2-第一章 第三节 KMM可编程调节器

第三节KMM可编程调节器一、概述1、可编程调节器的特点1）据有较高的性价比。2）据有丰富的运算和控制功能。3）通用性强，使用方便。4）具有通信功能，便于系统扩展。5）可靠性高，维护方便。2、可编程调节器的基本构成主机部分模拟量输入通道开关量输入通道模拟量输出通道开关量输出通道键盘与显示部分通信部分模拟量输入开关量输入模拟量输出开关量输出输入通道输出通道3、PID控制算法不完全微分算式传递函数：位置型PID离散式：)111()()(sKTsTsTKsEsYDDDIP)1()]}1()([)()({)(*0nyneneTTieTTneKnyDDniISpTS为采样时间增量型PID离散式：)1()]1()([)(*nyneneTTKnyDDpDSDDTKTT*SDDDDTKTKT//)]2()1([)]}2()1(2)([)()]1()({[)(*nynyneneneTTneTTneneKnyDDDISp其中：二、KMM可编程调节器的组成1.主要指标1）为单回路可编程调节器；2）模拟量输入：1~5VDC，5点；3）模拟量输出：4~20mADC，1点；1~5VDC，3点；4）数字量输入：5点；5）数字量输出：4点；6）运算模块：45种。2、硬件组成由主机、输入通道、输出通道、键盘与显示（人机接口）及通信部分等组成。主机部分模拟量输入通道开关量输入通道模拟量输出通道开关量输出通道键盘与显示部分通信部分模拟量输入开关量输入模拟量输出开关量输出输入通道输出通道3、软件组成系统软件：由系统监控、输入处理、运算程序及输出处理等软件组成。用户程序：由用户自行编写的完成特定任务的程序。用户程序由输入处理、输出处理及各种运算模块组成。主要是指定输入、输出通道，指定输入处理功能，选择各种运算功能，并指定运算顺序。用户编程时，先按控制要求画出组态图，即各输入、输出及运算模块之间的连接关系图。然后依组态图填写数据表（编程），包括输入处理、输出处理、运算模块运算顺序及连接关系，以及运算时所需的各种参数等。调节器输入处理、运算处理和输出处理框图运算模块（45种）折线数据可变变量PID数据输入处理数据运算模块数据输出处理数据基本数据输入处理运算模块运算模块输出处理V/IAO1AO14~20mA1~5VDCAO2AO3DO1DO2DO3ARI1ARI2ARI3ARI4ARI5DI1DI2DI3DI41~5VDC运算模块运算模块三、KMM功能（一）输入处理KMM对其5个模拟量输入可选择如下几种处理：折线处理、温度补偿、压力补偿、开平方及数字滤波。TBL1TBL2TBL3DIGFILTTCOMPPCOMPAISQRTAIR1.折线处理（TBL）要点：1）提供3条折线供选择。2）每条折线最多10个折点，折点坐标为（X1、Y1，X2、Y2，……，X10、Y10）。3）折点数据填入表F004中。要求X00,Y00,且XnXn-1。4）折点数小于10时，最大折点Xn填入799.9%折线处理Y1X1X2Y2YnXnYn-1Xn-1XYF004折线处理数据表折点代码折线数据010203X轴X101X1010Y轴Y111Y1020F0042.温度补偿（T.COMP）补偿公式PctctPdd11C1为常数，其值为273C。补偿后的差压信号=设计温度+常数实际温度+常数实际差压信号3.压力补偿（P.COMP）补偿公式PcpcpPdd22C2为常数，其值为103.3kPa。补偿后的差压信号=实际压力+常数设计压力+常数实际差压信号4.开平方（SQRT）为差压法测量流量而设计的，具有小信号切除功能，即输入信号低于切除值时，将其输出置为0。切除值可在0～100%之间任意设置。5.