Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры автоматики и компьютерных систем автф «17» (стр. 2 из 2)
3 ПИД-регулятор
В качестве объекта управления (ОУ) выбирается модель, набранная на аналоговом вычислительном комплексе АВК-6. Структурная схема данной системы автоматического управления отображена на рисунке 3.
 |
Управление объектом осуществляется по ПИД-закону. Уравнение ПИД-регулятора имеет вид:
(1)
4 Программа регулирования
Создадим программу, реализующую ПИД-регулирование лабораторным комплексом. Для этого запускаем приложение ISaGRAF (рис.4).
Рис. 4 – Окно приложения ПРОЕКТЫ
Создадим новый проект с помощью меню ФАЙЛ/НОВЫЙ или используя сочетания клавиш CTRL+N. В результате, в появившемся окне введите имя своего проекта, например PID_ST. После этого ваш проект появился в списке ПРОЕКТОВ. Нажав дважды ЛК на проекте, появится окно ПРОГРАММЫ, в котором необходимо создать две программы (на языке ST и FBD, соответственно PIDREGUL и IN_OUT), используя меню ФАЙЛ/НОВЫЙ (рис.5). Программу IN_OUT будем использовать для ввода-вывода аналоговых сигналов с АВК-6, а в программе PIDREGUL опишем уравнение ПИД-регулятора.
Рисунок 5 – Окно создания нового проекта
Теперь откройте программу IN_OUT, нажав дважды ЛК по ее имени. Появится рабочая область, где и будем создавать нашу программу. Прежде чем выберем какие-либо блоки, опишем в СЛОВАРЕ все переменные согласно таблице 1, которые пригодятся нам в процессе программирования.
Выберите в панели управления функциональный блок ввода-вывода аналоговых сигналов (craio). Вставьте необходимые переменные и соедините их с блоком как показано на рисунке 6.
Таблица 1 - Описание переменных.
| Имя переменной | Тип данных | Атрибуты/Тип | Формат | Начальное значение |
| phys1 | Булевые | константа | false | |
| Co | внутренняя | false | ||
| Czb | константа | false | ||
| Czm | константа | false | ||
| Cbeg | константа | false | ||
| Cp | внутренняя | false | ||
| Cres | внутренняя | false | ||
| adr | Целые – действительные | константа | целая | 230 |
| Xin | внутренняя | вещественная | 0 | |
| Yout | внутренняя | вещественная | 0 | |
| e | внутренняя | вещественная | 0 | |
| Xzdn | внутренняя | вещественная | 20 | |
| Td | внутренняя | вещественная | 0 | |
| km | константа | вещественная | 1 | |
| Xmax | константа | вещественная | 500000 | |
| Ximin | константа | вещественная | -500000 | |
| Xbeg | константа | вещественная | 0 | |
| Xpor | константа | вещественная | 100000 | |
| Ti | внутренняя | вещественная | 0,05 | |
| Ydif | внутренняя | вещественная | 0 | |
| Yint | внутренняя | вещественная | 0 | |
| Kp | внутренняя | вещественная | 0,5 | |
| INPUT | внутренняя | вещественная | 0 | |
| differ | FB экземпляры | dif | ||
| integrir | integer |
Рис. 6 – Реализация ввода-вывода аналоговых сигналов
Сохраните программу и закройте. Теперь необходимо установить связь нашей программы с контроллером. Для этого заходим в меню ОПЦИИ/ОПЦИИ КОМПИЛЯТОРА (рис.7) и устанавливаем метку напротив TIC code for Intel. Затем открываем окно ISaGRAF-ПРОГРАММЫ, заходим в меню ОТЛАДКА/УСТАНОВЛЕНИЕ СВЯЗЕЙ. Устанавливаем коммуникационный порт ETHERNET, а в УСТАНОВКЕ прописываем адрес 192.168.0.11 (адрес контроллера); номер порта 1100.
Рис. 7 – Опции компилятора
Проверьте программу на отсутствие ошибок. Для этого откройте окно ISaGRAF-ПРОГРАММЫ и зайдите в меню СОЗДАТЬ/СОЗДАТЬ КОД ПРИЛОЖЕНИЯ. При наличии ошибок исправьте их и проверьте программу заново.
