Ćwiczenie PA6. Badanie działania regulatora PID zaimplementowanego w sterowniku S firmy Siemens

Transkrypt

1 INSYU AUOMAYKI ROBOYKI WYDZIAŁ MECHARONIKI PODSAWY AUOMAYKI - laboraorum Ćwczn PA6 Baan załana rgulaora PID zamlmnowango w srownu S7-200 frmy Smns Insrucja laboraoryjna Oracowan : r nż. Danua Holjo r nż. Jaub Możaryn mgr nż. Rafał Kurya Mchał Bzlr Warszawa 20

2 Ćwczn PA6 Baan załana rgulaora PID zamlmnowango w srownu S7-200 frmy Smns Baan załana rgulaora PID zamlmnowango w srownu S7-200 frmy Smns Clm ćwczna js srawzn na osaw wyznaczonych ośwaczaln chararysy saycznych oowz soowych orawnośc ralzacj algorymów P, PI, PD PID rgulaora zamlmnowango w srownu S7-200 frmy Smns..WPROWADZENIE Rgulaorm nazywa sę urzązn wysęując w ułaz rgulacj, órgo zaanm js za ośrncwm wyworzongo rzz sb sygnału srującgo srowana oznaczongo zgon z rmnologą chnczną symbolm CV ozaływać na ob rgulacj onrn na jgo zsół wyonawczy ZW, a aby zawnć ożąan zmany wlośc rgulowanj somnsować wływ załających na wlość rgulowaną załócń. Sygnał CV rgulaor wyracowuj na osaw orowazonych o ngo wóch sygnałów. Jngo oznaczongo symbolm PV sygnału gnrowango rzz rzworn omarowy PP obu nazywango zmnną rocsową o sró o ang. rocss varabl rrznującą wlość rgulowaną oraz ruggo sygnału oznaczongo symbolm SP nazywango wloścą zaaną SP o sró o ang. s on, óra rrznuj ożąaną warość wlośc rgulowanj. Sygnały są w rgulaorz orównywan w wynu orównana owsaj ochyła rgulacj oznaczana symbolm, órą fnuj sę jao. PV SP. Ochyła rgulacj w ułaz moż ojawć sę n ylo wsu wywołango rzz załócna zmany wlośc rgulowanj w sosunu o warośc zaanj lcz aż w wynu zmany warośc zaanj. Zaanm rgulaora w ułaz rgulacj js a ozaływan na ob rgulacj aby zmnmalzować ochyłę rgulacj, nzalżn o rzyczyny jj owsana. Sosób szałowana zman sygnału srującgo u CV o ojawnu sę ochył rgulacj, zalży o właścwośc zasosowango rgulaora. W rzyau rgulaorów analogowych o załanu cągłym, właścwośc rgulaora orśla jgo ransmancja oraorowa. Dla zrowych warunów ocząowych ransmancję oraorową rgulaora fnuj sę jao CV s G r s s zaś la nzrowych warunów najczęsszy rzya w rzyau rgulaorów rzmysłowych ransmancję ą fnuj sę jao G r CV s s 2 s gz CVs js ransformaą Lalac a rzbgu zman CV warośc sygnału wyjścowgo rgulaora wzglęm warośc ocząowj, snjącj w san usalonym rzy 0, wywołanych ojawnm sę ochył rgulacj. W rayc wysęują oby rgulacj, w órych wzros warośc sygnału srującgo CV owouj wzros warośc zmnnj rocsowj PV, oraz oby, w órych wzros warośc sygnału srującgo owouj zmnjszan warośc zmnnj rocsowj. Dlago wyorzysywan w rayc rgulaory, aby mogły worzyć ułay z ujmnym 2 PODSAWY AUOMAYKI

3 Ćwczn PA6 Baan załana rgulaora PID zamlmnowango w srownu S7 frmy Smns srzężnm zwronym z obywoma rozajam obów, muszą mć możlwość zmany runu załana. W rzyau obów, w órych wzros warośc sygnału srującgo CV owouj zmnjszan warośc zmnnj rocsowj PV, rgulaor na wzros ochył rgulacj ownn ragować wzrosm warośc sygnału srującgo CV; a zachowan rgulaora nazywa sę załanm normalnym oznaczon symbolm Normal. Naomas w rzyau obów, w órych wzros warośc sygnału srującgo CV owouj zwęszan warośc zmnnj rocsowj PV, rgulaor na wzros ochył rgulacj ownn ragować zmnjszanm warośc sygnału srującgo CV; a zachowan rgulaora nazywa sę załanm owronym lub rwrsyjnym oznaczon symbolm Rwrs. Schmay bloow rgulaorów rzsawa rys..na schmac bloowym rys.b załan owron rgulaora wyraża jgo ujmna ransmancja oraorowa. Rys.. Schma bloowy rgulaora : a o załanu Normal, b o załanu Rwrs W sosowanych w rayc rgulaorach rzmysłowych, załan normaln lub rwrsyjn js nasawan rzz oraora n. rzłącznm N R rgulaory analogow lub rogramowo rgulaory mrorocsorow, srown PLC. W rayc wyorzysuj sę wl rozajów rgulaorów. Są on ralzowan w różnych chnach, rzznaczon o różnych zasosowań, załając na różnych zasaach. Wraz z osęm chn chnolog oraz sansją zasosowań auomay owsają coraz o now rgulaory o coraz szrszych możlwoścach funcjonalnych, główn z wyorzysanm chn cyfrowj. Pozał rgulaorów na analogow cyfrow wyna Z wzglęu na rozaj sygnałów rzwarzanych w rgulaorz rgulaory zlmy na: analogow, cyfrow.. Rgulaory analogow rzwarzają ylo sygnały analogow, a algorym ch załana ralzuj sę wyorzysując właścwośc sayczn ynamczn analogowych lmnów ynamcznych. Rgulaor cyfrowy rzwarza sygnały cyfrow; algorym załana ralzuj on na roz cyfrowj, zn. wyorzysywan js oown orogramowan, ozwalając na ralzację zasango w osac formuły mamaycznj algorymu załana. Sygnały wyjścow zarówno rgulaorów analogowych ja cyfrowych mogą być cągł w czas rgulaory o załanu cągłym ja ncągł rgulaory o załanu ncągłym. 3 PODSAWY AUOMAYKI

