PLC控制系统在气体调节中的应用 点击：209 | 回复：12
发表于：2012-05-22 22:00:56
楼主
气体公司调节间于2001年10月投入运行，是我厂技改项目的配套工程。其作用是提供调节适当的生产用气(氧气、氮气及氩气)，来满足生产单位的需求。
近几年，随着我厂生产规模的逐步扩大,就更加要求气体调节在生产中的稳定性和快速性，而目前传统的二次仪表已无法满足现有的控制需求。主要表现在：
1)过程自动化程度低，信息采集和反馈仍采用传统的二次仪表，致使数据采集缓慢、调节滞后，降低了系统运行的稳定性。
2)仪表内部信息储存量小，采集的压力、流量等数据无法长期保存，不便于日后生产工作的历史查询和分析。
3)系统可靠性低，需要配专人负责该系统的运行，造成了人工成本的上升。
鉴于以上三点，通过采用PLC(可编程控制器)控制系统，解决当前存在的问题。
近几年，随着我厂生产规模的逐步扩大,就更加要求气体调节在生产中的稳定性和快速性，而目前传统的二次仪表已无法满足现有的控制需求。主要表现在：
1)过程自动化程度低，信息采集和反馈仍采用传统的二次仪表，致使数据采集缓慢、调节滞后，降低了系统运行的稳定性。
2)仪表内部信息储存量小，采集的压力、流量等数据无法长期保存，不便于日后生产工作的历史查询和分析。
3)系统可靠性低，需要配专人负责该系统的运行，造成了人工成本的上升。
鉴于以上三点，通过采用PLC(可编程控制器)控制系统，解决当前存在的问题。
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发表于：2012-05-22 22:01:57
1楼
1 PLC控制系统的特点及组成
PLC在现代工业控制领域中早己得到了广泛的应用。以PLC的控制功能而言，具有严谨、方便、易编程、易安装、可靠性高等优点。它通用性强，适应面广,特别在数字量输入/输出等逻辑控制领域有无可比拟的优点。PLC具有丰富的逻辑控制指令和高级应用指令，它提供高质量的硬件、高水平的系统软件平台和易学易编程的应用软件平台。另外，PLC即有自身的网络体系又有开放I/0及通讯接口，很容易组建网络并实现远程访问。
PLC采用Siemens公司生产的S7-300系列，由于现场的PLC系统与主控室的上位机距离较远(800米左右)，因此通讯系统需成对加装RS-485中继器，另外在现场增加TP27-10//触摸屏进行数据显示，确保系统运行的稳定性
PLC在现代工业控制领域中早己得到了广泛的应用。以PLC的控制功能而言，具有严谨、方便、易编程、易安装、可靠性高等优点。它通用性强，适应面广,特别在数字量输入/输出等逻辑控制领域有无可比拟的优点。PLC具有丰富的逻辑控制指令和高级应用指令，它提供高质量的硬件、高水平的系统软件平台和易学易编程的应用软件平台。另外，PLC即有自身的网络体系又有开放I/0及通讯接口，很容易组建网络并实现远程访问。
PLC采用Siemens公司生产的S7-300系列，由于现场的PLC系统与主控室的上位机距离较远(800米左右)，因此通讯系统需成对加装RS-485中继器，另外在现场增加TP27-10//触摸屏进行数据显示，确保系统运行的稳定性
发表于：2012-05-22 22:09:18
7楼
系统实现了供气系统的自动控制和监控，主要包括如下功能：
1)灵活的操作方式以及强大的系统控制功能：
系统可以实现上位机操作、控制柜触摸屏操作和就地手动操作;
2)报警功能：
当压力超过工艺要求，可在现场、就地实现高、低限压力报警;
3)简单、方便的参数设定：
压力调节阀的压力设定值、P、I、D等参数可以在上位机中设定。
2. 系统控制功能
(1)过程控制的功能：
1)系统对供气压力实现了PID自动调节控制;
2)对所采集的模拟信号进行线性化、滤波、工程单位转换处理;
3)实现了流量信号的温、压补偿，提高了仪表的测量精度。
(2)逻辑控制
联锁逻辑控制实现开/关的控制，逻辑控制及用户自定义功能块等。系统实现了电磁阀控制以及参数越限报警等功能。
(3)人机接口
