【正文】 Fanuc 不斷地推出新產(chǎn)品，擴(kuò)大使用范圍，顯示了其技術(shù)的領(lǐng)先地位，它的 CPU 具有 強(qiáng)大的功能，如內(nèi)裝 PID，結(jié)構(gòu)化編程，中斷控制，間接尋址及各種功能模塊 ， 能完成復(fù)雜的操作。 系列 9030 PLC 系統(tǒng)配置 本系統(tǒng)下位機(jī)采用美國 GE Fanuc自動(dòng)化公司的系列 90TM30 PLC 可編程序控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。這部分性能的好壞對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行起著十分重要的作用 [17]。 （ 41） CV 幅值和速率極限 該功能模塊不可直接向 CV 發(fā)送計(jì)算后的 PID 輸出。 CV=限幅 PID 輸出或輸出極性位設(shè) 置時(shí)的限幅 PID 輸出。由此就可以把 %AI存貯器作為輸入過程變量， %AQ 用做輸出控制變量。 SP SP 為控制閉環(huán) 的置位點(diǎn)。使用不可共享的 40 個(gè) %R 字。 “ +” 加與后的編號(hào)為數(shù)組中的偏置量。由 PLC 設(shè)置 不可組態(tài) %Ref+0019 不同項(xiàng)存貯 N/A。 18 組態(tài)用戶參數(shù)時(shí)， 選擇 PID 功能塊并按 F10 鍵進(jìn)到顯示用戶參數(shù)屏面；然后用箭頭鍵選擇字段 ， 鍵入期望值。 PID 模塊可用 CV 上限幅值和 CV 下限幅值限制 CV 輸出 。 采樣周期（ 02） PID 算法之間的最短時(shí)間，以 10ms 為增量計(jì)時(shí)。如果其值設(shè)置為零，則每次功能模 塊使能，否則限制為最小值為 10ms 。 微分增益 Kd（ 06） INT 值，用以確定 CV值的誤差。 Ki 為繼 Kp 之后的次級(jí)增益。則該項(xiàng)應(yīng)置為零。 2=在 PV上的微分作用。 超馳位的用途是允許操作裝置的接口設(shè)備來控制。 PV（ 17） 這是一個(gè)帶符號(hào)字的值以表示輸入功能模塊的過程變量。 表 44 PID 組態(tài)參數(shù)詳細(xì)說明 （ 續(xù) ） 數(shù)據(jù)項(xiàng) 說 明 旋轉(zhuǎn)項(xiàng)存貯（ 22） 為存貯中間值內(nèi)存用。 29~34 留作內(nèi)用， 3539 外用。這是因?yàn)橛脩粢寻?PID 模塊控制從梯形邏輯狀態(tài)撤出。 如表 53 所述， PID 功能塊可讀取 13 個(gè)用戶參數(shù) ，而使用其余的 40 字 RefArray 用于內(nèi)部 PID 存貯。 Y 余數(shù) (26) 保留余數(shù)作積分器部分換算的 0 穩(wěn)態(tài)誤差。 不同項(xiàng)存貯（ 19） 為存貯中間值內(nèi)存用。否則。 手動(dòng)指令 （ 13） 帶符號(hào)字的數(shù)值，用以確定手動(dòng)方式中的輸出。當(dāng)這一位置 0， 則 CV 輸出冤魂表示 PID 計(jì)算的輸出。 最小旋轉(zhuǎn)時(shí)間（ 11） 字義輸出最小旋轉(zhuǎn)時(shí)間的正整數(shù)的值。 積分速率 Ki （ 07） INT 值 ，用以設(shè)置積分速率。如果不是零，則死區(qū) （ +） 必須大于零或花區(qū) （ ） 小于零，或者是 PID 功能塊不發(fā)生作用。如果當(dāng)前 PLC 逝去時(shí)間剛好或小于上次 PID 應(yīng)答時(shí)間加上采樣周期的話則 PID 算法進(jìn)行。 表 43 PID 組態(tài)參數(shù)詳細(xì)說明 數(shù)據(jù)項(xiàng) 說 明 回路數(shù)（ 00） 回路數(shù)是標(biāo)明 PID 模塊的有較參數(shù)。 常規(guī)自動(dòng)操作將在每次掃描時(shí)調(diào)用 PID 模塊， 有電流為 Enable， 無電流為 Manual輸入觸點(diǎn)。由 PLC 設(shè)置 不可組態(tài) %Ref+0026 Y 余數(shù)存貯 N/A。 