4 Ćwczn PA6 Baan załana rgulaora PID zamlmnowango w srownu S7-200 frmy Smns Właścwośc ynamczn rgulaorów, rmnując sosób szałowana sygnału wyjścowgo rgulaora o wływm sygnału ochył rgulacj, orślan są jao algorym racy rgulaora lub algorym rgulacj. Najczęścj sosowanym w rayc rzmysłowj algorymm rgulacj js zw. algorym PID ang. Prooronal Ingral Drvav, j. algorym roorcjonalno całująco-różnczujący. Algorym n js ralzowany rzz rgulaory srown rzmysłow racując z wyorzysanm zarówno sanarowych sygnałów cągłych ja sygnałów ncągłych. Porzz oown usawn aramrów, rgulaor o algorym PID moż aż ralzować rossz algorymy: P, PI, PD... Mamayczny os rgulaorów PID o załanu cągłym Nzalżn o chn ralzacj rgulaorów, ch nazwy są zwązan z ralzowanym algorymm rzwarzana sygnału ochył rgulacj. W rzyau coraz częścj wyorzysywanych omurowych sysmów srowana rac sns ojęc rgulaor jao orślon urzązn chnczn; sony saj sę jyn rozaj zasosowango algorymu rzwarzana sygnałów. Zas mamaycznych mol w osac ransmancj oraorowych, wyorzysywanych o osu załana rgulaorów PID zsawono w ablcy. ablca. Algorymy rgulaorów PID l. Nazwa rgulaora nazwa algorymu ransmancja oraorowa. Rgulaor roorcjonalny, rgulaor P Algorym P G s r CV s s Rgulaor roorcjonalno-całujący, rgulaor PI Algorym PI Rgulaor roorcjonalno-różnczujący alny, rgulaor PD alny Algorym PD alny Rgulaor roorcjonalno-różnczujący rzczywsy, rgulaor PD rzczywsy Algorym PD rzczywsy Rgulaor roorcjonalno-całującoróżnczujący alny, rgulaor PID alny Algorym PID alny CV s Gr s s s CV s Gr s s s CV s Gr s s s s CV s Gr s s s s 7. Rgulaor roorcjonalno-całującoróżnczujący rzczywsy, rgulaor PID rzczywsy Algorym PID rzczywsy sruura równolgła CV s Gr s s s s s 4 PODSAWY AUOMAYKI

5 Zasosowan w ablcy oznaczna : Ćwczn PA6 Baan załana rgulaora PID zamlmnowango w srownu S7 frmy Smns - wzmocnn roorcjonaln wlość nmanowana, - sała czasowa acj całującj, w rzyau rgulaorów PI PID nazywana czasm zwojna [s], - sała czasowa acj różnczowana, czas wyrzzna [s], - wzmocnn ynamczn wlość nmanowana, nazywan są aramram albo nasawam rgulaorów.... Algorym P Zalżność sygnału wyjścowgo CV rgulaora P o załanu normalnym o sygnału ochył rgulacj osuj równan CV, 3 u o załanu owronym - równan CV 4 gz: u u - un racy rgulaora P - warość sygnału wyjścowgo rgulaora rzy ochyłc rgulacj 0, oawana w rocnach zarsu zman sygnału wyjścowgo rgulaora lub w jnosach wlośc wyjścowj rgulaora. Sygnał wyjścowy rgulaora o warośc u ownn zawnć w ułaz rgulacj, rzy brau załócń, a wysrowan zsołu wyonawczgo, rzy órym zsół wyonawczy osarcza o obu srumń nrg lub marału w lośc nzbęnj o osągnęca rzz wlość rgulowaną warośc zaanj. ransmancj rgulaora P, oanj w ablcy, oowaa rzyrosow równan ynam la rgulaora o załanu rosym CV, 5 gz CV CV u, ór wyraża zalżność zman CV sygnału wyjścowgo rgulaora, gnrowanych rzz rgulaor o wływm ochył rgulacj, wzglęm rzyjęgo unu racy u. Algorym P nalży o zw. algorymów saycznych, zn., ż snj jnoznaczna zalżność omęzy waroścam CV sygnału wyjścowgo rgulaora, a waroścam sygnału ochył rgulacj, osąganym w sanach usalonych. Zalżność a, sanowąca chararysyę sayczną rgulaora, w rzyau rgulaora P o załanu normalnym ma osać CV 6 u a o załanu owronym CV u 7 5 PODSAWY AUOMAYKI

