【導(dǎo)讀】負(fù)荷和給水的平衡關(guān)系。本次設(shè)計(jì)是合理控制汽包水位，其控制方案是于GE90-30PLC. 實(shí)現(xiàn)三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，即前饋-串級(jí)復(fù)合控制系統(tǒng)。置、上位機(jī)工藝操作界面組態(tài)的設(shè)計(jì)。本鍋爐汽包自控設(shè)計(jì)選用的美國(guó)GEFanuc自動(dòng)化。較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。汽包水位是保證鍋爐安全運(yùn)行的必要條件。的水全部汽化，導(dǎo)致鍋爐被燒壞或爆炸；在燃料量不變的情況下，蒸汽流量突然增加，即假水位現(xiàn)象同時(shí)高性能的鍋爐產(chǎn)生的蒸汽流量很大，而鍋筒的體積相對(duì)來說。較小，所以鍋爐水位控制顯得非常重要[1-2]。不僅影響汽包水位，而且對(duì)蒸汽壓力、過熱蒸汽溫度等都有影響。它主要受考慮汽包內(nèi)。位在允許的范圍內(nèi)變化。

　　

【正文】 樣 PID 模塊在計(jì)算誤差時(shí)得到這兩個(gè)輸入的偏差 。 PV 和 CV值可從 32020 或 0 至匹配的模擬換算值 32020，或從 0 至 10000，顯示變量為 %至 %PV 和 CV 值可有不同的定標(biāo)，此時(shí)換算因子已包含在 PID 增益當(dāng)中。圖 42 中各參數(shù)說明如表 41 所列。 表 41 PID 調(diào)節(jié)器功能模塊參數(shù)說明 參數(shù) 說明 enable 當(dāng)通過一觸點(diǎn)使能時(shí)，使執(zhí)行 PID 功能 。 SP SP 為控制閉環(huán) 的置位點(diǎn)。置位用 PV值， PID 調(diào)節(jié)輸出 CV，使 PV與 SP 匹配。 PV PV為控制閉環(huán)的過程變量，為 %AI 輸入。 MAN 當(dāng) MAN 接通時(shí)， PID 功能模塊是處于手動(dòng)狀態(tài)。如 PID 停止手動(dòng)狀態(tài)，則處于自動(dòng)。 UP 當(dāng) UP 接通時(shí)，如果處于手動(dòng)狀態(tài)，則 CV 輸出值可上調(diào)。 DN 當(dāng) DN 接通時(shí)，如果處于手動(dòng)狀態(tài)，則 CV 輸出值可下調(diào)。 Address 地址為 PID 控制模塊信息的存貯單元。使用不可共享的 40 個(gè) %R 字。 OK 如果當(dāng)功能模塊正確無誤地執(zhí)行時(shí)，則 OK 輸出便接通。若有錯(cuò)誤則為 OFF。 CV CV 為控制 變量輸出，為 %AQ 模擬輸出。 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)。這些參數(shù)必須在調(diào)用模塊之前設(shè)置好。其余參數(shù)由 PLC 使用且為不可組態(tài) （ nonconfigurable） 。 表 42 所列的 %Ref 與圖 42 所示 PID 模塊底部的 RefArray Address相同。 “ +” 加與后的編號(hào)為數(shù)組中的偏置量。例如，如果 RefArray從 %R100 開始，則 %R113即為手動(dòng)命令 ，用于設(shè)置控制變量 （ CV） 和手動(dòng)方式的積分功能。其 PID 組態(tài)參數(shù)一覽表如表 42 所列。各參數(shù)詳細(xì)說明如表 43 所列。 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。由 PLC 設(shè)置 不可組態(tài) %Ref+0016 內(nèi) CV N/A。由 PLC 設(shè)置和維護(hù) 不可組態(tài) %Ref+0017 內(nèi) PV N/A。由 PLC 設(shè)置 不可組態(tài) %Ref+0018 輸出 N/A。由 PLC 設(shè)置 不可組態(tài) %Ref+0019 不同項(xiàng)存貯 N/A。由 PLC 設(shè)置 不可組態(tài) %Ref+0020 %Ref+0021 內(nèi)部項(xiàng)存貯 N/A。由 PLC 設(shè)置 不可組態(tài) %Ref+0022 轉(zhuǎn)動(dòng)項(xiàng)存貯 N/A。