Файл: Микропроцессорных контроллеров управления в задачах автоматизации.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 02.12.2023
Просмотров: 91
Скачиваний: 6
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Рисунок 2.2 - Переходная характеристика объекта управления
2.2.4 Объяснить результаты полученных переходных характеристик.
Используя литературу [1,2] сделайте анализ качества регулирования по критериям быстродействия и перерегулирования. Сделайте анализ теоретических данных с полученными результатами на переходных характеристиках. Свяжите свойства библиотечной функции CONT_C с классическим ПИД-регулятором и его свойствами.
2.2.5 Сделать выводы. Заполнить отчет. Отчет должен содержать описание проекта, тэгов, программных блоков и их взаимосвязей, переходные характеристики (не менее 8), анализ результатов и выводы по работе.
Таблица 2
№ варианта
Тип объекта
Кп
Ти
Тд
1
Инерционный первого порядка
(ИПП)
2 25 20 2
Инерционный второго порядка
(ИВП)
5 23 22 3
Интегрирующее звено (И)
10 21 33 4
Интегрирующее звено второго порядка (И2)
1,5 10 15 5
ИПП
12 12 5
6
ИВП
4 18 2
7
И
8 15 6
8
И2 6
13 4
9
ИПП
5 10 18 10
ИВП
15 9
21
Контрольные вопросы
1. Как влияет наличие интегральной составляющей в свойствах объекта на вид регулятора?
2. Как влияет наличие запаздывания в свойствах объекта на свойства регулятора?
3. Какими необходимыми составляющими должен обладать регулятор, чтобы обеспечить заданное быстродействие?
4. Как влияет на качество регулирования коэффициент пропорциональности?
5. Как влияет на качество регулирования постоянная времени регулирования?
6. Как влияет на качество регулирования постоянная времени дифференцирования?
7. Как конфигурировать различные структуры регуляторов (П -, ПИ,
ПИД-, ПД) ?
Лабораторная работа №3. Программирование и исследование
импульсного регулятор в разомкнутой системе
Цель работы: Получить навыки конфигурирования импульсного регулятора. Исследовать влияние параметров импульсного регулятора на выходные импульсные характеристики в разомкнутой системе.
В данной работе осуществляется исследования зависимости скважности импульсов от изменения коэффициентов настроек регуляторов.
3.1 Задание к лабораторной работе
1. Создать новый проект, таблицу тэгов для системы непрерывного импульсного регулятора в разомкнутой системе.
2. Произвести настройку импульсного регулятора согласно варианту преподавателя. Снять выходные импульсные характеристики системы (не менее 10).
3. Получить переходные характеристики системы для заданного варианта конфигурации импульсного регулятора с визуализацией их на HMI панель.
4. Построить графики зависимости влияния настроечных параметров на выходную характеристику скважности согласно варианту.
5. Объяснить результаты полученных переходных характеристик.
6. Сделать выводы. Заполнить отчет.
3.2 Порядок выполнения работы
3.2.1 Создать новый проект, таблицу тэгов для системы непрерывного
импульсного регулятора в разомкнутой системе.
Ознакомиться с работой импульсного регулятора CONT_S. CONT_S
(step controller) - функциональный блок, который служит для регулирования систем с помощью двоичных управляющих сигналов для интегрирующих исполнительных элементов в системах автоматизации. Принцип действия основан на алгоритме ПИ-регулирования дискретного регулятора и дополнен функциональными звеньями для формирования двоичного выходного сигнала из аналогового выходного сигнала.
Функция ”CONT_S” служит для регулирования технических процессов с помощью двоичных выходных сигналов регулирующего значения для интегрирующих исполнительных звеньев на контроллерах SIMATIC S7.