6 Ćwczn PA6 Baan załana rgulaora PID zamlmnowango w srownu S7-200 frmy Smns..2. Algorym PI Przbg CV sygnału wyjścowgo rgulaora PI o załanu normalnym, jao wyn ozaływana na rgulaor ochył rgulacj, osuj równan CV CV0, 8 a o załanu owronym równan 0 CV CV0 9 gz: CV 0 - warość ocząowa sygnału la =0. 0 Waroścą ocząową CV 0, moż być aża warość sygnału wyjścowgo z zarsu jgo zmnnośc, równa warośc słaowj całowj I, bęącj wynm ozaływana ochył rgulacj na rgulaor w ors orzzającym san ocząowy. Chararysyę soową oowź na sygnał ochył w osac 0 rgulaora PI o załanu normalnym la zmnnj absolunj CV orzymuj sę z równana 8 CV 0 CV0 0 0 a la zmnnj rzyrosowj CV 0 0 Grafczną lusrację obu form osu oowz soowj rgulaora PI rzsawono na rys. 2. a b Rys.2. Oowź soowa rgulaora PI o załanu normalnym: a rzbg zmnnj rzyrosowj CV, b rzbg sygnału wyjścowgo CV. Lnam rzrywanym zaznaczono słaową P oraz słaową I sygnału wyjścowgo CV 6 PODSAWY AUOMAYKI

7 Ćwczn PA6 Baan załana rgulaora PID zamlmnowango w srownu S7 frmy Smns Z rzbgm oowz soowj rgulaora PI zwązana js nazwa sałj czasowj acj całowana - czas zwojna. Słaowa całowa oowz z uływm czasu narasa o warośc ocząowj równj zro, osągając o czas warość równą słaowj roorcjonalnj, co oznacza owojn rzyrosu warośc sygnału wyjścowgo w sosunu o słaowj roorcjonalnj. Czas zwojna wyraża nnsywność załana całującgo; fnowany js jao czas ja uływa o momnu wrowazna o rgulaora wymuszna soowgo o momnu y słaowa całowa osągn warość słaowj roorcjonalnj. Rgulaory o algorym PI n mają jnoznacznj zalżnośc omęzy waroścam CV sygnału wyjścowgo a waroścam sygnału ochył rgulacj, osąganym w sanach usalonych analogczn ja lmny całując. Sygnał wyjścowy moż osągać san usalony ylo rzy zrowj warośc ochył rgulacj, co wyna z równana ynam, rzy owolnj warośc w zars jgo zmnnośc, bęącj wynm całowana ochył rgulacj w ors orzzającym osągnęc sanu usalongo. Algorymy o aj właścwośc nazywan są algorymam asaycznym...3. Algorym PD Zalżność sygnału wyjścowgo rgulaora PD rzczywsgo o załanu normalnym o ochył rgulacj osuj równan: CV CV u 2 gz : u warość sygnału wyjścowgo la 0, orślana jao un racy rgulaora, oawana w rocnach zarsu zman sygnału wyjścowgo rgulaora lub w jnosach wlośc wyjścowj rgulaora. W ułaz rgulacj sygnał wyjścowy rgulaora PD o warośc u, oobn ja w rzyau rgulaora P, ownn rzy brau załócń zawnć a wysrowan zsołu wyonawczgo, rzy órym zsół wyonawczy osarcza o obu srumń nrg lub marału w lośc nzbęnj o osągnęca rzz wlość rgulowaną warośc zaanj. Paramram nasawalnym czyl nasawam rgulaora PD są: wzmocnn roorcjonaln, czas wyrzzna un racy u. Wzmocnn ynamczn w rgulaorach rzmysłowych rzyjmuj warośc z rzzału 6,0 w węszośc rozwązań n js aramrm nasawanym. W nórych rozwązanach srownów oraz rgulaorów mrorocsorowych zamas go wzmocnna używa sę ojęc wsółczynn załana różnczującgo α bęący owronoścą wzmocnna ynamczngo zgon z zasm /. Algorymy PD nalży, oobn ja algorym P, o algorymów saycznych, zn., ż snj jnoznaczna zalżność omęzy waroścam CV sygnału wyjścowgo rgulaora a waroścam sygnału ochył rgulacj, osąganym w sanach usalonych. Zalżność a, wynająca z równana 2 sanowąca chararysyę sayczną rgulaora PD o załanu normalnym, ma osać CV 3 u 7 PODSAWY AUOMAYKI