由 PLC 設(shè)置 不可組態(tài) %Ref+0023 %Ref+0024 %Ref+0025 時(shí)鐘 （ 最末次執(zhí)行時(shí)間 ） N/A。由 PLC 設(shè)置 不可組態(tài) %Ref+0026 Y 余數(shù)存貯 N/A。由 PLC 設(shè)置 不可組態(tài) %Ref+0027 的低范圍 PV值 32020 至 32020（ %Ref+28） 輸出限 %Ref+0028 的高范圍 PV值 32020 至 32020（ %Ref+28） 輸出限 %Ref+0029 %Ref+0039 留作內(nèi)部使用 N/A 值 不可組態(tài) RefArray數(shù)組應(yīng)為 90TM30 PLC 上的 %R 寄存器。注意 ， 如果全部 13 個(gè)用戶參數(shù)相同則每次 PID 模塊調(diào)用必須使用一個(gè)有差別的 40 個(gè)字?jǐn)?shù)組 ， 這是因?yàn)樵摂?shù)組中的其余的字用作內(nèi)部 PID 模塊貯存。應(yīng)確保該數(shù)組不擴(kuò)充至超出內(nèi)存。 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。用戶可用 0 作為多數(shù)缺少值，但不包括 CV 上限幅值， PID模塊的操作 CV 上限幅值應(yīng)大于 CV 下限幅值。如果用戶參數(shù) （ user Parameter） 中有錯(cuò)誤的話則 PID 模塊無電流通過，所以修改數(shù)據(jù)時(shí)可用一個(gè)暫時(shí)線圈進(jìn)行監(jiān)控。 一旦選定不合適的 PID 值，就應(yīng)定義為 BLKMOV 的常數(shù)項(xiàng)，以便必須時(shí)可用作重裝 （ reload） 缺省 PID 用戶參數(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)。 該模塊即把當(dāng)前 PLC 逝去時(shí)鐘與上次貯存在內(nèi)部 RefArray 的 PID 解答時(shí)間進(jìn)行比較。如果此時(shí)間差大于 RefArray 的定義在第 3 個(gè)字 （ %Ref+2） 采樣周期 時(shí) ， PID運(yùn)算就用時(shí)間差進(jìn)行解答，且把上次解答時(shí)間和控制置變量進(jìn)行刷新。在 Automatic 方式下，輸出 CV 置于手動(dòng)命令參數(shù) %Ref+13 中。 PID 模塊可用 CV 上限幅值和 CV 下限幅值限制 CV 輸出 。 如果定義了一個(gè)正最小轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間 （ Minimum Slew Time） ，則可用來限制 CV 輸出的修改速率。如果 CV范圍或速度極限超出，則積分器中存貯值會(huì)調(diào)節(jié)以確保 CV 仍在范圍內(nèi)。這種防復(fù)位 （ antireset）終結(jié)功能意味著即使誤差試圖使 CV 高于 （ 或低于 ） 限幅值一段時(shí)間， CV 輸出將在誤差內(nèi)改變限幅值。 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)。該參數(shù)是操作員接口設(shè)備所定義的一個(gè)無符號(hào)整數(shù)，可為 PLC 提供一個(gè)公用標(biāo)志若操作邏輯由 Logic master 9030/30/Micro 軟件監(jiān)控，則回路數(shù)可在模塊地址下加以顯示。 算法 （ 01） 是由 PLC 設(shè)置的一個(gè)無符號(hào)整數(shù)，用以識(shí)別功能模塊正在使用什么 算法。 ISA 算法定義為算法，而獨(dú)立算法則定義為算法 2。 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，以 10 為 100ms 采樣周期。 UINT值范圍為大至 65535 作為 分鐘的采樣周期。如果為零，則功能塊被調(diào)用 （ 參考下一節(jié) PID 模塊計(jì)劃表 ） 。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。切記， 9030 不會(huì)使用低于 10ms 的應(yīng)答時(shí)間。