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使用PID程序块 FB58 “TCONT_CP” 脉冲输出时需要注意什么?

文章导读:使用PID程序块 FB58 “TCONT_CP” 脉冲输出时需要注意什么?具体内容是:fb58“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…

作者:来源: 日期:2013-12-29 17:20:10 人气:标签:

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”
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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?

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图02

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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。

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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。

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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。

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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。
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图07

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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

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图09
  • pid 结果<当前脉冲长度,则脉冲终止
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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

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图11
  • 100-pid 结果>当前低电平脉冲长度,则低电平脉冲延长

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图12
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