8 Ćwczn PA6 Baan załana rgulaora PID zamlmnowango w srownu S7-200 frmy Smns ransmancj oraorowj rgulaora PD z ablcy oowaa rzyrosow równan ynam CV CV 4 Przyrosową oowź rgulaora PD, la zrowych warunów ocząowych, można wyznaczyć na osaw ransmancj z zalżnośc: s CV L [ s] 5 s Dla soowj ochył rgulacj 0, s 0 orzymuj sę: s s CV L [ 0 ] 0 6 Na s s osaw rzbgu oowz soowj rgulaora PD n można w sosób bzośrn oczyać warośc czasu wyrzzna. Nazwa czas wyrzzna wyna z rzbgu oowz rgulaora PD na wymuszn lnowo narasając. Załaając, ż a, na osaw wzoru 5 orzymuj sę rgulaora PD s a CV L [ ] 2 a a 7 s s Oowź rgulaora PD na wymuszn lnowo narasając rys. 3 js sumą słaowj załana roorcjonalngo P słaowj załana różnczującgo D. Przbg ych oowz wyjaśna nazwę czas wyrzzna - w rzyau wymuszna lnowo narasającgo, warość sygnału wyjścowgo rgulaora jao suma słaowych P D js osągana o czas wczśnj w sosunu o słaowj P. Z rys. 3 wyna aż, ż warość lczbowa orśla czas ja uływa o momnu wrowazna na wjśc rgulaora wymuszna lnowo narasającgo o momnu y warość słaowj P zrówna sę z usaloną waroścą słaowj D. Dla n. warośc wzmocnna ynamczngo 0 o czas równym o momnu wrowazna wymuszna lnowo narasającgo, słaowa D osąga już san usalony osąga ooło 99,995% warośc usalonj. 8 PODSAWY AUOMAYKI

9 Ćwczn PA6 Baan załana rgulaora PID zamlmnowango w srownu S7 frmy Smns a b Rys. 3. Przyrosow oowz rgulaora PD: a na wymuszn soow, b na wymuszn lnowo narasając Lnam rzrywanym wyrślono słaow P D oowz...4. Algorym PID Właścwośc ynamczn rzczywsgo rgulaora PID wyraża ransmancja oraorowa oana w ablcy. Nasawam rgulaorów PID są: wzmocnn roorcjonaln, czas zwojna czas wyrzzna. Wzmocnn ynamczn w rgulaorach rzmysłowych rzyjmuj warośc 6 0 w węszośc rozwązań n js aramrm nasawanym. Algorym PID, oobn ja algorym PI js algorymm asaycznym; jgo chararysya sayczna js njnoznaczna. Oowz rzyrosow rgulaora PID la zrowych warunów ocząowych, j. rzy CV , można wyznaczać z zalżnośc s CV L [ s] 8 s s W rzyau soowj ochył rgulacj 0 orzymuj sę oowź CV 0 0 0, 9 bęącą sumą słaowych załana roorcjonalngo P, całującgo I rzczywsgo różnczowana D rys PODSAWY AUOMAYKI

10 Ćwczn PA6 Baan załana rgulaora PID zamlmnowango w srownu S7-200 frmy Smns Rys. 4. Oowź soowa rzyrosowa rzczywsgo rgulaora PID W chwl, słaowa całowa osąga warość słaowj roorcjonalnj, a słaowa różnczowa rayczn już ylo nwlą warość zalżn o sałj nrcj /. Zam, w chwl, rzyros CV sygnału wyjścowgo osąga warość ylo nwl węszą o o owojonj warośc rzyrosu sygnału wyjścowgo wynającgo z załana roorcjonalngo. Prayczn można węc rzyjąć, ż czas o ojawna sę ochył soowj o chwl, w órj rzyros sygnału wyjścowgo rgulaora osągn owojoną warość wynającą z załana roorcjonalngo, js sałą czasową załana całującgo czasm zwojna. Oowź soową jao rzbg sygnału wyjścowgo CV rgulaora, można wyznaczyć na osaw ogólngo równana, osującgo sygnał wyjścowy gz: CV CV CV0 20 CV 0 - warość ocząowa sygnału la = PODSAWY AUOMAYKI

11 Ćwczn PA6 Baan załana rgulaora PID zamlmnowango w srownu S7 frmy Smns.2. Imlmnacja algorymów PID w rgulaorach mrorocsorowych srownach PLC Sygnał wyjścowy mrorocsorowgo rgulaora srowna PLC PID wylczany js na roz numrycznj, wg algorymu bęącgo rzłożnm osac cągłj algorymu PID na równoważną osać cyfrową. Schma owy ralzacj algorymu rgulacj w rgulaorz mrorocsorowym srownu PLC rzsawa rys.5. Rys. 5. Schma owy ralzacj algorymu rgulacj w rgulaorz mrorocsorowym; oznaczna: A/C, C/A rzworn analogowo-cyfrowy cyfrowo-analogowy, ors róbowana mulsowana W rzwornu A/C nasęuj róbowan sygnału ochył rgulacj, w wynu czgo sygnał zosaj zamnony na sygnał ysrny rys. 6a. Warośc go sygnału w ysrnych chwlach czasu są zasywan w osac lczb o ługośc słowa cyfrowgo orślonj rzz lczbę bów mrorocsora. Mroomur ralzuj orślony algorym srowana, óry js osany za omocą równana różncowgo, wyrażającgo zalżność sygnału CV o sygnału. Zaanm rzworna C/A js szałowan sygnału CV, orślongo w owolnj chwl, na osaw warośc CV, orślonych w ysrnych chwlach czasu. Warośc sygnału CV w rzzal wyznacza sę na osaw warośc CV n, gz n, w wynu sraolacj. Najczęścj sosuj sę sraolaor zrowgo rzęu, órgo załan olga na urzymanu w orsach warośc CV CV, ja oazuj rys. 6b. a b Rys. 6. Próbowan sygnału ochył rgulacj - a, rzbg sygnału CV rzy sosowanu sraolaora zrowgo rzęu b PODSAWY AUOMAYKI

