西门子PLC授权总经销商 6GK7542-6UX00-0XE0 通信处理器 CP 1542SP-1 S7-1500
6GK7542-6UX00-0XE0
通信处理器 CP 1542SP-1，用于连接 SIMATIC S7-ET 200SP 到 工业以太网； 开放式 IE 通信(TCP/IP，ISO-on-TCP，UDP）， PG/OP，S7 路由，IP-Broadcast/Multicast，SNMPV1， DHCP，电子邮件，IPV4/IPV6， 时间同步通过NTP，网络服务器接入 上，需要总线适配器
采样时间脉冲发生器 采样时间脉冲发生器必须适合所调用的循环中断 OB 的时间节拍。 所建立脉冲的持续时间始终 是该值的整数倍。要获得足够**的调节值分辨率，应该应用以下关系： CYCLE_P ≤ PER_TM/50 *短脉冲/中断持续时间通过设定*短脉冲/中断持续时间，可避免执行器上的开或关时间过短。 小于 P_B_TM 的脉冲 将被抑制。 建议值 P_B_TM ≤0.1 × PER_TM。 周期持续时间 周期持续时间不应超过确定的控制器积分时间 (TI) 的 20%： PER_TM ≤ TI/5参数 CYCLE_P、CYCLE 和 PER_TM 的作用示例： 周期持续时间 PER_TM = 10 s 采样时间 PID 算法CYCLE = 1 s 采样时间脉冲发生器 CYCLE_P = 100 ms。 每秒钟出现一个新调节值，每 100 ms将调节值与先前输出的脉冲长度和中断长度比较一次。 • 如果输出脉冲，则存在 2 种可能： –计算的调节值大于先前的脉冲长度/PER_TM。 这时脉冲延长。 – 计算的调节值小于等于先前的脉冲长度/PER_TM。这时将不输出脉冲信号。 • 如果不输出脉冲，也存在 2 种可能： – 值（100 % -计算的调节值）大于先前的中断长度/PER_TM。 这时中断延长。 – 值（100 % -计算的调节值）小于等于先前的中断长度/PER_TM。 这时将输出脉冲信 号。 173 使用 PID 的基本功能 8.3TCONT_CP PID 控制 功能手册, 11/2022, A5E35300232-AF 参见 TCONT_CP 的工作模式 (页363) 脉冲发生器的工作原理 (页 370) 8.3.3 调试 TCONT_CP 8.3.3.1 TCONT_CP 优化 应用可能性适用于过程类型 I 的加热或冷却过程的控制器优化。 但对于更**别的过程，如过程类型 II 或 III，您可以使用块。会自动确定并设置 PI/PID 参数。 该控制器的设计目的是达到**破坏行为。由此产生的“精 确”参数导致设定值跳跃高度超调跳跃高度的10% 到 40%。 控制器优化阶段 要进行控制器优化，会经历下列各个阶段，您可以在参数 PHASE 中读取这些阶段。 PHASE =0 未执行任何调节。TCONT_CP 在自动模式或手动模式下工作。 PHASE = 0 期间，您可以确保受控系统满足优化要求。优化结束时，TCONT_CP 重新更改为 PHASE = 0。 PHASE = 1 TCONT_CP正准备优化。只有在满足优化要求时，才启动 PHASE = 1。 PHASE = 1 期间，会确定以下值： • 过程值噪声NOISE_PV • 初始斜率 PVDT0 • 调节变量的平均值 • 采样时间 PID 算法 CYCLE • 采样时间脉冲发生器CYCLE_P PHASE = 2 在阶段 2 中，过程值尝试通过常量调节变量检测拐点。 此方法将防止由于过程变量噪声而过早地找到拐点。 使用脉冲控制器时，通过 N 次脉冲循环均分过程变量，然后提供给控制器阶段。 过程变量在 控制器阶段中会进一步均分：*初，此均分未激活；换句话说，均分始终在经过 1 个循环后 发生。 只要噪声超过某个特定级别，循环次数就会加倍。 174 PID 控制功能手册, 11/2022, A5E35300232-AF 使用 PID 的基本功能 8.3 TCONT_CP将计算噪声的周期和振幅。 估计周期期间，仅当梯度总是小于*大上升时，才会取消搜索拐 点并退出阶段 2。 而 TU 和 T_P_INF在实际拐点处计算。 但仅在满足以下两个条件时调节才会结束： 1. 过程值与拐点相距超过 2*NOISE_PV。 2. 过程值已超过拐点20%。 说明 使用设定值阶跃变化激发过程时，调节*迟在过程值超过设定值阶跃变化 (SP_INT-PV0) 的 75%时结束（请参见下文）。 