So implementieren Sie eine PID-Schleife auf einer Micro800-SPS für eine präzise Prozesssteuerung

PID-Schleifen werden in der Prozessindustrie eingesetzt, um Sollwerte wie Temperatur, Druck und Füllstand innerhalb von Grenzen zu halten.

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Wenn Sie mit dem Konzept einer PID-Schleife noch nicht vertraut sind, können Sie in unserem Blogbeitrag „PID-Regler erklärt“ mehr darüber erfahren.

In diesem Artikel zeige ich Ihnen, wie Sie mit Connected Components Workbench einen PID-Regelkreis in einer Micro800-SPS implementieren und wie der PID-Regelkreis den Füllstand in einem Tank regelt.

Programmieren Sie die PID-Schleife

Wechseln wir zur Connected Components Workbench, um unsere PID-Schleife einzurichten.

In Connected Components Workbench erstelle ich ein neues Projekt, indem ich auf Datei> Neu klicke.

Im Dialog „Neues Projekt“ gebe ich dem Projekt einen Namen und gebe an, wo auf meinem Computer es gespeichert werden soll. Abschließend klicke ich auf Erstellen, um das Projekt zu erstellen.

Im Dialogfeld „Gerät hinzufügen“ wähle ich eine 2080-LC50-48QWB-SIM-SPS aus und klicke auf „Auswählen“, um sie meiner Auswahl hinzuzufügen. Dann klicke ich auf „Zum Projekt hinzufügen“, um meine Auswahl zum Projekt hinzuzufügen.

Im Projektorganisator doppelklicke ich auf „Globale Variablen“, um die Tabelle „Globale Variablen“ zu öffnen, und deklariere dann die Variablen, die ich in dieser Demo verwenden werde.

Sobald die Variablen deklariert sind, schließe ich die Tabelle „Globale Variablen“.

Dann klicke ich mit der rechten Maustaste auf „Programme“ und wähle „Hinzufügen“> „Neues FBD:Funktionsblockdiagramm“, um dem Projekt ein Programm hinzuzufügen.

Ich doppelklicke auf das neue Programm, um es zu öffnen, ziehe einen Anweisungsblock aus der Toolbox auf der rechten Seite und lege ihn auf der Leinwand ab.

Ich doppelklicke auf den Anweisungsblock, um das Dialogfeld „Anweisungsblockauswahl“ zu öffnen und nach PID zu suchen. Aus den Suchergebnissen wähle ich den PID-Befehlsblock aus und klicke auf „OK“, um ihn dem Projekt hinzuzufügen.

Ich parametrisiere die Schnittstelle der Anweisung wie hier gezeigt und setze jede der Verstärkungen in der Variable „Gains“ auf 1.

Nachdem ich die Anweisung konfiguriert habe, doppelklicke ich im Projektorganisator auf den Controller und öffne die Registerkarte „Interrupts“. Auf dieser Registerkarte klicke ich auf „Hinzufügen“, um einen Interrupt hinzuzufügen.

Ich habe den Interrupt-Typ auf STI und das Programm auf Prog1 eingestellt. Dann klicke ich auf das Kontrollkästchen „Auto Start“ und konfiguriere den Interrupt so, dass er alle 100 Millisekunden ausgeführt wird.

Abschließend klicke ich auf OK, um die Konfiguration zu speichern.

Nachdem unser Projekt nun konfiguriert ist, können wir einen Trend einrichten, um zu sehen, wie die PID-Schleife funktioniert.

Konfigurieren Sie einen Trend

In Connected Components Workbench können Sie Trends verwenden, um die Werte von Variablen im Zeitverlauf zu überwachen. Wenn Sie Connected Components Workbench Version 22 verwenden, müssen Sie das Trends-Tool installieren, bevor Sie Trends in Connected Components Workbench verwenden können.

Um einen Trend zu konfigurieren, aktiviere ich die Registerkarte „Trends“ im Projektorganisator und klicke auf „Trend hinzufügen“.

Dann klicke ich auf die Plus-Schaltfläche, um einen Trace hinzuzufügen, bei dem es sich um eine zu überwachende Variable handelt.

Im sich öffnenden Dialog wähle ich FLOAT_OUT_0, FLOAT_IN_0 und Setpoint als zu verfolgende Variablen aus und klicke auf „Hinzufügen“, um sie dem Trend hinzuzufügen.

Ich klicke auf OK, um die Konfiguration zu speichern.

Auf der Seite „Trend“ klicke ich auf das Einstellungssymbol in der unteren rechten Ecke und ändere die Y-Achsen-Konfiguration von „Gestapelt“ in „Überlagert“.

Jetzt können wir das Projekt testen und sehen, wie diese PID-Schleife einen realen Prozess steuern würde.

Testen Sie die PID-Schleife

Um diese PID-Schleife zu testen, lade ich das Projekt auf den Micro800-Simulator herunter und versetze den Simulator in den Run-Modus.

Als nächstes öffne ich die Level Control-Szene in Factory IO.

Wenn die Szene geöffnet ist, öffne ich die Treiberkonfiguration, indem ich auf Datei und dann auf Treiber klicke. Im Dropdown-Menü wähle ich den Allen-Bradley Micro800-Treiber aus und klicke auf „Konfiguration“, um das Fenster „Treiberkonfiguration“ zu öffnen.

In diesem Fenster stelle ich die Host-IP-Adresse so ein, dass sie mit der IP-Adresse des Micro800-Simulators übereinstimmt.

Nachdem die Konfiguration abgeschlossen ist, klicke ich auf den Zurück-Pfeil, um zur Treiberkonfiguration zurückzukehren, und klicke auf „Verbinden“. Das grüne Häkchen zeigt an, dass die Szene jetzt mit dem Micro800-Simulator verbunden ist.

Ich schließe das Fenster „Treiberkonfiguration“ und führe die Szene aus, indem ich auf das Wiedergabesymbol drücke.

Der Tank beginnt sich zu füllen und ich öffne das Ablassventil leicht, damit etwas Wasser aus dem Tank fließen kann.

In Connected Components Workbench öffne ich den Trend und klicke auf das Wiedergabesymbol, um die Ausführung zu starten. An diesem Trend können Sie erkennen, dass der PID-Regelkreis das Füllventil anpasst, um zu versuchen, den Zielsollwert beizubehalten.

Zusammenfassung

In diesem Artikel haben wir gelernt, wie man eine PID-Schleife in einer Micro800-SPS konfiguriert, wie man einen Trend zur Überwachung einer PID-Schleife verwendet und wie eine PID-Schleife einen realen Prozess mithilfe von Factory IO steuern würde.

In dieser Demo haben wir willkürliche Verstärkungen verwendet. In einem realen Prozess würden wir Zeit damit verbringen, den PID zu optimieren, um sicherzustellen, dass er gut funktioniert. Da Tuning ein komplexes Thema ist, ist es leider nicht Gegenstand dieses Artikels. Wir behandeln die Verwendung der automatischen Optimierung zur Abstimmung von PID-Schleifen im PID-Kurs mit Micro800-SPS.

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