)據(jù)值.
CV:Control Value,控制值,經(jīng)PID整定后的輸出值,直接作用于執(zhí)行機構(gòu),比如變頻器、調(diào)節(jié)閥等.
e:Error,偏差,等于SP-PV,過程值與目標值存在的誤差.
DB:Dead Band,死區(qū),PID控制可選項,當過程值幾乎接近目標值時,PID仍會調(diào)節(jié),導致執(zhí)行機構(gòu)頻繁動作,時間久了,容易損壞,當引入了死區(qū),在上限范圍內(nèi),PID控制值保持當前值輸出.
03Factory IO
在2021年,工作室就寫過一篇《Studio 5000聯(lián)合Factory IO進行3D工廠仿真》,當時AB仿真軟件FactoryTalk Logix Echo還未發(fā)布,通信方式采用的是RSLinx OPC來實現(xiàn)的,這篇文章比較詳細的介紹Factory IO使用,所以,本文就不再重復講述相同內(nèi)容,直接進入主題。
打開Factory IO軟件,找到場景《Level Control》,該場景提供的功能就是用來仿真PID控制,并且是系統(tǒng)預(yù)置好了的,直接使用。為了操作的便利性,本文案例將操作箱刪除了,并將傳感器、執(zhí)行機構(gòu)等改為中文名稱,方便識別,詳見下圖.
本案例采用的是AB最新仿真FactoryTalk Logix Echo,所以通信驅(qū)動選擇Allen-Bradley Logix5000,和實際的Logix5000控制器一樣,設(shè)置好IP地址,機架槽號,輸入/輸出點位.
將傳感器、執(zhí)行器和對應(yīng)的Studio 5000標簽關(guān)聯(lián)起來,并連接通信驅(qū)動.
關(guān)聯(lián)好輸入/輸出點位后,將系統(tǒng)生成的變量導出,該文件的后綴名為.csv,使用EXCEL打開,并將復制到Studio 5000導出的標簽表中,然后導入,即可完Factory IO變量的創(chuàng)建.
打開Studio 5000,創(chuàng)建PID程序,更多詳細操作請看后面的視頻講解.
本文案例基于FactoryTalk Logix Echo仿真,關(guān)于它的介紹和詳細使用,工作室發(fā)布過兩篇文章,分別是《新1代仿真軟件Echo 1.0》《FT Echo 2.0使用方法》,需要了解的朋友,可以點擊閱讀.
結(jié)語 :綜上所述,本文通過圖文、視頻、實操等方式詳細地介紹3D數(shù)字虛擬軟件Factory IO聯(lián)合FactoryTalk Logix Echo和Studio 5000實現(xiàn)恒液位PID控制的仿真,無論是從視覺效果,還是邏輯動作,都非常直觀,通過這種3D動態(tài)仿真,可以讓學習者從枯燥的代碼編寫過程獲取到成功的喜悅。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:AB PLC | Factory IO聯(lián)合FT Echo實現(xiàn)PID控制仿真
文章出處:【微信號:AB PLC工作室,微信公眾號:AB PLC工作室】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。
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