12 Ćwczn PA6 Baan załana rgulaora PID zamlmnowango w srownu S7-200 frmy Smns PODSAWY AUOMAYKI 2 Najrosszą osać cyfrową algorymu PID orzymuj sę oając ysryzacj równan analogowgo alngo rgulaora PID, rzyjmując zrow warun ocząow ] [ 0 CV 2 Polga o na wrowaznu ysrnych warośc wlośc CV oraz zasąnu cał sumą, a ochonj różncą rwszgo rzęu 0 0 ; 22 Po osawnu 22 o 2 orzymuj sę ] [ 0 0 CV 23 Równan 23 rzsawa ozycyjny algorym rgulaora cyfrowgo o sruurz równolgłj, rzyany o zasosowana am, gz zsół wyonawczy srowany rzz rgulaor ma załan członu roorcjonalngo. Algorym n js nchęn sosowany w rayc, albowm wymaga sumowana ochył rgulacj o ocząu załana rgulaora, a aż oana o sygnału CV ocząowj warośc sygnału wyjścowgo rgulaora. Inną, częścj sosowaną, osać algorymu cyfrowgo rgulaora orzymuj sę z algorymu cągłgo, owsałgo w wynu zróżnczowana równana 2. ] [ 2 2 CV 24 Po ysryzacj równana 24 w zzn czasu, z zasosowanm arosymacj rwszj rugj ochonj moą różnc wscznych całowana moą rosoąów CV CV CV 25 oraz gz 2 27 orzymuj sę o rzszałcnu równan różncow rgulaora

13 Ćwczn PA6 Baan załana rgulaora PID zamlmnowango w srownu S7 frmy Smns PODSAWY AUOMAYKI 3 2] 2 [ 2] 2 [ CV CV 28 Algorym n js wyorzysywany w form CV 29 gz: 2 0 ; 2 ; oraz CV CV CV js rzyrosm sygnału wyjścowgo rgulaora rzyaającym na -y ors róbowana. Na rys.7 rzsawono oowź soową rgulaora mroomurowgo o algorym PI. Rys.7. Oowź soową rgulaora o algorym PI : rgulaor mrorocsorowy, 2 rgulaor analogowy.3. Cchy funcjonaln rgulaorów rzmysłowych Przmysłow rgulaory PID są rgulaoram ośrngo załana. Dzę sanaryzacj sygnałów wjścowych wyjścowych mogą wsółracować z wloma rozajam rzwornów omarowych lmnów wyonawczych. Są ralzowan w chnc mrorocsorowj jao rzyrząy ablcow lub ch algorymy rgulacyjn są zamlmnowan w srownach PLC. Nzalżn o ralzacj chncznj, wszys rgulaory rzmysłow musza mć szrg wsólnych cch funcjonalnych, ór zosaną wyjaśnon za omocą schmau rzsawongo na rys. 8 na órym rzsawono cchy oycząc rgulaora la jnj wlośc rgulowanj.