HMI系统中包含主工艺画面，各系统送气压力、流量，供气压力调节等多幅画面，画面直观、丰富，具备PID在线调节、在线显示调节曲线功能，包括过程量变化趋势的实时趋势曲线、历史趋势曲线。
(4)报表打印
以报表形式绘制报警记录、历史记录画面，调节间数据报表。实时趋势曲线和历史趋势曲线可随意设定时间段，打印在线趋势，历史趋势曲线。
1)灵活的操作方式以及强大的系统控制功能：
系统可以实现上位机操作、控制柜触摸屏操作和就地手动操作;
2)报警功能：
当压力超过工艺要求，可在现场、就地实现高、低限压力报警;
3)简单、方便的参数设定：
压力调节阀的压力设定值、P、I、D等参数可以在上位机中设定。
2. 系统控制功能
(1)过程控制的功能：
1)系统对供气压力实现了PID自动调节控制;
2)对所采集的模拟信号进行线性化、滤波、工程单位转换处理;
3)实现了流量信号的温、压补偿，提高了仪表的测量精度。
(2)逻辑控制
联锁逻辑控制实现开/关的控制，逻辑控制及用户自定义功能块等。系统实现了电磁阀控制以及参数越限报警等功能。
(3)人机接口
HMI系统中包含主工艺画面，各系统送气压力、流量，供气压力调节等多幅画面，画面直观、丰富，具备PID在线调节、在线显示调节曲线功能，包括过程量变化趋势的实时趋势曲线、历史趋势曲线。
(4)报表打印
以报表形式绘制报警记录、历史记录画面，调节间数据报表。实时趋势曲线和历史趋势曲线可随意设定时间段，打印在线趋势，历史趋势曲线。
发表于：2012-05-22 22:11:25
9楼
PID算法
STEP7提供了两种常用的PID算法：连续型PID(FB41)和离散型PID(FB42)，根据实际要求，选用的是FB41。并在组态王中使用画图功能模拟一个PID调节器的操作面板，完成PID调节控制中的手/自动切换、给定值输入、手动输出值输入、PID参数(比例系数、积分时间)输入等功能。
PID算法的输出实际上是比例(P)、积分(I)、微分(D)三部分作用之和：
Mn=MPn+MIn+MDn
MPn = GAIN(SPn- PVn)
MPn = GAIN TS/ TI(SPn-PVn)+ MX
MDn = GAIN TD/ TS(PVn-1-PVn)
Mn：第n次采样时刻的输出值。
MPn：第n次采样时刻的比例作用，与偏差成正比。
MIn：第n次采样时刻的积分作用，可以消除静差，提高控制品质。
MDn：第n次采样时刻的微分作用，根据差值的变化率调节，可抑制超调。SPn：第n次采样时刻的设定值。
PVn：第n次采样时刻的过程值。
MX：第n-1次采样时刻的积分作用，每次采样计算后自动刷新。
GAIN：回路增益，P参数。
TI：积分时间常数，即I参数。
TI：微分时间常数，即D参数。
TS：采样时间。
从上面的公式中可以看出，参数P(GAIN)与P、I、D作用都是成正比的，它决定了PID回路的灵敏度，即调节速度的快慢;I参数越大，积分作用越弱，而D参数越大，微分作用越强。不能单靠理论计算来确定PID参数，唯一的衡量标准就是被控参数(压力)的精度和稳定度，所以在实际调试中，都是参照被控参数的实时曲线，反复观察分析，从而达到最佳的控制效果。
STEP7提供了两种常用的PID算法：连续型PID(FB41)和离散型PID(FB42)，根据实际要求，选用的是FB41。并在组态王中使用画图功能模拟一个PID调节器的操作面板，完成PID调节控制中的手/自动切换、给定值输入、手动输出值输入、PID参数(比例系数、积分时间)输入等功能。
PID算法的输出实际上是比例(P)、积分(I)、微分(D)三部分作用之和：
Mn=MPn+MIn+MDn
MPn = GAIN(SPn- PVn)
MPn = GAIN TS/ TI(SPn-PVn)+ MX
MDn = GAIN TD/ TS(PVn-1-PVn)
Mn：第n次采样时刻的输出值。
MPn：第n次采样时刻的比例作用，与偏差成正比。
MIn：第n次采样时刻的积分作用，可以消除静差，提高控制品质。
MDn：第n次采样时刻的微分作用，根据差值的变化率调节，可抑制超调。SPn：第n次采样时刻的设定值。