Блок схема алгоритма работы функционального блока CONT_S приведен на рисунке 3.1.Здесь приняты следующие обозначения сигналов:
- SP_INT – INTERNAL SETPOINT/ Вход заданного значения (уставка);
- PV_IN – PROCESS VARIABLE IN/ Вход сигнала обратной связи (ОС);
- PV_PER – PROCESS VARIABLE PERIPHERY/ Фактическое значение с технологического процесса;
- GAIN – PROPORTIONAL GAIN/ Пропорциональный коэффициент усиления регулятора;
- TI – RESET TIME/ Время интегрирования;
- PULSE_TM – MINIMUM PULSE TIME/ Минимальная длительность импульса;
- BREAK_TM
–
MINIMUM
BREAK
TIME/
Минимальная длительность паузы;
+
PV_PER
SP_INT
CRP_IN
%
PV_NORM
Мертвая
PV_IN
PV_FAC
PV_OFF
PVPER_ON
-
+
PV
DEADB_W
X
GAIN
ER
0 1
THREE_ST
INT
LMNR_SIM
LMNS_ON
LMNUP
LMNDN
PULSEOUT
AND
AND
AND
AND
LMNR_HS
LMNR_LS
QLMNDN
QLMNUP
100.0
0.0
-100.0
0.0
1/MTR_TM
X
INT
LMNLIMIT
OR
1
0.0
+
-
0.0
LMNS_ON
0 1
0 1
0 0
1 1
0
X
1/TI
1 0
+
DISV
- адаптивно
LMNRS_ON,
LMNRSVAL
100.0 ,
MTR_TM
PULSE_TM,
BREAK_TM
зона
-
Рисунок 3.1 - Структурная схема алгоритма функции импульсного регулятора
- MTR_TM – MOTOR MANIPULATED VALUE/ Постоянная времени двигателя;
- COM_RST – COMPLETE RESTART/ Перезапуск;
- LMNS_ON – MANIPULATED SIGNALS ON/ Включение ручного режима регулирующих сигналов;
- LMNUP – MANIPULATED SIGNALS UP/ Регулирующий сигнал
(больше);
- LMNDN – MANIPULATED SIGNALS DOWN/ Регулирующий сигнал
(меньше);
- PVPER_ON - PROCESS VARIABLE PERIPHERY ON/ Включение фактического значения с технологического процесса;
- LMNR_HS – HIGH LIMIT SIGNAL REPEATED MANIPULATED
VALUE/ Сигнал достижения ИМ верхнего конечного положения в сторону
«больше». На вход «Сигнал достижения верхнего упора в ответном сообщении о положении» подается сигнал «Исполнительный вентиль у верхнего упора». LMNR_HS=TRUE означает: Исполнительный вентиль находится у верхнего упора;
- LMNR_LS – LOW LIMIT SIGNAL REPEATED MANIPULATED
VALUE/ Сигнал достижения ИМ нижнего конечного положения в сторону
«меньше» На вход «Сигнал достижения нижнего упора в ответном сообщении о положении» подается сигнал «Исполнительный вентиль у нижнего упора».
LMNR_LS=TRUE означает: Исполнительный вентиль находится у нижнего упора;
- CYCLE – SAMPLE TIME/ Длительность цикла опроса;
- DEADB_W – DEAD BAND WIDTH/ Ширина мертвой зоны;
- PV_FAC – PROCESS VARIABLE FACTOR/ Множитель фактического значения;
- PV_OFF – PROCESS VARIABLE OFFSET/ Смещение фактического значения;
- DISV – DISTURBANCE VARIABLE/ Возмущающее воздействие.
Для подключения возмущающего воздействия на вход «Возмущающее воздействие» подается возмущающее воздействие.
3.2.2 Произвести настройку импульсного регулятора согласно варианту
преподавателя. Снять выходные импульсные характеристики системы (не
менее 10).
Импульсный регулятор имеет выходные импульсные характеристики в виде импульсов, которые целесообразно оценивать с помощью показателя скважности импульсов:
???? =
????
????
????
????
+ ????
????
Рекомендуемые значения установки начальных значений других параметров:
Т а б л и ц а 3.2
Рис.3.1
Символ
Рис.3.1
Симво л
Рис.3.1
Символ
COM_RST perezapusk SP_INT zadanie PV_FAC
1.0
LMNR_HS 0
PV_IN
OC
PV_OFF
0.0
LMNR_LS 0
PV_PER нет
PULSE_TM vrema_impuls a
LMNS_ON man/avt
GAIN
Kp
BREAK_T
M vrema_pausi
LMNUP man_bolse TI
Ti
MTR_TM
Tm
LMNDN man_mens e
DEADB_
W
0.0
DISV
0.0
PVPER_O
N
0
QLMNUP
Q4.0
CICLE
1ms
QLMNDN Q4.1
Программирование следует выполнять, пользуясь структурой на рисунках 3.1, а также таблицами 3.1 и 3.2. Сопоставьте свои программные единицы с примером. Если созданная вами программа не удовлетворяет требованиям лабораторной работы, можно сохранить проект «Лаб10-ПТК» под другим именем. Выполните отладку программы, загрузив в контроллер программы Step7. Обратите внимание, что новый запуск регулятора можно выполнить по сигналу входа «перезапуск», или сбрасывая задание до 0, а затем повторяя ввод того же значения. Пример выходных импульсных графиков на диспетчерском пункте показан на рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 – Пример импульсных характеристик в диспетчерском окне
3.2.4 Построить графики зависимости влияния настроечных
параметров на выходную характеристику скважности согласно варианту.
