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羅克韋爾(AB)PLC講解,串級PID控制政策的HMI元件

關于這個實驗

在羅克韋爾自動化的基于過程自動化系統架構的內建架構中,控制政策的定義不限于控制器。除過程自動化控制器邏輯之外,在HMI或者操作員界面中可能存在全面控制政策的相關部件。其它像曆史資料收集,或是來自高層自動化級的先進監管級的控制互動也同樣看作是全部控制政策的一部分。所有這些均利用通訊網絡,使用系統資源,影響系統的總性能。

要從工程師工作站完成該串級PID政策的組态,我們将使用FactoryTalk View Studio–Site Edition組态HMI 顯示畫面。

FactoryTalk ViewSE用戶端提供運作時的操作員界面環境來測試顯示畫面和相關的控制器邏輯。

在這個實驗中,您會:

• 打開一個現有的FactoryTalk ViewSE過程項目環境

• 建立全局對象用于過程顯示畫面

• 使用全局對象和FactoryTalk ViewSE标準過程面闆修改HMI項目顯示畫面

• 使用FactoryTalk ViewSE用戶端練習和自動調整串級PIDE對

建立一個新的全局對象

既然已經建立了串級和仿真程式,我們需要為控制政策增加操作員界面部件。設定FactoryTalk View SE應用中的顯示畫面以及PIDE回路的監控和調節。為了監控相應的資料,我們将使用FactoryTalk View SE的全局對象特性。

下面配置我們控制政策的HMI部件

1.從計算機桌面上,輕按兩下FactoryTalk View Studio圖示。

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應用程式類型選擇對話框會出現

2. 選擇Site Edition (Local) 應用類型,然後單擊Continue 。

3. 單擊 Open ,打開 PAC_Reactor_Lab 應用,并等待應用完全打開。

全局對象

FactoryTalk View Enterprise ver5.0 (CPR9)中的全局對象已被更新。建立全局對象(或者對象組)後,您可以在整個應用中的标準顯示畫面上使用。當您把一個全局對象複制到标準圖形顯示畫面中時,副本被稱為參考對象。原來的全局對象(在全局對象檔案夾裡)就成為副本的基本對象。參考對象具有特殊的性質,使他們能連接配接到原來的基本對象。當您修改了基本對象的屬性,對應的改變也複制到所有與基本對象相連的參考對象中去。

過程 注意事項

為了有助于減少程式開發時間,過程面闆作為FactoryTalk View Site Edition的一部分被提供。對于每個面闆顯示畫面,都有一個正常顯示畫面(.gfx)和全局對象顯示畫面(.ggfx),全局對象中包含用于面闆的基本對象。這有助于您隻需較少的工作量就可以啟動應用并運作。已經建立的面闆支援以下的過程指令:報警,增強型選擇, 累加器,Ramp/Soak, 離散2态裝置,離散3态裝置,Phase Manager和增強型PID。

4. 轉到浏覽器視窗,輕按兩下Graphics檔案夾下的Global Objects檔案夾,可以看到項目中已經建立的目前全局對象。

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注意:所有以“Logix_XXX”開頭的對象都作為FactoryTalk View的一部分被提供。這個應用軟體裡隻建立了Display Blocks。讓我們看一下哪些已經建立

5.最大化FactoryTalk View SE 應用視窗,以檢視完整的顯示畫面。

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6. 輕按兩下全局對象顯示塊,打開顯示畫面。

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這些對象已經作為基本對象集中存放,像參考對象一樣可用于顯示畫面檔案夾裡的其它圖形顯示畫面。當在這裡修改它們後,相應的改變也會反映在參考對象裡。

除了一些閥門對象之外,很多顯示畫面面闆還用于壓力回路、總和、流量和%顯示。我們需要建立一個面闆用于溫度回路。讓我們在已完成工作的基礎上,做一些小的改變重新使用現有的面闆。

7.通過選擇壓力控制器面闆對象,然後點選工具欄裡的Duplicate按鈕,複制現有的壓力控制器面闆對象。

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8. 向上拖動新的控制器對象面闆,使其不覆寫在原來對象上,然後右擊新複制的面闆。

9. 從這個菜單中選擇Object Explorer。

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對象浏覽器視窗會打開

10.展開對象浏覽器Group6,輕按兩下Text6。

文本屬性視窗會打開

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11. 在文本屬性對話框中把PSI改為‘Deg’,然後選擇OK關閉文本屬性對話框。