14 Ćwczn PA6 Baan załana rgulaora PID zamlmnowango w srownu S7-200 frmy Smns Rys. 8. Schma lusrujący cchy funcjonaln rzmysłowgo rgulaora srowna PID Sygnałam wjścowym rgulaora są: zmnna rocsowa PV warość zaana SP, sygnałm wyjścowym js sygnał srujący CV. W zalżnośc o ołożna rzłączna R L R ang. rmo, L - ang. local sygnał warośc zaanj SP moż być sygnałm zalnym ozycja R rzłączna oawanym z nnych zwnęrznych urzązń o rgulaora, lub sygnałm zaawanym ręczn ozycja L rzłączna rzz oraora za omocą znajującgo sę w rgulaorz żróła zaajna. Sygnały PV SP są z sobą orównywan, w wynu czgo owsaj sygnał ochył rgulacj. W ozycj Normal załan normaln rzłączna runu załana rgulaora, ochyła js wyznaczana zgon z zalżnoścą PV SP ; w ozycj Rvrs załan owron ochyłą js różnca SP PV. W ozycj Normal wzros ochył rgulacj owouj wzros sygnału wyjścowgo rgulaora, w ozycj Rvrs maln. Zmana runu załana umożlwa wsółracę rgulaora zarówno z zsołam wyonawczym o załanu rosym ja o załanu owronym oyczy zarówno rybu racy Auo ja.manual. Blo załań ynamcznych PID na osaw ochył rgulacj wywarza sygnał wyjścowy zgon z usawonym algorymm P, I, PI, PD lub PID. W zalżnośc o ołożna rzłączna Auo Manual zwango aż rzłącznm auomaya ręa, na wyjścu rgulaora oawany js: w ołożnu Auo - sygnał wyjścowy blou PID, w ołożnu Manual sygnał z źróła zaajna srowana ręczngo, umożlwający srowan obm rzz oraora. Zam rgulaor w ym ryb saj sę źrółm sygnału sałorąowgo. Srowan ręczn ojmowan js rzz oraora w rac uruchamana nsalacj oczas zw. rozruchu oraz w rzyau awar srzęu auomay. Przłączan z rybu racy z Auo na Manual owron js w nowoczsnych rgulaorach w łn bzurznow ang. balanclss; awn onsrucj rgulaorów wymagały wnych śwaomych załań oraora. Wszys omówon rzłączn w rgulaorach mrorocsorowych w wyonanu ablcowym są osęn w osac rzycsów umszczonych na łyc czołowj rgulaora, naomas w rzyau srowna PLC na ran monora nrfjsu HMI. Ralzację załana P uzysuj sę w rgulaorz PID orzz usawn aramrów w rgulaorz mrorocsorowym js o lczba ogranczona 0 oraz wrowazn ożąanych warośc wzmocnna unu racy rgulaora u. 4 PODSAWY AUOMAYKI

15 Ćwczn PA6 Baan załana rgulaora PID zamlmnowango w srownu S7 frmy Smns Ralzacja załana PI wymaga wyłączna acj różnczującj rzz usawn 0 wrowazna oownch nasaw. Naomas załan PD wymaga usawna aramru w rgulaorz mrorocsorowym js o lczba ogranczona wrowazna nasaw oraz warośc unu racy u. Najczęścj sosowanym zarsam nasaw rgulaorów są: 0, 00, 0, 3600 s., s., 6 0 wlość najczęścj n nasawana, sanowąca sałą rzyrząu. 5 PODSAWY AUOMAYKI

16 Ćwczn PA6 Baan załana rgulaora PID zamlmnowango w srownu S7-200 frmy Smns 2.OPIS SEROWNIKA SIMAIC S7-200 W laboraorum wyorzysywany js srown SIMAIC S7 200 frmy Smns. Srown n chararyzuj sę moułową onsrucją masymaln 8 moułów sygnałowych, łya sygnałów, 3 mouły omunacyjn. Masymalna lczba wjść bnarnych analogowych wynos oowno W urząznu zngrowano nrfjsy PROFINE / INDUSRIAL EHERNE z obsługą rooołów CP/IP, ISO na CP, S7. Srown osaa możlwość agnosy monorowana orogramowana rzz or EHERNE oraz z wyorzysanm rooołów RS-232, RS-485 MODUS RU. W sanowsu znajują sę: jnosa CPU 24C, zaslacz 230VAC/24VDC PS207, mouł rozszrzń wjść/wyjść analogowych 6ES7 234 oraz mouł omaowgo rzłączna ang. swch CSM 277 rys.9. Jnos CPU, 6ES7 CSM są zaslan nywualn możlw js wyorzysan go samgo zaslacza naęcm sałym 24V. Wymana anych męzy moułam CPU AI/AO 6ES7 obywa sę orzz wwnęrzną magsralę. Mouł rzłączna służy o ołączna 4 urzązń o sc INDUSRIAL EHERNE. Rys.9. Wo srowna SIMAIC S7 200, oraz mouły słaow 2.. Panl oraors HMI Komunacja oraora z srownm ralzowana js za ośrncwm anlu oraorsgo HMI ang. Human Machn Inrfac yu SIMAIC KP600 z oyowym, olorowym ranm, wyosażony w 6 łn rogramowanych rzycsów znajujących sę na fronowj sron rys.0. Komunacja z srownm oraz ransmsja aramrów anych onfguracyjnych możlwa js zę nrfjsow PROFINE. Panl umożlwa wyśwlan rnów, sów oraz ma bowych. 6 PODSAWY AUOMAYKI

17 Ćwczn PA6 Baan załana rgulaora PID zamlmnowango w srownu S7 frmy Smns Rys.0. Eran anlu SIMAIC KP600. Sygnał wyjścowy CV w srownu S7-200 la zrowych warunów ocząowych wylczany js na osaw nasęującgo algorymu wyrażongo oraorowo : s b SP s PV s SP s PV s c SP s PV CV s s 30 s a s gz: a wsółczynn nrcj załana różnczującgo osany zalżnoścą, a = / b wsółczynn wagowy acj roorcjonalnj, c - wsółczynn wagowy acj różnczującj W baanym w ćwcznu srownu zarogramowano nasęując warośc wsółczynnów: a=0.2, b=.0, c =.0. 7 PODSAWY AUOMAYKI