Таблица 3.1 – Варианты заданий
Номер варианта
Какой настроечный параметр изменять на регуляторе
Зависимости
1
GAIN
=f(GAIN)
2
Ti
=f(Ti)
3
Td
=f(Td)
4 ti, tp
=f(GAIN)
5
TMLAG
=f(ti); =f(tp);
6
SP
=f(SP)
7
PV
=f(PV)
8
GAIN/Ti
=f(GAIN/Ti)
9
GAIN/Td
=f(GAIN/Td)
10
TMLAG/Ti
=f(TMLAG/Ti)
3.2.4.Объяснить результаты полученных переходных характеристик.
Используя материалы лекций и структурную схему 3.1, объясните полученный график переходных характеристик и график зависимостей.
3.2.5 Сделать выводы. Заполнить отчет.
Сделайте выводы о проведенных исследованиях и результатах переходных характеристик. Выведите результаты проведенных исследований в итогом виде, отразите полученные вами знания. Пример результатов в таблице 3.2 и графиков на рисунке 3.3.
Талица 3.2 – Исследование параметров CONT_S регулятора
№
GAIN t
i
(с) t
p
(с)
t i
+ t p
(с)
γ
1 2
5 50 55 0.09 2
3 5
27 32 0.16 3
4 5
20 25 0.2 4
5 5
15 20 0.25 5
6 5
15 20 0.25 6
7 5
9 14 0.357 7
8 5
8 13 0.38 8
9 5
7 12 0.42 9
10 5
5 10 0.5 10 11 8
5 13 0.615 11 12 8
5 13 0.615 12 13 10 5
15 0.667 13 14 12 5
17 0.706
14 15 15 5
20 0.75 15 16 20 5
25 0.8 16 17 27.6 5
32.6 0.847 17 18 45 5
50 0.9 18 19 47.5 5
52.5 0.905 19 20 51 5
56 0.911
Рисунок 3.3 – график зависимости γ от GAIN
3.3 Контрольные вопросы
1. Как влияет изменение настроечных параметров ti, tp на вид импульсной характеристики и объясните почему так?
2. Как влияет изменение настроечных параметров GAIN на вид импульсной характеристики и объясните почему так?
3. Как влияет изменение настроечных параметров TMLAG на вид импульсной характеристики и объясните почему так?
4. Как влияет на скважность изменение заданного значения?
5. Как влияет на скважность импульсов постоянная времени регулирования?
6. Как влияет на скважность импульсов постоянная времени дифференцирования?
7. Как конфигурировать различные структуры регуляторов (П -, ПИ,
ПИД-, ПД) на импульсном регуляторе?
Лабораторная работа №4. Программирование и исследование
импульсного регулятор в замкнутой системе
Цель работы: Получить навыки настройки импульсного регулятора для заданного технологического объекта. Исследовать влияние параметров импульсного регулятора на выходные характеристики в замкнутой системе.
4.1 Задание к лабораторной работе
1. Создать новый проект согласно варианту конфигурации регулятора, таблицу тэгов для замкнутой системы импульсного регулятора.
2. Произвести настройку импульсного регулятора, согласно варианту преподавателя.
3. Получить переходные характеристики системы для заданного варианта конфигурации импульсного регулятора.
4. Объяснить результаты полученных переходных характеристик.
5. Сделать выводы. Заполнить отчет.
4.2 Порядок выполнения работы
4.2.1 Создать новый проект согласно варианту конфигурации
регулятора, таблицу тэгов для замкнутой системы импульсного регулятора.
В предыдущий проект необходимо добавить модель объекта регулирования на базе функции CONT_C, который конфигурируется как интегральное звено. Учесть, что интегральное звено, охваченное отрицательной обратной связью, реализует апериодическое звено. Этот факт отражает конфигурация на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 - Пример конфигурации объекта регулирования –инерционное звено
Таким образом структура системы, которую необходимо создать в этом проекте представлена на рисунке 4.2.
Рисунок 4.2 – Схема исследуемой системы
4.2.2.Произвести
настройку импульсного регулятора, согласно
варианту преподавателя.
В окне диспетчерского пункта задайте, согласно варианту, параметры регулятора из таблицы 4.1. На графике необходимо зафиксировать не менее 6 импульсов. Снимите графики переходных процессов выходного сигнала регулятора не менее трех раз. Снимите графики с помощью кнопки «Prit Scrin» или запишите архивные файлы. Измените параметры регулятора, согласно заданию преподавателя и снимите графики, запишите архивный файл.
Архивный файл необходимо обработать при подготовке отчета в электронной таблице Excel. Постройте графики и сравните их с полученными на занятиях графиками.
4.2.3.Получить переходные характеристики системы для заданного
варианта конфигурации импульсного регулятора.
Переходные характеристики отражают качество регулирования.
Необходимо снять не менее 6 графиков для того выполнить анализ влияния параметров настройки на качество регулирования. Вид переходной характеристики представлен на рисунке 4.3.