PHASE = 3, 4, 5 阶段 3、4 和 5 每个阶段持续 1 个周期。 在阶段 3中，计算优化和过程参数之前会保存有效的 PI/PID 参数。 在阶段 4 中，会计算新 PI/PID 参数。 在阶段 5中，计算新的调节变量并给出受控系统。 PHASE = 7 会在阶段 7 中检查过程类型，因为在优化完之后 TCONT_CP会始终更改为自动模式。 当 LMN = LMN0 + 0.75*TUN_DLMN 作为调节变量时，自动模式启动。过程类型的测试使用*近重新 计算的控制器参数在自动模式下进行，并*晚在拐点之后的 0.35*TA（平衡时间）结束。 如果过程顺序严重偏离估计值，将重新计算控制器参数并使 STATUS_D 加 1；否则，控制器参数 保持不变。这时优化模式完成，TCONT_CP 返回到 PHASE = 0。 通过 STATUS_H 参数，可确认调节是否成 功完成。优化提前取消 在阶段 1、2 或 3 中，可通过重置 TUN_ON = FALSE 取消优化，无需计算新参数。 当 LMN =LMN0 + TUN_DLMN 时，控制器在自动模式下启动。 如果调节之前控制器处于手动模式，则 将输出旧的手动调节变量。如果通过设置 TUN_ON = FALSE，在阶段 4、5 或 7 取消调节，则在该阶段之前包含确定的受 控参数。 8.3.3.2优化要求 瞬态响应 该过程在发生时间延迟时必须具有稳定的渐近瞬态响应。 受控变量阶跃变化后，过程值必须保持为稳定状态。因此，这样可排除已显示出没有控制的 振荡响应的过程，以及没有进行恢复的过程（控制系统中的积分器）。 175 使用 PID 的基本功能8.3 TCONT_CP PID 控制 功能手册, 11/2022, A5E35300232-AF 警告这可能导致人员死亡、严重受伤或造成重大财产损失。 调节期间，参数 MAN_ON 无效。在此期间，输出值或过程值可能是非预期值，甚至是极 值。 输出值通过调节来定义。 要取消调节，首先必须设置 TUN_ON =FALSE。 这会使 MAN_ON 再次有效。 保证稳定的初始状态（阶段 0）如果由于控制器参数不正确等原因导致过程值低频振荡，则在启动调节之前必须将控制器置于 手动模式并等待振荡停止。 也可切换到“软”设置的PI 控制器（小回路增益、长积分时间）。 现在，必须等到达到稳定状态，也就是等到过程值和输出值达到稳态。 还允许过程值有渐近瞬态振荡或慢速漂移（稳定状态，请参见下图）。 输出值必须为常量或上下波动一个恒定平 均值。 说明请避免在马上要启动调节之前更改调节变量。 建立测试条件（例如，关闭烤箱门）时，可能 会在无意中更改调节变量！如果出现这种情况，则必须至少等到过程值再次具有处于稳定状 态的渐近瞬态振荡。 如果等到瞬态效应完全消失，则可以得到更好的控制器参数。176 PID 控制 功能手册, 11/2022, A5E35300232-AF 使用 PID 的基本功能 8.3 TCONT_CP下图解释了处于稳定状态的瞬态振荡： ᅲ䰙ؐ 䇗㡖ؐ 䇗㡖ؐ㛝ކ ᮴ᬜⱘ䴲〇ᗕ ᮴ᬜⱘޚ〇ᗕ 3+$6( 39 3+$6(〇ᅮⱘ〇ᗕՇDŽ W W 39 /01 /01 线性和操作范围 该过程响应在整个操作范围中必须是线性的。例如，聚集状态改变时，将发生非线性响应。 必须在操作范围的线性部分中进行调节。也就是说，在调节和正常控制操作期间，在该操作范围内的非线性影响必须特别微小。 但是，如果在新操作点附近重复进行调节，并且调节期间没有出现非线性影响，则可在操作点改 变时重新调节该过程。如果已知某个特定的静态非线性影响（例如，阀特性），始终建议使用折线对其进行补偿，从 而线性化该过程响应。 温度过程中的干扰诸如将热量传送到相邻区域的干扰必须不得过多影响整体温度过程。 例如，优化挤压机的区 域时，必须同时加热所有区域。 177 使用 PID的基本功能 8.3 TCONT_CP PID 控制 功能手册, 11/2022, A5E35300232-AF 8.3.3.3优化可能性 有以下几种调节方法： • 预调节 • **调节 • 在控制模式下手动**调节 预调节在此调节过程中，通过设定值跳跃从冷态向工作点靠近。 TUN_ON = TRUE 时，可以建立调节准备状态。 控制器从PHASE = 0 切换至 PHASE = 1。 ᢤ⚍ ⢊ᗕދ ⛁⢊ᗕ˄䖤㸠˅ e& /01781B'/01 3+$6( 3+$6( 3+$6( 3+$6( 3+$6( W W 39 63 /01 781B21通过设定值更改（跳转阶段 1 -> 2）激活调节受控变量 (LMN0 + TUN_DLMN)。 