18 Ćwczn PA6 Baan załana rgulaora PID zamlmnowango w srownu S7-200 frmy Smns 3. OPIS SANOWISKA LABORAORYJNEGO Sanowso o baana rgulaora rys słaa sę z srowna PLC, anlu HMI 2, omura PC 3 ołączonych w sć hrnową 4. W srownu zamlmnowano algorym rgulaora PID. Za ośrncwm anlu HMI oonywan bęą zmany aramrów rgulaora, n. warośc nasaw, rybu racy. Wo ranu go anlu rzsawa rys.2. Zansalowan na omurz sacjonarnym orogramowan IA PORAL, umożlwa symulację ruggo anlu HMI, na órym rjsrowan bęą rzbg zman wlośc zaanj SP, rocsowj PV srującj CV. Rys.. Sanowso omarow o baana rgulaora. Oznaczna: srown S7-200, 2 anl HMI, 3 monor, 4- omur sacjonarny Prz rzysąnm o ćwczna nalży ołączyć wyjśc analogow AO z wjścm analogowym AI Nasęnym rom js onfguracja sanowsa. W ym clu na ran owalnym Rys. 2 nalży wybrać ob Unwrsalny sruurę Jnoobwoową Rys. 2. Eran sarowy 8 PODSAWY AUOMAYKI

19 Ćwczn PA6 Baan załana rgulaora PID zamlmnowango w srownu S7 frmy Smns Po zawrznu onfguracj rzycsm Sar rzchozmy o ranu rzsawającgo ogólną sruurę baango ułau Rys. 3 Rys. 3. Sruura ułau Iony o symbolm rgulaora oznaczają aualny ryb racy Auo/Manual, Normal/Rwrs, sygnał błęu. Po nacśnęcu rzycsu "REGULAOR" można rzjść o ranu srującgo rgulaorm Rys PODSAWY AUOMAYKI

20 Ćwczn PA6 Baan załana rgulaora PID zamlmnowango w srownu S7-200 frmy Smns Rys. 4. Eran srujący rgulaorm Monor n ozwala na zmanę: Algorymu rgulaora orzz wsan oownch nasaw lub wybran oowngo rybu w olu y rgulaora Przłączan rybów Auo/Manual Srowan runm załana rgulaora Normal/Rwrs Rozoczęc rocury Auounngu Zrsowan rgulaora W rawj częśc ranu wyśwlan są onrol nformując o san rgulaora. Jśl onrola Error js zaalona, rgulaor js w san naywnym. Najczęsszą rzyczyną błęu js chwlow rozwarc w orz omarowym. W am rzyau wysarczy zrsować rgulaor rzycsm Rs. Wzualzację rzbgów zman wlośc wjścowych wyjścowych zralzowano na omurz sacjonarnym wyorzysując orogramowan IA PORAL. Wyglą ranu sarowgo rzsawa rys PODSAWY AUOMAYKI

21 Ćwczn PA6 Baan załana rgulaora PID zamlmnowango w srownu S7 frmy Smns Rys. 5. Eran sarowy Eran zawra nformację o wrowazonj sruurz. Po nacśnęcu rzycsu,,rgulaor główny rzchozmy o monora z rzbgam wlośc wjścowych wyjścowych Rys PODSAWY AUOMAYKI

22 Ćwczn PA6 Baan załana rgulaora PID zamlmnowango w srownu S7-200 frmy Smns Rys. 6. Eran z rzbgam warośc wyjścowych wjścowych Na ran znajują sę nasęując rzycs: Przycs Sar/So ozwala na zarzyman lub wznown monorowana rzbgów Przycs Zwęsz rzzał czasu Zmnjsz rzzał czasu ozwalają na moyfowan aualn wyśwlango rzzału czasu w zars o 5s o 6mn Pola o olm sowym Oś ozwalają na wysalowan os Y wyrsu. Zwęszan zarsu wyonuj sę o razu. W rzyau zmnjszana sala zmn sę oro o wnym czas. Porzz ol Wyjśc analogow możmy zmnać ręczn sygnał PV na wjścu rgulaora W clu wyruowana wyrsu, nalży zarzymać rzbg rzycsm SAR/SOP, wcsnąć na lawaurz omura rzycs rsc, wlć zaamęany ran o yora grafczngo wybrać ocję ruowana. 22 PODSAWY AUOMAYKI