故此掃描會(huì)跳過那些比較短掃描時(shí)間。該功能作用可補(bǔ)償實(shí)際逝去時(shí)間為 100us 之內(nèi)。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 。 死區(qū) （ +/） （ 03/04） INT 值定義 PV 值的上、下死區(qū)限。如果不需要死區(qū)，則這些值均應(yīng)為零。如果 PID 誤差 （ SP— PV） 或 （ PV— SP） 介于死區(qū) （ +） 和死區(qū) （ ） 之間，則功能塊將用零誤差解決 19 PID 計(jì)算。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。 43 PID 組態(tài)參數(shù)詳細(xì)說明 （ 續(xù) ） 數(shù)據(jù)項(xiàng) 說 明 比例增益 Kp（ 05） 即 INT 數(shù)，在 ISA版中稱為控制器增益， Kp 用于確定 CV 值的變化。以 %/%形式顯示，隱含兩位有效數(shù)字，如輸入 Kp450，則顯示為 ，結(jié)果是 Kp 誤差 /100 或450*誤差 100 為 PID 輸出的精度。 Kp 為調(diào)節(jié) PID 回路時(shí)的主要增益。 微分增益 Kd（ 06） INT 值，用以確定 CV值的誤差。鍵入代表 10ms 的低位時(shí)間，則顯示為 秒，且隱含有效數(shù)字兩位。如 Kd 為 120 則顯示為 秒，其結(jié)果是 Kd*△誤差 /△時(shí)間或120*4/3 精度的 PID 輸出，前提是誤差為每 30ms 變化 4 個(gè) PV值。 Kd 可用于提高低速回路響應(yīng)但對(duì) PV 輸入噪音很敏感。 積分速率 Ki （ 07） INT 值 ，用以設(shè)置積分速率。顯示為帶 3 位有效數(shù)字 。如， Ki =1400ms，即 1400 Repeats/秒，即 Ki*誤差 *dt 或 1400*0*50/1000，即誤差為 20PV值和 50msPLC掃描時(shí)間的精度 。 （ 采樣周期為零 ） 。 Ki 為繼 Kp 之后的次級(jí)增益。 CV 偏置 /輸出（ 08） 用以設(shè)置偏置項(xiàng)一帶符號(hào)字的數(shù)值，以計(jì)數(shù)單位計(jì)量。正反饋控制可通過調(diào)節(jié)這一數(shù)值以實(shí)現(xiàn) CV 上 /下限幅值時(shí)，則防積分飽和 （ ANTIRESET WINDUP） 將被用于 PID積分項(xiàng)。積分項(xiàng)被調(diào)成保持輸出限幅值的一個(gè)數(shù)值 。 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。該項(xiàng)將限制如何快速地使輸出從 0 變到 100%。它還有限制積分容許如何快速地進(jìn)行防終結(jié)變化的效果。如果不要求限制旋轉(zhuǎn)速率。則該項(xiàng)應(yīng)置為零。旋轉(zhuǎn)速率的限制對(duì)滿行程給定以秒計(jì)量。 配置字 （ 12） 配置字具有下列格式的一個(gè)字的值。 0=誤差項(xiàng)。當(dāng)這一位置 0， 則 CV 輸出冤魂表示 PID 計(jì)算的輸出。當(dāng)這一位置 1，則CV 輸出將表示 PID 計(jì)算輸出的負(fù)值。 1=輸 出極性，當(dāng)這一位置 0，則 CV 輸出將表示 PID 計(jì)算的輸出。當(dāng)這一位置 1，則 CV輸出將表示 PID 計(jì)算的輸 出負(fù)值。 2=在 PV上的微分作用。當(dāng)這一位置 0，則微分作用將加于誤差項(xiàng)。當(dāng)這一位置 1，則微分作用將加于 PV。所有保留位都應(yīng)為 0。 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。 20 控制字 （ 14） 控制字為一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中用前 5 位定位如下格式： 0=超馳； 1=自動(dòng) /手動(dòng)； 2=使能 （ 允許操作 ） ； 3=上升； 4=降低 超馳：當(dāng)超馳位置 1，則功能模塊根據(jù)升速、減速和手動(dòng)的當(dāng)前值執(zhí)行，這些數(shù)值將不用離散輸入寫入功能模件。