使用PID程序块 FB58 “TCONT_CP” 脉冲输出时需要注意什么？

fb 58 “tcont_cp”用于使用连续或脉冲控制信号来控制温度过程。脉冲控制功能使用脉宽调制，将模拟量可调节变量值 lmn 转换成一系列周期为per_tm 的脉冲信号。通过设置pulse_on=true 激活pulsegen，并在cycle_p 周期中对其进行处理。

哪些参数决定脉冲输出的周期？

首先，需要熟悉几个fb 58 “tcont_cp” 脉冲输出的重要参数：

• cycle_p ： 脉冲发生器的采样周期
• cycle：pid 运 算的采样周期
• per_tm： 脉冲输出的周期

如图1，pid输出lmn变 量为30.0，cycle=per_tm=10 *cycle_p ，则 每个per_tm循 环时间调用sfb/fb“pulsegen”10次， 则：

• 脉宽=per_tm x lmn%
• 对 于前3个sfb/fb“pulsegen”（10次 调用的30 %）， 输出“qpos”为“1”
• 对 于其余7个sfb/fb“pulsegen”（10次 调用的70 %）， 输出“qpos”为“0”

图01

如图2，设置参数，lmn=50.0。根据上图的关 系，理 论上输出的脉冲周期应该为10秒。但是通过 wincc 捕捉的脉冲轨迹可以看到，实际的周期为20秒，如图2。那这是为什么呢？

图02

图03

其实，参数 per_tm 和cycle_p 只是决定了脉宽调制精度g，g=per_tm/cycle_p 。脉 宽调制精 度，决 定了一个脉冲周期内执行的脉冲计算的次数，次数越多精度越高。如图4，fb 58 “tcont_cp”  通过“select” 参数决定pid 运算和脉冲运算的关系，通常我们使用默认的模式，也就是同一个fb 58 “tcont_cp” 执行两者，因此在同一个循环中断中执行的fb 58 “tcont_cp”，每次循环中断进入都会执行脉冲运算，而pid 运算和脉冲运算成1:g 关系。因此实际脉冲运算的周期 cycle_p* 是由程序块执行的间隔决定的，所以实际周期 per_tm*=cycle_p * x g。

图04

在上面的例子中，g = per_tm / cycle_p =10/0.1=100；ob35循 环周期200ms， 所以cycle_p * =200ms ，per_tm* =100x200=20s。因此，要想脉冲输出的周期和设置的一致，必须保证 cycle_p=cycle_p *（循环中断的时间） 我们只需要调整ob35的循环中断时间到 100ms，就可以实现10s周期的脉冲，如图5。

图05

经验关系时间法则如 下：

• cycle_p<=per_tm/50
• per_tm<=ti/5
• cycle<=ti/10
• cycle(=n x cycle_p)=<per_tm;n 为整数
• p_b_tm>=cycle_p
  

如果pid cycly和周期per_tm不同会怎么样？

可以为cycle 选择一个小于脉冲重复周期per_tm 的数值。此设置适用于需要尽可能高的脉冲重复周期以减小执行器上的磨损，但快速过程需要的采样时间却又比较短。如果cycle< per_tm，意味 着一个完整周期还没有结束，新的 pid 结果将会产生，脉冲的输出状况将会改变。



图06

如 图7，cycle<per_tm，当前输出lmn=50.0，周期20s。一旦 pid 的结果发生更改，如图8，当脉冲高电平输出到20%时，新的 pid 结果lmn=80.0 到来，则脉冲会在之前的基础上继续输出余下的60%的高电平后再变为低电平，整个周期仍然保持20s。
 
图07


图08

如果新的pid 的结果发生在脉冲的高电平，则会有以下两种情况(黄色箭头：已经输出的高电平脉冲；绿色箭头：新的 pid 结果)：

• pid 结果>当前脉冲长度，则脉冲延长

图09

• pid 结果<当前脉冲长度，则脉冲终止

图10

如果新的pid 的结果发生在脉冲的低电平，则会有以下两种情况(黄色箭头：已经输出的低电平脉冲；绿色箭头：新的 pid 结果)：：

• 100-pid 结果<=当前低电平脉冲长度，则输出高电平脉冲

图11

• 100-pid 结果>当前低电平脉冲长度，则低电平脉冲延长

图12
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