23 4. PRZEBIEG ĆWICZENIA Ćwczn PA6 Baan załana rgulaora PID zamlmnowango w srownu S7 frmy Smns 4.. Wyznaczn chararysy saycznych rgulaora o algorym P Chararysy sayczn zosaną wyznaczon la rgulaora o algorym P o załanu normalnym z unm racy u = 50% wzmocnnu : 0.5, Algorym P w rgulaorz PID nalży zralzować orzz wyłączn acj całującj I różnczującj D. W ym clu nalży usawć = 99999,9 s oraz = 0,0 s lub zmnć y rgulaora na P. W ryb MANUAL ręczn zaawan wlośc srującj usawć wlośc rocsową PV zaaną SP na 50%, oraz wzmocnn =.0 załan Normal. Nasęn wlość srującą CV usawć na warość 50% usawona warość sygnału sanowć bęz un racy rgulaora P. Przłączyć rgulaor w ryb AUO. W ym ryb wlość srująca CV bęz wylczana rzz srown na osaw algorymu P a n nasawana rzz oraora ręczn. W ryb AUO oonać omaru chararysy saycznych rgulaora, zmnając sygnał mrzony PV wg ablcy. Baan owórzyć la warośc wzmocnna : Warość wzmocnna zmnać w ryb MANUAL. ablca.wyn omarów chararysy saycznj rgulaora o algorym P PV [%] = 0.5 CV [%] =.0 = Wyznaczan oowz soowych rgulaora o algorym PI Algorym PI w rgulaorz PID zralzować orzz wyłączn acj różnczującj D. Warość wzmocnna usawć na warość.0, a czas zwojna na 30s. W ryb MANUAL usawć wlość srującą CV na warość 0% oraz wlośc rocsową PV zaaną SP na 50%. Nasęn rzłączyć rgulaor w ryb AUO. Wywołać soową zmanę wlośc rocsowj PV o +0%. Rjsrować oowź soową rgulaora PI o momnu aż wlość srująca CV osągn warość o. 90 %, wówczas zmnjszyć PV o 20%. Powórzyć analogczną róbę zmnjszając PV o 0 %.o osągnęcu rzz CV warośc o. 90%. 23 PODSAWY AUOMAYKI

24 Ćwczn PA6 Baan załana rgulaora PID zamlmnowango w srownu S7-200 frmy Smns 4.3. Wyznaczan oowz soowych rgulaora o algorym PD Algorym PD w rgulaorz PID zralzować orzz wyłączn acj całującj I nasawając = 99999,9 s. Warość wzmocnna rgulaora usawć na warość.0, a czas wyrzzna na 30s. W ryb MANUAL usawć wlość srującą CV na warość 0% oraz wlośc rocsową PV zaaną SP na 50%. Nasęn rzłączyć rgulaor w ryb AUO. Zwęszyć wlość rocsową PV o 0%, oczać 40s nasęn zmnjszyć PV o 20%. Zarjsrować oowź soową rgulaora PD. Powórzyć analogczną róbę zmnjszając o oczanu 40s wlość rocsową PV o 0 % Wyznaczan oowz soowych rgulaora o algorym PID Baan rgulaora PID zralzować la nasęujących nasaw: warość wzmocnna rgulaora usawć na warość.0, czas zwojna na 45s, a czas wyrzzna na 30s. W ryb MANUAL usawć wlość srującą CV na warość 0% oraz wlośc rocsową PV zaaną SP na 50%. Nasęn rzłączyć rgulaor w ryb AUO usawć załan Normal. Zwęszyć wlość rocsową o 0% zarjsrować oowź soową rgulaora PID Wyznaczan oowz soowych rgulaora o algorym PID o załanu owronym Z nasawam ja w unc 4.4, zbaać rgulaor z usawonym załanm owronym Rwrs. W ryb MANUAL usawć wlość srującą CV na warość 90% oraz wlośc rocsową PV zaaną SP na 50%. W ryb AUO zwęszyć wlość rocsową o 0% zarjsrować oowź soową. 24 PODSAWY AUOMAYKI

25 Ćwczn PA6 Baan załana rgulaora PID zamlmnowango w srownu S7 frmy Smns 5. SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA Srawozan wnno zawrać a lmny ja: os rzbgu ćwczna, schmay, wyrsy orzyman z omura z nansoną obróbą anych, wyrsy wyonan na osaw omarów, a w szczgólnośc:. Bazując na wynach z ablcy narysować chararysyę sayczną CV = f PV- SP rgulaora o algorym P. Z orzymanj chararysy orślć un racy u rgulaora.. Ocnć orawność ralzacj załana roorcjonalngo rgulaora.ołaność ralzacj nasawonj warośc unu racy. 2. Narysować chararysyę sayczną rgulaora o algorym P o załanu owronym Rwrs z unm racy u = 40%. 3..Z orzymanych wyrsów oowz soowych rgulaora oczyać rzczyws warośc nasaw,, oać j w zaroonowanj rzz sb abl, 4. Orślć wzmocnn ynamczn rgulaora o algorym PD, PID orównać j z zarogramowanym w srownu arz równan Porównać warośc wybranych unów chararysy soowych orzymanych z srymnu oblczonych na osaw zalżnośc oanych w nsrucj... Mamayczny os rgulaorów PID. 6. Narysuj chararysyę sayczną rgulaora PD. 7. Narysuj zalżność CV = f PV - SP la rgulaora PI /PID. 8. Poać ja w rosy sosób można ocnć run załana rgulaora, zn. Normal czy Rwrs. 9. Poać rosy sosób ocny algorymu rgulaora. Uwaga: Wszys wyn oowz wymagają omnarza 6. LIERAURA.Kośclny W.J.: Marały omocncz o nauczana osaw auomay la suów wczorowych, WPW, 997, Węgrzyn S.: Posawy auomay. PWN Żlazny M.: Posawy auomay. PWN, PODSAWY AUOMAYKI