数字滤波（DIGFILT）采用一阶滤波，即：输出=11+Ts输入时间常数T的范围为0.0～999.9sF002输入处理数据表项目代码设定范围代码模拟输入数据初值0102030405使用输入0、1011110小数点位置0、1、2、3021测量下限-9999～9999030.0测量上限-9999～999904100.0F002—分配输出端，由输出处理数据表F006指定。输出输出端代码连接的内部信号名称信号名代码模拟输出01AO1AO2AO3数值输出02DO1DO2DO3F006—（二）输出处理共45种，同时最多使用30个运算模块构成用户应用程序。运算模块基本约定H1H2名称nP1P2Un1）Un=f(H1,H2,P1,P2)输入可有１～4个，输出可使用或不使用。2）三种数据类型，百分型（○、P）、时间型（●、T）和开关型（、F）。n为序号，由用户自定义。（三）运算处理用户程序的主要内容之一就是规定各运算模块的运算次序及相互连接关系，具体由表F1来规定。某些运算模块运算时所需的参数，在编程时也须指定。参数分为百分型和时间型参数。系统提供了20个百分型参数存储器和5个时间型存储器。使用时，具体分配由表F005指定。1.PID运算模块（PID）H1为给定值(SP)端,H2为测量值(PV)端,P1为跟踪输入端,P2为跟踪控制端。当P2=ON时,U(n)=P1+△U(n)如果△U(n)=0，则U(n)=P1，即U(n)跟踪P1。当P2=OFF时,U(n)=U(n-1)+△U(n)此时,U(n-1)为前一次输出值,△U(n)为PID运算增量值。H1H2PIDnP1P2Un1）常规PID运算规律sKTsTDDD11PKsTKIP△UU1UP2P1(H2)(H1)SPPVEUDONOFF2）微分先行PID运算规律sKTsTDDD11PKsTKIP△UU1UP2P1(H2)(H1)SPPVEDUDONOFF3）PID运算模块结构（常规PID）RATIOBASPIDD/RDRL+GAPDEV.MSLSPHMSLMS高值监视设定值低值监视设定值偏差监视设定值偏差死区设定值积分高限设定值积分低限设定值P1跟踪输入输出变化率限制δTDTI比率偏置UH2H1（RSP）（PV）ORP2跟踪切换F003—PID数据表项目代码设定范围代码PID数据初值0102PID操作类型0、1010PV输入编号1~5021PV跟踪0、1031报警滞后0.0~100.0(%)041.0比例带0.0~799.9(%)05100.0积分时间0.00~99.99(min)061.00微分时间0.00~99.99(min)070.00积分下限-200.0~200.0(%)080.0F003—F003—PID数据表（续）项目代码设定范围代码PID数据初值0102积分上限-200.0~200.0(%)09100.0比率-699.9~799.9(%)10100.0偏值-699.9~799.9(%)110.0死区0.0~100.0(%)120.0输出变化率限制0.0~100.0(%)13100.0偏差报警0.0~100.0(%)1410.0报警下限-6.9~106.9(%)150.0报警上限-6.9~106.9(%)16100.02.手动操作模块（MAN）H1为A/C输入端,H2为跟踪输入端。自动方式（A）时，U=H1；跟踪方式（F）时，U=H2；手动方式（M）时，U=U+△MV。H1H2MANnUn输出增/减+△MVU（接AO1）A/CM控制方式切换跟踪切换H1H23.运行方式切换模块（MOD）MOD模块用于运行方式的自动切换。模块的四个输入均为开关量，输出无意义。H1=ON时,进入“跟踪”方式(F);H1=OFF时,恢复“跟踪”前方式;H2=ON时,进入“手动”方式(M);P1=ON时,进入“自动”方式(A);P2=ON时,进入“串级”方式(C);控制方式的优先级为：MACH1H2MODnP1P24.控制变量更改模块（PMD）PMD模块用于修改PID模块数据，以便实现变参数控制。