PVn：第n次采样时刻的过程值。
MX：第n-1次采样时刻的积分作用，每次采样计算后自动刷新。
GAIN：回路增益，P参数。
TI：积分时间常数，即I参数。
TI：微分时间常数，即D参数。
TS：采样时间。
从上面的公式中可以看出，参数P(GAIN)与P、I、D作用都是成正比的，它决定了PID回路的灵敏度，即调节速度的快慢;I参数越大，积分作用越弱，而D参数越大，微分作用越强。不能单靠理论计算来确定PID参数，唯一的衡量标准就是被控参数(压力)的精度和稳定度，所以在实际调试中，都是参照被控参数的实时曲线，反复观察分析，从而达到最佳的控制效果。
发表于：2012-05-22 22:13:22
10楼
PID算法
STEP7提供了两种常用的PID算法：连续型PID(FB41)和离散型PID(FB42)，根据实际要求，选用的是FB41。并在组态王中使用画图功能模拟一个PID调节器的操作面板，完成PID调节控制中的手/自动切换、给定值输入、手动输出值输入、PID参数(比例系数、积分时间)输入等功能。
PID算法的输出实际上是比例(P)、积分(I)、微分(D)三部分作用之和：
Mn=MPn+MIn+MDn
MPn = GAIN(SPn- PVn)
MPn = GAIN TS/ TI(SPn-PVn)+ MX
MDn = GAIN TD/ TS(PVn-1-PVn)
Mn：第n次采样时刻的输出值。
MPn：第n次采样时刻的比例作用，与偏差成正比。
MIn：第n次采样时刻的积分作用，可以消除静差，提高控制品质。
MDn：第n次采样时刻的微分作用，根据差值的变化率调节，可抑制超调。SPn：第n次采样时刻的设定值。
PVn：第n次采样时刻的过程值。
MX：第n-1次采样时刻的积分作用，每次采样计算后自动刷新。
GAIN：回路增益，P参数。
TI：积分时间常数，即I参数。
TI：微分时间常数，即D参数。
TS：采样时间。
从上面的公式中可以看出，参数P(GAIN)与P、I、D作用都是成正比的，它决定了PID回路的灵敏度，即调节速度的快慢;I参数越大，积分作用越弱，而D参数越大，微分作用越强。不能单靠理论计算来确定PID参数，唯一的衡量标准就是被控参数(压力)的精度和稳定度，所以在实际调试中，都是参照被控参数的实时曲线，反复观察分析，从而达到最佳的控制效果。
STEP7提供了两种常用的PID算法：连续型PID(FB41)和离散型PID(FB42)，根据实际要求，选用的是FB41。并在组态王中使用画图功能模拟一个PID调节器的操作面板，完成PID调节控制中的手/自动切换、给定值输入、手动输出值输入、PID参数(比例系数、积分时间)输入等功能。
PID算法的输出实际上是比例(P)、积分(I)、微分(D)三部分作用之和：
Mn=MPn+MIn+MDn
MPn = GAIN(SPn- PVn)
MPn = GAIN TS/ TI(SPn-PVn)+ MX
MDn = GAIN TD/ TS(PVn-1-PVn)
Mn：第n次采样时刻的输出值。
MPn：第n次采样时刻的比例作用，与偏差成正比。
MIn：第n次采样时刻的积分作用，可以消除静差，提高控制品质。
MDn：第n次采样时刻的微分作用，根据差值的变化率调节，可抑制超调。SPn：第n次采样时刻的设定值。
PVn：第n次采样时刻的过程值。
MX：第n-1次采样时刻的积分作用，每次采样计算后自动刷新。
GAIN：回路增益，P参数。
TI：积分时间常数，即I参数。
TI：微分时间常数，即D参数。
TS：采样时间。
从上面的公式中可以看出，参数P(GAIN)与P、I、D作用都是成正比的，它决定了PID回路的灵敏度，即调节速度的快慢;I参数越大，积分作用越弱，而D参数越大，微分作用越强。不能单靠理论计算来确定PID参数，唯一的衡量标准就是被控参数(压力)的精度和稳定度，所以在实际调试中，都是参照被控参数的实时曲线，反复观察分析，从而达到最佳的控制效果。
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