表 42 PID 組態(tài)參數(shù)一覽表 寄存器 參數(shù) 低位單位 取值范圍 %Ref+0000 回路數(shù) 整數(shù) 0~255 僅用于用戶顯示 %Ref+0001 算法 N/A；由 PLC 設(shè)定和維護(hù) 不可組態(tài) %Ref+0002 采樣周期 10ms 0（ 每次掃描 ） 是 65535（ 分 ） 9030PLC 最少為 10 分 %Ref+0003 死區(qū) + PV值 0~32020（ 正值 ） %Ref+0004 死區(qū) PV值 32020~0（ 負(fù)值 ） %Ref+0005 比例增益 — Kp %/PV% 0~%/% %Ref+0006 微分增益 — Kd 秒 0~ 秒 PID — IND SP CV PV MAN UP DN （ ok） Power flow out if OK %S00007 （ enable） (set point) %R0150 +21000 (process variable) %AI0001 +20950 %M0112 %M0113 %M0114 %AQ0004 Control Variable +25000 RefArray is 40 %R Words %R0100 (reference array) 17 %Ref+0007 積分速率 — Ki 重復(fù) /1000 秒 0~ 重復(fù) /秒 %Ref+0008 CV 偏置 /輸出偏置 CV 值 32020 至 32020（ 加到積分輸出 ） %Ref+0009 上限幅值 CV 值 32020 至 32020（ %Ref+10） 輸出限 %Ref+0010 下限幅值 CV 值 32020 至 32020（ %Ref009） 輸出限 %Ref+0011 最小轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間 秒 /全程 0 至 32020 秒至移動(dòng) 32020CV %Ref+0012 組態(tài)字 低 5 位 誤差 +/的 0~2 位 ,輸出極性 ,微分 %Ref+0013 手動(dòng)命令 CV 值 CV 為自動(dòng) ,或置 CV 為手動(dòng) %Ref+0014 控制字 由 PLC 維護(hù)，除非位 1 如為 1 時(shí) ,低位設(shè)置為超馳 %Ref+0015 內(nèi) SP N/A。 16 圖 42 LICA101 調(diào)節(jié)器功能模塊編程圖 圖 42 中各參數(shù)除第 2 輸入字和第 3 手動(dòng)控制觸點(diǎn)外， PID 模塊還用到 RefArray 中的 13 個(gè)參數(shù)。如 PID 停止手動(dòng)狀態(tài)，則處于自動(dòng)。例如 ， SP 輸入應(yīng)與 PV 范圍統(tǒng)一，這樣 PID 模塊在計(jì)算誤差時(shí)得到這兩個(gè)輸入的偏差 。 PID 調(diào)節(jié)器 PLC編程 PID 的用途即用于閉環(huán)過程控制 。若 dt 解決時(shí)間為 50ms，則新的 CV 輸出不得大于或 16CV 值。目前在過程控制中應(yīng)用較多的還是 PID 控制算法。 PLC安裝結(jié)構(gòu)及 設(shè)備組態(tài) 表 31 PLC 設(shè)備組態(tài) 設(shè)備 型號(hào) 模塊說明 設(shè)備組態(tài) PS IC693PWR321 電源 1 IC693CPU360 CPU 2 FOREIGN HE693THM166 16 路熱偶輸入 I: 305~320 16 AI: 1~16 16 Byte 1: 1 Byte 2: 011 Byte 3: 1 （ , 華氏度 =%AI/2 ） Byte 4: 0 Byte 5: 06 （ S 型 ） 3 FOREIGN HE693RTD600 6 路熱阻輸入 AI: 17~22 6 Byte 1: 1 Byte 2: 011 Byte 3: 00 （ Pt100E） Byte 4: 01 （ , 華氏度 =%AI/2 ） 4 IC693ALG223 16 路模擬輸入 AI: 23~38 16 （ 4~20mA） I: 321~336 16 5 IC693ALG223 16 路模擬輸入 AI: 39~54 16 （ 4~20mA） I: 337~354 16 6 IC693ALG223 16 路模擬輸入 AI: 55~70 16 （ 4~20mA） I: 353~368 16 7 IC693ALG392 8 路模擬輸出 AQ: 1~8 （ 4~20mA） I: 369~376 8 11 8 IC693MDL645 16 路數(shù)字輸入 I: 1~16 16 9 IC693MDL940 16 路數(shù)字輸出 Q:1~16 16 注： ℃ =5（ oF32） /9 PLC 基板插槽依次為電源模塊、 CPU模塊、熱電偶輸入模塊、 4～ 20mA 輸入模塊 （ 3個(gè) ） 、 4～ 20mA 輸出模塊、 24V 繼電器接點(diǎn) 輸入模塊及 24V 繼電器接點(diǎn)輸入模塊。為了及時(shí)解決用戶的需求， GE Fanuc 提供第三家工業(yè)設(shè)備 和軟件包，合作的結(jié)果進(jìn)一步擴(kuò)大了系列 90TM30 的能力，通用的產(chǎn)品包括：熱電偶、熱電阻、步進(jìn)電機(jī)模塊、大電流繼電器模塊。 