Điều khiển PID trên Siemens PLC - PID_Compact

PID là gì đã được giới thiệu cơ bản trong loạt bài control loop với từ khóa drive system, các bạn có thể xem qua trước. Trong phần này, chúng ta sẽ đi chi tiết hơn về áp dụng PID đối với PLC Siemens.

Step 7 cung cấp các lệnh PID sau cho CPU S7-1200 và S7-1500:

● Lệnh PID_Compact sử dụng trong hầu hết các trường hợp.

● Lệnh PID_3Step tối ưu trong trường hợp điều khiển van tuyến tính điều khiển lưu lượng, áp suất qua control valve, bơm lưu lượng, v.v....

● Lệnh PID_Temp cung cấp bộ điều khiển PID phổ quát cho phép xử lý yêu cầu cụ thể về điều khiển nhiệt độ.

Giá trị điều khiển PID:

● P (tỷ lệ): Khi được tính với thành phần "P", giá trị đầu ra tỷ lệ thuận đến sự khác biệt giữa giá trị đặt và giá trị thực (giá trị đầu vào).

● I (tích phân): Khi được tính với thành phần "I", giá trị đầu ra tăng theo tỷ lệ với quá trình của sự sai lệch giữa giá trị đặt và giá trị điều khiển (giá trị đầu vào) để điều chỉnh sai lệch.

● D (vi phân): Khi được tính với thành phần "D", giá trị đầu ra tăng như là một chức năng tăng tốc độ thay đổi của sự sai lệch giữa giá trị đặt và giá trị thực (giá trị đầu vào). Giá trị đầu ra được hiệu chỉnh nhằm đạt được giá trị đặt sớm nhất có thể.

Các bộ PID của Siemens tự nó đã thực hiện rất tốt chức năng điều chỉnh ở chế độ tự động nên người dùng chỉ cần quan tâm đến việc cài đặt và sử dụng sao cho hiệu quả nhất.

Các thao tác chính cần thực hiện cho việc cấu hình PID là chọn loại process ví dụ điều khiển nhiệt độ, áp suất, lưu lượng....

Hình bên dưới miêu tả các bước chon lệnh đưa vào cửa sổ lập trình và cài đặt các biến.

Bước kế tiếp là thực hiện cấu hình chi tiết các thông số cho bộ PID bằng cách bấm vào biểu tượng màu tím góc trên phải trong hình 2 bên trên. Lúc này, cửa sổ cài đặt sẽ hiện ra, tiến hành kiếm tra và cài đặt:

Kết quả chạy mô phỏng như hình:

Chi tiết quá trình thực hiện mô phỏng hàm PID_Compact theo các bước bên dưới:

Trang thiết bị cần để thực hiện:

- Một máy tính có cài phần mềm TIA portal phiên bản nào cũng được.

- Phần mềm PLCSIM hoặc PLC Sim Advanced.

- Tất cả đã được cài đặt và sẵn sàng làm việc.

Không cần PLC hay HMI thật.

Bước 1:

Tạo dự án mới, chọn PLC s7-1200 hoặc S7-1500 đều được

Bước 2: kích hoạt chế độ mô phỏng

Trong cửa sổ thư mục dự án bên trái, bấm phải chuột vào tên dự án (project1) và chon properties... như bên dưới:

Bước 3: kích hoạt chế độ mô phỏng

trong cửa sổ con hiện ra, bấm tab protection và tick chọn như trong hình.

Các bước này nhằm mục đích cho phép chế độ mô phỏng.

Bước 4: tạo OB30

Trong hình ở bước 2, bấm vào thư mục "Program blocks" và thực hiện các bước như hình bên dưới:

Sau khi bấm ok, một block hiện ra có tên OB30 như bên dưới vòng tròn số 1

Bước 5: Tạo một DB có tên PID bằng cách lập lại bước 4 như bên dưới:

Bước 5.1: tạo data trong DB PID

Nhấp đôi chuột vào DB đã tạo ở bước 5 và tiến hành cài đặt như hình:

Bước 6: Lập trình

Nhấp đôi chuột vào OB30 đã tạo ở bước 4, vào cửa sổ lập trình.

Sau đó bấm vào tab instruction bên tay phải, đi đến mục Technology và chọn PID control => Compact PID => kéo lệnh PID compact thả vào đường nằm ngang trong network1

Sau đó tiến hành cài các biến như tại vòng tròn 3

Bước 7: Cài đặt bộ PID

Tại vòng tròn 3 bước 6, nhấp chuột vào biểu tượng màu tím hình cái cổ áo, bên trái. Cửa sổ cài đặt hiện ra. Tiến hành cài đặt như hình:

Các mục bên dưới tạm thời để theo mặc định, không cần thay đổi.

Bước 8: chạy phần mềm tạo plc ảo.

nếu bạn làm trên PLC S7 1200, chọn PLCSIM, nếu là PLC S7-1500 chọn Advanced

Sau đó tiến hành tạo PLC mới => chạy PLC ảo lên (bước này giống như mở nguồn cho PLC thật vậy).

Bước 9: Download chương trình và chạy mô phỏng PLC

Trở lại cửa sổ chương trình ở bước 6. Bấm vào biểu tượng download và download chương trình. Sau đó bật chế độ mô phỏng.

Các bước download và mô phỏng có thể đọc ở bài config hoặc bài lập trình plc cơ bản

Bước 10: kích hoạt chương trình mô phỏng PID

Sau khi chương trình đã ở chế độ mô phỏng, bấm vào biểu tượng hình cái kiềm dưới vòng tròn sô 3 ở bước 6. Cửa sổ mô phỏng PID hiện ra, bấm các bước 1 và 2 như hình. sau đó thay đổi các giá trị tại 3 và 4 để xem kết quả (thay đổi online).