12. 對Group 7, Text 9重複進行步驟10和11,把PSI改為Deg

13. 關閉文本屬性和對象浏覽器,然後單擊顯示畫面視窗的空白區域來釋放焦點。

14. 右擊新複制的面闆,選擇 Animation 菜單下的 Touch

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這打開了動畫對話框

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通過顯示指令(Display)調用标準的面闆(Logix_PIDE),并利用一個标簽占位符(/T)傳遞全局對象參數(#1, #2 ),進而實作對全局對象觸摸動畫的組态

使用全局對象參數

全局對象參數在全局對象顯示畫面的基本對象中定義。當您從全局對象顯示畫面中複制一個全局對象到一個來自圖形檔案夾裡的标準顯示畫面上時,您可以為參考對象中定義的全局參數指派或是為其引用标簽。

關閉動畫視窗,然後右擊新複制的面闆,選擇Global Object Parameter Definitions

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全局對象參數定義對話框打開後,顯示了兩個已經為該全局對象定義的參數。暫且把PIDE指令标簽命名為#1,把自動調整标簽命名為#2

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當全局對象用作圖形顯示畫面中的參考對象時,全局對象的參數值或标簽被指派。

15.選擇OK關閉全局對象參數定義對話框

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16.從檔案菜單或者工具欄上選擇Save,儲存全局對象顯示塊

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17.最小化Display Blocks Global Objects視窗。

向顯示畫面中添加全局對象

這個實驗項目代表一個仍在建設的項目。它包含一系列與過程單元相關的顯示畫面。我們需要組态與反應器控制政策相關的操作員界面。

打開已有的Reactor 顯示畫面,建立新的串級控制政策的界面。

18. 轉到浏覽器視窗,輕按兩下Graphics/ Displays檔案夾下的_3000_Reactor顯示畫面。

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部分完成的Area 3000 Reactor #1顯示畫面已打開。

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19.從主菜單欄中單擊Window,然後點選Display Blocks - /PAC_Reactor_Lab//(Global Objects),顯示其視窗

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20. 把我們剛從顯示塊顯示畫面中建立的新的全局對象拖到Reactor顯示畫面中

“Display Blocks”的視窗隐藏到了後面。控制器面闆的參考副本被放置在Reactor顯示畫面上。我們将需要兩個面闆,為每個串級PID指令提供一個面闆

21.右擊并選擇Copy,然後再右擊并選擇Paste,以實作對控制器面闆的複制。

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22. 把一個面闆放置在Jacket Temp标記下,另一個面闆放置在Product Temp标記下

圖形顯示畫面上的每個新參考對象都需要有其指定的參數值。利用全局對象參數值對話框來為全局對象設定唯一的參數值。

23.. 右擊圖形顯示畫面中的Jacket Temp下面的參考對象。

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24.從上下文菜單中左擊GlobalObject Parameter Values,打開全局對象參數值對話框。

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25. 左擊Parameter #1标簽省略号,浏覽PIDE指令

26. 打開标簽浏覽器視窗後,右擊PAC_Reactor_Lab,然後選擇Refresh All Folders。

27. 展開PAC_Lab,Online和Program: REACTOR_01_TempLoops檔案夾,檢視程式作用域内的标簽。

28. 左擊TIC_117,然後選擇OK以儲存屬性值(标簽路徑)并關閉标簽浏覽器。

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全局對象的參數值中填入指向标簽TIC_117的路徑。

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29. 左擊Parameter #2标簽的省略号,找到并點選AUTOTUNE标簽 。然後選擇OK。

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Jacket Temp參數的樣式如下

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30.右擊圖形顯示畫面中的ProductTemp參考對象。

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31. 重複此過程為TIC_116指派,同樣地,指派Product Temperature面闆中的Autotune标簽,然後選擇OK。

32.從檔案菜單或者工具欄上選擇Save,儲存_3000_Reactor顯示畫面。

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運作Factory Talk View SE用戶端

在這一節,利用FactoryTalk View SE用戶端,您将檢驗PIDE功能塊的運轉情況。確定您已經儲存了您的顯示畫面。

33.在Studio環境下,從頂端的下拉菜單裡單擊Tools圖示。然後選擇Launch SE Client

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34. 選擇PAC_Lab.cli組态檔案後,單擊OK圖示運作FactoryTalk View SE用戶端。