當(dāng)超馳位置 0，則升速、減速及手動(dòng)值將設(shè)置數(shù)值，后者是由功能模塊的離散輸入定義的，超馳也影響為 SP 所用的值。如果超馳位置位，則功能模塊將不更新 SP 的值，而將根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中 SP 的值執(zhí)行。 超馳位的用途是允許操作裝置的接口設(shè)備來控制。此外，由于 SP 是不更新的，幫操作裝置接口單元，也可設(shè)置超馳并進(jìn)行設(shè)置點(diǎn)控制。 使能：使能位將通過使能輸入端進(jìn)入功能模塊。 手動(dòng) /上升 /下降：這三個(gè)位將表示當(dāng)前超馳位為 0 時(shí)的三個(gè)邏輯 (布 爾 )輸入的姿態(tài)。否則。它們可由外部源進(jìn)行處置。 SP（ 15） 這是一個(gè)表示置位點(diǎn)輸入功能模塊的帶符號(hào)字的值。 CV（ 16） 是一個(gè)表示功能模塊的 CV 輸出的帶符號(hào)字的值。 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。 輸出 （ 18） 這是一個(gè)帶符號(hào)字的值，以表示任選可逆應(yīng)用之前，功能模塊的輸出。如果沒有輸出可逆被配置，而且控制字中的輸出極性位置為 0，則該值將等于 CV 輸出值。如果已選可逆，且輸出極性置為 1，則該值將等于 CV 輸出的負(fù)值。 不同項(xiàng)存貯（ 19） 為存貯中間值內(nèi)存用。該存貯單 元不進(jìn)行寫入。 內(nèi)部項(xiàng) 貯 為存貯中間值內(nèi)存用。該存貯單元不進(jìn)行寫入。 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。該存貯單元不進(jìn)行寫入。 時(shí)鐘 （ 2325） 內(nèi)部耗時(shí)的存貯 （ 最后執(zhí)行的時(shí)間 ） 。對(duì)該存貯單元不進(jìn)行寫入。 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。 降低范圍 （ 27） SP、 PV用于面板顯示的降低范圍。 上升范圍 （ 28） SP、 PV用于面板顯示的上升范圍。 保留 （ 2939） 留作 GE、 FANUC 使用，對(duì)其它用 途不能用。 29~34 留作內(nèi)用， 3539 外用。 21 這種 Automatic 方式下 Manual Command 跟蹤 CV 和 Manual 方式之間進(jìn)行無振動(dòng)（ bump less） 傳送操作。 CV 上、下限幅值和最小轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間 （ Minimum Slew Time） 仍用于手動(dòng)方式的 CV 輸出，而存貯在積分器中的內(nèi)存值則被刷新。其意義是如果用戶即將進(jìn)入到手動(dòng)方式的 Manual Command， CV 輸出不會(huì)改變最小轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間速率的限制內(nèi)容，也不會(huì)高過或低于 CV 上限幅值或 CV 下限幅值。 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。一般情況下用戶不需進(jìn)行修改。如果用戶在長(zhǎng)時(shí)間延遲后在 Auto 模式下正調(diào)用 PID 模塊，可用 SVCREQ16 加裝當(dāng)前 PLC 逝去時(shí)間時(shí)鐘到 %Ref+23 去更新上次 PID 解決 （ 處理 ） 時(shí)間以避免積分器上發(fā)生多級(jí)變化。若已設(shè)置超馳低位控制字（ %Ref+14） 至 1，緊接的 4 位控制字必須設(shè)置為控制 PID 模塊輸入觸點(diǎn) ， 內(nèi)部 SP 和 PV必須設(shè)置。這是因?yàn)橛脩粢寻?PID 模塊控制從梯形邏輯狀態(tài)撤出。 22 第 5 章 監(jiān)控軟件 及組態(tài)設(shè)計(jì) 監(jiān)控軟件 CIMPLICITY HMI 簡(jiǎn) 介 GE Fanuc 是美國(guó)第一批在滿足了由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織指定的最全面最嚴(yán)格的所有I