设定值在达到拐点之前不会生效（达到此点之前，无法启用自动模式）。 用户负责根据允许的过程值变化来定义输出激发增量 (TUN_DLMN)。必须根据预期的过程值 变化设置 TUN_DLMN 的符号（考虑控制操作时的方向）。 设定值阶跃变化和 TUN_DLMN必须恰当地匹配。 如果 TUN_DLMN 的值过高，则存在设定值 阶跃变化达到 75% 之前找不到拐点的风险。尽管如此，TUN_DLMN 必须足够高，以确保过程值至少达到设定值阶跃变化的 22 %。 否则， 过程将保持为调节模式（阶段2）。
解决方法： 在拐点搜索期间减小设定值。 说明 如果过程极慢，建议您在调节期间指定略微低于期望操作点的目标设定值，并密切监视状态位和 PV（超调风险）。 仅在线性范围内调节： 特定过程（例如，锌或镁冶炼炉）的信号将通过操作范围附近的非线性区域（聚集状态改 变）。通过选择适当的设定值阶跃变化，可将调节限制在线性范围之内。 当过程值超过设定值阶跃 变化 (SP_INT-PV0) 的 75%时，调节将结束。 同时，应将 TUN_DLMN 减小到可保证设定值阶跃变化达到 75% 之前能够发现拐点的范围。 **调节在此调节过程中，通过输出值跳跃激活设定值恒定不变的过程。 W W W r& 䖤㸠䇗㡖ؐ 䖤㸠ᅲ䰙ؐ ࡼ㞾 ԡ ᢤ⚍ /01781B21 781B67 39 781B'/01 63 3+$6( 3+$6( 3+$6( 3+$6( 3+$6( /01通过设置启动位 TUN_ST（从阶段 1 -> 2 的跳转）激活调节受控变量 (LMN0 + TUN_DLMN)。修改设定值时，新值在达到拐点之前不会生效（达到此点之前无法启用自动模式）。 179 使用 PID 的基本功能 8.3 TCONT_CPPID 控制 功能手册, 11/2022, A5E35300232-AF 用户负责根据允许的过程值变化来定义输出激发增量(TUN_DLMN)。 必须根据预期的过程值 变化设置 TUN_DLMN 的符号（考虑控制操作时的方向）。 注意 通过 TUN_ST激发过程时，安全性不会小于 75%。调节会在达到拐点时结束。 但是，在噪声 过程中可能会显著超过拐点。 在控制模式下手动**调节可以采用以下措施以实现无超调的设定值响应： • 调整控制区 • 优化命令操作 • 控制参数的衰减 • 修改控制参数 8.3.3.4调谐结果 STATUS_H 的左侧数字显示调节状态 STATUS_H 结果 0 默认值，即（尚）未找到新的控制器参数。 10000找到适合的控制参数。 2xxxx 已通过估计值找到控制参数；请检查控制响应或检查 STATUS_H 诊断消息并重复 控制器调节。3xxxx 发生一个操作员错误；请检查 STATUS_H 诊断消息并重复控制器调节。 CYCLE 和 CYCLE_P 采样时间已在阶段1 中检查。 以下控制器参数在 TCONT_CP 中进行更新： • P（比例 GAIN） • I（积分时间 TI） • D（微分时间TD） • 比例作用的权重 PFAC_SP • 系数 DT1 (D_F) • 控制区打开/关闭 CONZ_ON • 控制区宽度CON_ZONE 仅在过程类型适合（过程类型 I 和 II）并使用了 PID 控制器时才会激活控制区 (CONZ_ON =TRUE)。 根据 PID_ON，使用 PI 或 PID 控制器来执行控制。 旧的控制器参数已保存，并且可以使用 UNDO_PAR恢复。另外还在 PI_CON 和 PID_CON 结构中保存了一个 PI 参数记录和一个 PID 参 数记录。 也可以随后使用LOAD_PID 并适当设置 PID_ON，在调节的 PI 或 PID 参数之间进行切 换。 180 PID 控制 功能手册,11/2022, A5E35300232-AF 使用 PID 的基本功能 8.3 TCONT_CP 8.3.3.5控制器通道的并行调谐 相邻区域（强热耦合） 如果两个或更多控制器正在费力地控制温度（换言之，存在采用强热耦合的两个加热器和两个测量过程值），请按以下步骤进行操作： 1. 以 OR 连接两个输出 。 2. 每个 TUN_KEEP 输入与 OR元件的输出互连。 3. 通过同时指定设定值阶跃变化或同时设置 TUN_ST 来启动两个控制器。 以下示意图说明了控制器通道的并行调节。7&217B&3'%B7&217B&3 781B.((3 781B.