一兩分鐘後,您将會看到如下所示的過程單元的概況畫面:

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35. 選擇導航菜單上的Reactor #1按鈕,打開Reactor顯示畫面:打開後,最大化視窗以檢視整個顯示畫面。

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36. 左擊Product Temp控制器面闆,打開Product Temp TIC_116 PIDE面闆。這就是您的主PIDE回路。把它往右移,使其離開原來的位置。

37. 對于Jacket Temperature,重複這一步操作,但不移動位置。您的顯示畫面樣式如下所示:

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最初,主Product Temperature和次級Jacket Temperature回路都處于操作員手動模式。Jacket Temperature回路被激活用于串級運作(‘Cas/Rat’按鈕處于激活狀态)。Product Temperature回路顯示它的CV正在初始化。在非串級模式下,次級回路始終控制‘InitPrimary’,使得主回路的CV不停的初始化。這樣,可獨立于主回路對次級回路進行操作;它可被置于自動或是手動模式而不依賴主回路,但是主回路會跟蹤次級回路的設定值以期待實作到串級模式的平滑過渡。

PIDE面闆上的Cas/Rat、自動和手動按鈕是模式選擇按鈕。這些按鈕是獨占使用的(一次隻有一個是有效的)。任一回路都可工作在自動或是手動模式,但是Cas/Rat模式必須由PIDE指令參數明确地激活。

38. 當Jacket Temp (TIC_117) PIDE處于手動模式時,改變它的SetPoint設定值,觀察Product Temperature回路的變化。

隻要次級回路不在串級模式下,操作員就可以改變它的SP,主溫度回路的CV将會跟蹤這些變化。

39. 把Product Temp (TIC_116) PIDE從手動改到自動模式,并改變它的SetPoint設定值。注意,由于主PIDE仍在初始化,這些變化隻更新它的内部參數,對輸出(CV)沒有影響。

40. 把Product Temp (TIC_116) PIDE置回到手動模式,把Jacket Temp (TIC_117) PIDE置于Cas/Rat模式。注意,主PIDE的狀态不再保持在初始化狀态,并積極地控制次級壓力回路的設定值。驗證這一點。

41.改變Product Temp (TIC_116)回路的CV,檢視Jacket Temp (TIC_117)回路的SP跟蹤這個變化。

自動調整串級PID對

注意,這一節是可選擇的。如果您的實驗時間有限,您可以跳到下一實驗,查閱和使用離散3态裝置和累加器指令,然後當您有時間時傳回這一節。

42. 把Jacket Temp (TIC_117) PIDE置于手動模式。

43. 左擊Jacket Temperature PIDE的Trend對象按鈕,打開趨勢圖顯示畫面:

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44. 左擊Autotune按鈕,打開自動調整顯示畫面:

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45. 左擊 Acquire 按鈕,得到一個命名為 Autotune 的自動調整标簽,該标簽已在您的RSLogix 5000項目中建立。

一旦所有的全局對象和它們對應的顯示畫面都添加到您的FactoryTalk View SE應用中,主PIDE面闆自動地調用與之相關的所有其它顯示,如自動調整,趨勢圖,等等。

關于自動調整對話框的更多細節

參見上面的自動調整對話框,注意那裡的5個功能區:

• 擷取标簽/釋放标簽

• 過程類型/PV改變範圍/CV步長

• 啟動/中止調節

• 自動調整增益

• 時間常數/死區/增益

擷取/釋放标簽

在RSLogix5000中PIDE底部輸入的自動調整标簽是一種資源,它既可以用于單個PIDE,也可以在很多PIDE之間共用。作為共享資源時,單個的PIDE可以在每次單獨調節時使用一次自動調整标簽。當您在使用較少可用記憶體的小型控制器處理問題時,這顯得格外有價值。這種情況下,我們希望確定我們不會破壞在另一回路裡同時被調整的資料。擷取和釋放标簽按鈕保證了标簽每次隻被一個PID回路唯一的使用。對話框還包含輸入參數、增益參數以及調整狀态。