因此 ， 上位機(jī)組態(tài)軟件對(duì)這兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行組態(tài)時(shí)應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)變換。 靜態(tài)前饋控制器模塊 （ C0+C1PC+C2PS） 。 系統(tǒng)通過采用 90TM30 PLC梯形圖編程軟件 ， IC641SWM306進(jìn)行梯形圖軟件編程 ，需進(jìn)行 CPU配置、 90TM30 I/O模塊配 置 ， 以及結(jié)構(gòu)化編制方框圖中的功能模塊 功能模塊 飽和蒸汽壓力補(bǔ)償模塊、靜態(tài)前饋控制器模塊 （ C0+C1PC+C2PS） 、水位 PID調(diào)節(jié)模塊、給水流量 PID調(diào)節(jié)模塊等程序。 圖 22 系列 結(jié)構(gòu)框圖 鍋爐設(shè)備自控系統(tǒng) I/O 點(diǎn)規(guī)模如表 31 所列。 （ 3） 可以實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié) （ 不存在穩(wěn)態(tài)配合問題 ） 。其前饋控制是根據(jù) 蒸汽流量來起校正作用，以糾正虛假水位引起的誤動(dòng)作，而且使控制閥的動(dòng)作非常及時(shí)，從而減少水位的波動(dòng)，改善控制品質(zhì)，其串級(jí)控制對(duì)于主要調(diào)節(jié)器是保證汽包水位的靜態(tài)準(zhǔn)確性，同時(shí) 副 調(diào)節(jié)器 能 快速克服 給水 閥前壓力波動(dòng)干擾。因此對(duì)于停留時(shí)間短、負(fù)荷變動(dòng)大的情況，這種的系統(tǒng)不能適應(yīng)，水位不能保證。 通過下表 PLC 和過程監(jiān)控軟件的比較和研究內(nèi)容的需求，最后選擇了 GE Fanuc 的 90TM30 系列 PLC 和 GE CIMPLICITY HMI 過程監(jiān)控軟件。對(duì)于設(shè)備運(yùn)行控制可實(shí)現(xiàn)集中操作、故障分散設(shè)計(jì)手段，且其運(yùn)行狀態(tài)配以報(bào)警畫面及聲光提示，更有利于生產(chǎn)設(shè)備的安全運(yùn)行。32 VI 1 第 1 章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 設(shè)備 的選擇 控制設(shè)備方面以往的單元組合儀表及計(jì)算機(jī)集中控制方式 （ 如 DDC， SPC 等 ）已被淘汰，目前國內(nèi)外大多采用商品化的分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) （ DCS） 與可編程邏輯控制器 （ Programmable Logic Controllers， PLC） 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。 155 第 5 章 監(jiān)控軟件 及組態(tài)設(shè)計(jì) 144 CV 幅值和速率極限 4 工藝流程 控制設(shè)備方面以往的單元組合儀表及計(jì)算機(jī)集中控制方式（如 DDC， SPC等）已被淘汰，目前國內(nèi)外大多采用商品化的分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（ DCS）與可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controllers， PLC）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) [13]。 蒸汽鍋爐是用于滿足生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大和民用供熱的工業(yè)鍋爐，其操作和控制從人工及儀表進(jìn)入了微機(jī)時(shí)代 [7]。維持汽包水位在給定范圍內(nèi)是保證鍋爐安全運(yùn)行的必要條件。 本鍋爐 汽包 自控設(shè)計(jì)選用的美國 GE Fanuc 自動(dòng)化公司的 90TM30 系列 PLC可編程序控制 器作為過程輸入輸出通道，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)檢測(cè)及輸出控制； 操作站 采用美國 GE Fanuc自動(dòng)化公司 的自動(dòng)化監(jiān)控軟件 CIMPLICITY HMI 版本 （ 300 點(diǎn) ） ，進(jìn)行操作站的組態(tài)設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)檢測(cè)