PMD模块有两个，PMD1与PID1对应，PMD2与PID2对应。有三个输入，输出无意义。P1=ON时,可改变PID变量;P1=OFF时,不能改变PID变量;H1PMDnP1EXT.NO需更改的变量由EXT.NO确定。被改变变量的大小由H1控制。百分型变量由H1直接确定，时间型变量(如TI、TD）需转换:时间变量=0.2048*H1(min)5.超前/滞后模块（L/L）1）运算式H1L/LnP1P2Un)(11)(121SHSPSPSUP1P2时为超前；P1P2时为滞后。2）P1、P2限制P2Ts时，P2=Ts；P116P2时，P1=16P23）阶跃响应特性曲线P1P2P1P2ttH1U121HPP121HPP6.高、低值监视模块（HMS、LMS）1）高值监视（HMS）H1≧H2时，U=ONH1(H2-P2)时，U=OFFP2——滞后宽度H1HMSnP2UnH2H1H2P2ONOFF2）低值监视（LMS）H1H2时，U=ONH1≧(H2+P2)时，U=OFFP2——滞后宽度H1LMSnP2UnH2H1H2P2ONOFF7.变化率限制模块（DRL）DRL模块的功能是使输出变化率限制在规定范围内，以保证输出的平稳变化。其中，H1为输入，H2为正向变化率限制值（%/分），P1为负向变化率限制值（%/分），U为输出。H1DRLnP1UnH2输出增大时，变化率不超H2限制值。输出减小时，变化率不超P1限制值。每个运算周期内，正向限制值=H2*运算周期，负向限制值=P1*运算周期。8.两点切换模块（SW）SW模块的功能是根据需要选择输入。其中，H1、H2为输入，P1为选择控制开关量，U为输出。选择规则：P1=OFF时，U=H1；P1=ON时，U=H2；若将U接至H1端，则当P1=OFF时，U保持H2值不变。H1SWnP1UnH29.计时脉冲模块（TIM）TIM模块的功能是根据需要产生脉冲输出。其中，H1为控制开关，P1为脉冲周期，U为脉冲输出。规则：H1=OFF时，U=OFF；H1=ON时，每隔P1分钟发一脉冲，脉冲宽度为运算周期。H1TIMnP1UnP1H1U10.斜坡信号发生器模块（RMP）H1RMPnP1UnH2斜坡上升速率为：min)/(%601001PH1、H2为控制开关，P1为斜坡上升速率，U为输出。规则：H1=OFF时，U=0%；H1=ON，且H2=OFF时，U按P1规定速率上升。输出达到799.9%时，自动回到0.0%。H2=ON时，输出保持不变。RMP输出特性：H1UH2799.9%tOFFOFFONONmin)/(%601001P11.脉冲宽度调制模块（PWM）PWM模块规则：在P1周期内，输出为“ON”的时间tON（即脉冲宽度）占P1的百分比与输入H1成正比，即H1PWMnP1Un11%100HPtON当H1≤0%时，%0%1001PtON当H1100%时，%100%1001PtONPWM输出特性：H1100%tOFFtON60%40%20%UP112.折线模块（TBL1～3、TBR1～3）TBLnUnH1TBRnUnH1TBL为由X求Y，TBR为由Y求X。折线共3条，每条折线10个折点，折点由F004折线处理数据表决定。1.控制类型控制类型分为四种：0型、1型、2型和3型。1）0型：单PID，内给定。LSP1PID1+H2H1P1AMU（四）控制类型及无扰动切换2）1型：单PID，可内、外给定切换。LSP1PID1+H2H1P1A/CMURSP1AC3）2型：双PID，固定串级。H2（PV2）H1PID2+P1A/CMURSP1CP1LSP1PID1+H2（PV1）H1AMUPID1为主环控制器，PID2为副环控制器。副环控制器给定值固定为主环输出。4）3型：双PID串级，副环可内、外给定切换。H2（PV2）H1LSP2PID2+P1A