過程類型 / PV改變範圍 / CV步長

這些标簽涉及自動調整執行時的限制條件。

過程類型:指定何種類型的系統要進行調整。這是很重要的,因為它可能影響已選擇的用于自動調整測試的模

型(內建/非內建,等等)。一旦模型确定,它也會影響PID增益的計算。

PV改變範圍:這是一個絕對限制值,其形式為工程機關,參考PIDE通過它來組态停止(中斷)自動調整程式。如

果系統的PV超過這個值,自動調整程式将會被中止。

CV步長:這是一個數值,自動調整通過它改變PIDE CV執行系統。在自動調整運作的整段時間裡,在此輸入的數值(用百分數表示)被加到目前的CV值上。一旦自動調整停止(正常地或不正常地),PIDE CV就會傳回到自動調整運作前的數值。把這個值盡可能的變大是可取的,有助于獲得系統最佳的(最好的)響應,但是也不能太大,過大就會超出PV的改變範圍或是造成系統的不安全狀态。

啟動/中止調整

一旦設定運作自動調整,這些标簽提供運作時間指令和狀态通路。

啟動調節:控制自動調整運作的開始

中止:如果使用者必須停止該運作,可在自動調整運作期間的任何時間進行中止

執行狀态和自動調整狀态: 訓示自動調整程式的目前狀态(關于特殊狀态和狀态參考的資訊,請參閱“快速獲得結果”指南)

自動調整增益

增益部分的顯示畫面基于最近成功運作的自動調整以及目前PIDE使用的增益計算推薦的增益值。可用單選按鈕選擇增益,以獲得期望的系統響應(慢速的,中等,或快速的)。單擊‘Load Gains to PIDE’按鈕,為即時使用的PIDE填寫期望的增益值,‘Current’增益設定指出了目前相關PIDE中使用的增益值。

時間常數/死區/增益

這些是導緻在自動調整運作期間進行過程模型參數評估的因素。

46.配置Autotune如下:

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非常重要!!! 確定在鍵入您的數字後按Enter鍵,否則數字不會輸入!!!

47. 單擊Start按鈕,開始自動調整的運作(這可能需要幾分鐘)。

自動調整将會通過增加目前PIDE CV值的50%來調整‘Jacket Temperature’回路,在自動調整運作完成之前,如果過程參數将要超過150,自動調整就會中止自動調整運作。

自動調整狀态

執行期間,狀态視窗會顯示“In Progress”和“OK”資訊,以讓使用者知道正在運作。

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48.當自動調整完成後,您将會看到如下畫面(盡管增益值可能會有所不同):

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注意,過程模型參數由自動調整評估。這些值接近死區時間和超前滞後塊中預先輸入的值嗎?

49. 通過單選按鈕選擇中等響應,單擊Load Gains按鈕把增益的中等響應設定載入到PIDE中。

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這将會改變PIDE中的目前增益,以反映如下圖所示的中等響應選擇:

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50. 單擊Release按鈕,釋放自動調整标簽。

51. 關閉自動調整和趨勢圖顯示畫面,傳回到主面闆。

52. 在Jacket Temp (TIC_117) PIDE的主面闆上,單擊自動按鈕進入自動模式,把SP的值改為150.0。觀察調整/趨勢頁面上趨勢圖的結果。

53. 在Jacket Temp (TIC_117) PIDE的主面闆上,通過在SP的編輯區輸入數值或者垂直的SP滑塊來把SP的值改為接近‘125’ 。等待PV值穩定在125附近。

54. 單擊一次主面闆上的Cas/Rat按鈕,把Jacket Temp (TIC_117)PIDE置于串級模式。模式訓示器應該訓示改變到串級模式。

注意:確定TIC117在串級模式下,如果TIC116 正在初始化,則自動調整不會工作。

55. 核實Product Temp (TIC_116) PID處于手動模式,在自動調整配置中使用10%CV步長,重複前面的自動調整程式(記住:自動調整過程需要幾分鐘)。自動調整的結果應該是相似的。

56. 再次,為中等響應選擇增益,通過單擊PIDE按鈕上Load Gains載入溫度PIDE和這些增益。

57. 單擊Release按鈕,釋放自動調整标簽。

58. 在Product Temp (TIC_116)PIDE的主面闆上,把PIDE置于自動模式。

59. 串級對含有調整參數,并在全自動模式下作為串級對使用。随意改變Product Temp (TIC_116)回路的設定值,觀察Product Temp (TIC_116)和Jacket Temp (TIC_117)回路的響應。您還可以回到任一PIDE的調整視窗,通過選擇增益設定并把它裝載到PIDE中以獲得不同的增益,不同的增益設定得到不同的響應。

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