Теперь откройте программу PIDREGUL. Опишем в ней на языке ST уравнение ПИД-регулятора.
Согласно уравнению (1), нам потребуются блоки INT и DIF. В СЛОВАРЕ они описаны как differ и integrir. Ошибка регулирования определяется как разность между заданным и текущим значениями сигнала:
Xin:=INPUT;
e:=Xzdn-Xin;
Вызовем блок DIF:
differ(e, km, Td, Co); (при вызове блоков в скобках указываются все входные
параметры)
Ydif:= differ.Y; (переменной Ydif присваивается значение выходного сигнала
блока DIF)
Вызовем блок INT:
integrir(x, Ti, Cbeg, Xbeg, Xmax, Xmin, Xpor, Czb, Czm);
Yint:= integrir.Y;
В итоге получим следующее уравнение ПИД-регулятора:
Yout:= Kp*(e+Yint+Ydif);
Общий вид программы представлен на рисунке 8.
Закройте программу, предварительно сохранив все изменения, проверьте ее на отсутствие ошибок. Теперь программа регулирования готова к загрузке в контроллер. Запустите отладчик с помощью ФАЙЛ/ОТЛАДКА или кнопкой
на панели управления, при этом на экране появится окно отладчика. 
Рис. 8 – Окно программы PIDREGUL
Для наглядного отображения процесса регулирования необходимо воспользоваться приложением ПРОЖЕКТОР (Окно ОТЛАДЧИКА/меню ИНСТРУМЕНТЫ/ПРОЖЕКТОР). Появится окно ПРОЖЕКТОРА. Здесь входим в меню ВСТАВИТЬ/КРИВАЯ или используем кнопку
из панели инструментов. Появится окно СТИЛЬ СИМВОЛА. В нем выберете ИМЯ – Xzdn, ЗАГОЛОВОК – Имя+значение, скорректируйте МАСШТАБ в единицы изменения сигнала. Таким же образом добавьте кривые сигналов Xin, Pomexa, Pomexa2. Изменяя входное воздействие (с АВК-6), вы увидите работу ПИД-регулятора (рис. 9).5 Задание на лабораторную работу
1) Изучить структурную схему лабораторного комплекса.
2) Собрать модель объекта управления 1-5 порядка (по заданию преподавателя) на АВК-6.
Рис. 9 – Прожектор
3) Следуя пункту 3 данного пособия, создайте программу регулирования лабораторным комплексом.
4) Организуйте сигнализацию по ограничению входного сигнала на максимальное и минимальное значения.
5) Добавьте к входному сигналу импульсную (блок Blink или любой другой генератор импульсных сигналов) или синусоидальную (блок Sin_Gen) помеху по указанию преподавателя. Для преобразования импульсного сигнала в действительный используйте блок Real. При необходимости воспользуйтесь СПРАВКОЙ. Не забудьте добавить графики помех в ПРОЖЕКТОР.
6) Изменяя возмущающее воздействие путем изменения коэффициента передачи одного из звеньев, обеспечьте реализацию переходного процесса и исследуйте работу системы с ПИД-регулятором.
6 Контрольные вопросы
1) Что входит в состав лабораторного комплекса?
2) Что используется в качестве объекта управления?
3) Напишите уравнение ПИД-регулятора, поясните все его составляющие.
4) Каким образом можно воспользоваться существующими в библиотеке ISaGRAF функциональными блоками при составлении программы на языке ST?
5) Для чего предназначено приложение «ПРОЖЕКТОР» в системе ISaGRAF?
Учебное издание
Скороспешкин Владимир Николаевич
Аврамчук Валерий Степанович
СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НА БАЗЕ КОНТРОЛЛЕРА КРОСС 500
Методические указания к выполнению лабораторной работы № 5 по курсу «Основы автоматизации производственных процессов» для студентов, обучающихся по специальности 130501 - «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ» и 130503 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторожде-ний»
| Подписано к печати 21.01.2004. Формат 60х84/16. Бумага «Снегурочка». Печать Xerox. Усл. печ. л. 1,68. Уч.-изд. л. 1,53. Заказ . Тираж 100 экз. | ||
 | Томский политехнический университет Система менеджмента качества Томского политехнического университета сертифицирована NATIONAL QUALITY ASSURANCE по стандарту ISO 9001:2000 |  |
 . 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30. | ||