Factory IO联合FT Echo实现PID控制仿真

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Factory IO联合FT Echo实现PID控制仿真

2024-07-06 13:01| 来源: 网络整理| 查看: 265

​前言:在自动化控制领域,提到PID控制,几乎无人不知无人不晓,可见其重要性。在实际项目中,很多工艺要求恒温、恒流、恒压等,这时,PID控制就是工程师们的首选,因为它原理简单、技术成熟、应用广泛、容易实现。针对罗克韦尔AB LOGIX5000控制器,其编程软件自带PID指令,大家为了学习该指令或项目前期验证其严密性,特意搭建一套符合PID控制流程的硬件环境,显然不太现实,毕竟成本太高。那么,今天,工作室就分享一套全新的仿真方法,无限接近实际项目,轻松模拟PID调节控制。。

 

 

 

01 软件环境

 

1. 操作系统 Windows 10 专业版 64位 2. 3D仿真软件 Factory IO V2.5.0 3. 编程软件 Studio 5000 V33.01.00中文版 4. 仿真软件 FactoryTalk Logix Echo V2.01.00

 

 

 

02 PID术语

 

1. 关于PID的原理和算法,本文不做详细的介绍,因为这些资料都是公开的,并且现今网络如此发达,随便网上一搜,就非常多,其中不乏实用详尽的技术文章,下图为PID控制原理图.

 

 

2. 比例-积分-微分控制,简称PID控制,即根据给定值和实际过程反馈值构成控制偏差,对这个误差分别进行比例、积分、微分处理后叠加输出,对被控对象进行控制。下面,就Studio 5000编程时,需要用到的PID术语概况性的介绍一下.

P:Proportional,比例,PID控制必须项,主要调节手段,比例控制器的输出u(t)与输入偏差e(t)成正比,能迅速反映偏差,从而减小偏差,但不能消除系统的稳态误差. I:Integral,积分,PID控制可选项,主要用于消除稳态误差,积分作用太强会使系统超调加大,甚至出现振荡. D:Derivative,微分,PID控制可选项,作用能反映偏差信号的变化趋势,有助于系统减小超调,克服振荡,加快系统的响应速度,减小调节时间,从而改善了系统的动态性能,但微分时间系数过大,会使系统出现不稳定. SP:Set Point, 设定值,即根据工艺需求设定的目标值. PV:Process Value,过程值,通过监测元件,比如流量计、液位计等对过程对象进行测量,得到的实时数据值. CV:Control Value,控制值,经PID整定后的输出值,直接作用于执行机构,比如变频器、调节阀等. e:Error,偏差,等于SP-PV,过程值与目标值存在的误差. DB:Dead Band,死区,PID控制可选项,当过程值几乎接近目标值时,PID仍会调节,导致执行机构频繁动作,时间久了,容易损坏,当引入了死区,在上限范围内,PID控制值保持当前值输出.

 

 

 

03 Factory IO

 

1. 打开Factory IO软件,找到场景《Level Control》,该场景提供的功能就是用来仿真PID控制,并且是系统预置好了的,直接使用。为了操作的便利性,本文案例将操作箱删除了,并将传感器、执行机构等改为中文名称,方便识别,详见下图.

 

 

2. 本案例采用的是AB最新仿真FactoryTalk Logix Echo,所以通信驱动选择Allen-Bradley Logix5000,和实际的Logix5000控制器一样,设置好IP地址,机架槽号,输入/输出点位.

 

 

3. 将传感器、执行器和对应的Studio 5000标签关联起来,并连接通信驱动.

 

 

4. 关联好输入/输出点位后,将系统生成的变量导出,该文件的后缀名为.csv,使用EXCEL打开,并将复制到Studio 5000导出的标签表中,然后导入,即可完Factory IO变量的创建.

 

 

5. 打开Studio 5000,创建PID程序,更多详细操作请看后面的视频讲解.

 

 

 

04 实操讲解

 

1. ABSEME原创视频《Factory IO联合FT Echo实现PID控制仿真》

 

 

 

结语:综上所述,本文通过图文、视频、实操等方式详细地介绍3D数字虚拟软件Factory IO联合FactoryTalk Logix Echo和Studio 5000实现恒液位PID控制的仿真,无论是从视觉效果,还是逻辑动作,都非常直观,通过这种3D动态仿真,可以让学习者从枯燥的代码编写过程获取到成功的喜悦。

 

 

 

 

特别申明:本文由ABSEME.CN网站原创出品。


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