((3 4781B5814781B581 7&217B&3'%B7&217B&3 ุ 优点： 两个控制器将输出 LMN0 +TUN_DLMN，直到它们同时离开阶段 2。这将防止首先完成调节的 控制器由于受控变量中的更改而窜改另一个控制器的调节结果。 注意设定值阶跃变化达到 75% 时会导致退出阶段 2 和重置输出 。 但是，自动模式直 到 TUN_KEEP 也为 0时才会启动。 相邻区域（弱热耦合） 一般来说，应执行调节以反映随后操作控制器的方式。 如果在生产期间各区域同时操作（以便保持区域之间的温度差），则调节期间相邻区域的温度应该相应地提高。调节开始时温度中的差值不相关，因为它们会通过初始加热得到补偿（-> 初始上升 = 0）。 8.3.3.6 故障说明和更正措施补偿操作员错误 操作员错误 STATUS 和操作 注释 同时设置了 TUN_ON 和设定值阶 跃变化或 TUN_ST 跳转至阶段1；但未启动调 节。 • SP_INT = SPold 或 • TUN_ST = FALSE 设定值更改被取消。 这将阻止控制器稳定到新设定值以及不必要地离开稳 定操作点。 181 使用 PID 的基本功能 8.3 TCONT_CP PID 控制 功能手册,11/2022, A5E35300232-AF 操作员错误 STATUS 和操作 注释 有效 TUN_DLMN < 5%（阶段1 结 束） STATUS_H = 30002 • 跳转至阶段 0 • TUN_ON = FALSE • SP = SPold调节被取消。 设定值更改被取消。 这将阻止控制器 稳定到新设定值以及不必要地离开稳 定操作点。未达到拐点（仅当通过设定值阶跃变化被激发时） 调节*迟在过程值超过设定值阶跃变化 (SP_INT-PV0) 的 75% 时结束。 将在STATUS_H (2xx2x) 中发送“未达到拐点”信号。 始终应用当前有效的设定值。 通过减少设定值，可以尽快结束调节功能。在典型温度过程中，在设定值阶跃变化的 75% 处取消调节通常足以防止超调。 但是会出现警 告，尤其是在有较大延迟的过程中（TU/TA> 0.1，过程类型 III）。 如果受控变量激发与设定 值阶跃变更相比过强，过程值可能严重超调（因子*高为 3）。在更高阶的过程中，如果在达到设定值阶跃变化的 75% 之后仍远未达到拐点，则将会有显著 的超调量。 此外，控制器参数过于严格。在这种情况下，应减少控制器参数或重复尝试。 以下示意图说明了激发过强时过程变量的超调量（过程类型 III）： ⢊ᗕދ ⛁⢊ᗕ˄䖤㸠˅Ңᬍⱘ/01ᕫߎⱘ39 ᢤ⚍ e& 3+$6( 3+$6( 3+$6( 3+$6( 3+$6( 781B'/01 /01781B21 W W 63 39 63 /01 /01781B'/01在典型温度过程中，根据控制器参数在达到拐点之前快速取消无关紧要。 如果重复尝试，请减小 TUN_DLMN 或增加设定值阶跃变化。原理： 用于调节的受控变量值必须适合设定值阶跃变化。 估计延迟时间或顺序时出错 未正确获取延迟时间（STATUS_H = 2x1xx或 2x3xx）或顺序（STATUS_H = 21xxx 或 22xxx）。 将使用会产生非**控制器参数的估计值继续进行操作。182 PID 控制 功能手册, 11/2022, A5E35300232-AF 使用 PID 的基本功能 8.3 TCONT_CP重复调节程序并确保过程值不受干扰。 说明 仅 PT1 过程的特殊情况也由 STATUS_H = 2x1xx (TU <=3*CYCLE) 表示。 在这种情况下，不必 再重复尝试。 如果控制发生振荡，则减少控制器参数。 测量信号的质量（测量噪声、低频干扰）测量噪声或低频干扰可使调节结果失真。 请注意以下几点： • 如果遇到测量噪声，请将采样频率设置得更高而不是更低。在一个噪声周期期间，应至少 采样两次过程值。 在脉冲模式下，积分平均值过滤会有帮助。 但是，这是假设过程变量 PV在快速脉冲周期中传送给指令的情况。 噪声级别不应超过有用信号变化的 5%。 • 高频干扰不能通过 TCONT_CP过滤掉。应尽早在测量传感器中过滤此干扰，以防止混淆效 应。 以下示意图说明了采样时间过长时的混淆效应： W ; •对于低频干扰，确保足够高的采样率则相对简单。 但是，TCONT_CP 必须随后通过在平均 值过滤中产生较大间隔来生成统一的测量信号。平均值过滤必须至少扩展超过两个噪声周 期。 在块内部，这会迅速导致更长的采样时间，因此会对调节的精度产生不利