Overview
- PCI 卡(通用鍵 5 V/3.3 V),自身帶微處理器,用于將 PC 和 SIMATIC 編程器/PC 連接到 PROFIBUS,zui高速度 12 Mbit/s
- 通訊服務(wù):
- PROFIBUS DP 主站和從站接口,符合 IEC 61158/61784,位于同一 PCI 卡上
- 帶 STEP 5 和 STEP7 的編程器/OP 通訊
- S7 通訊
- 開放式通訊(發(fā)送/接收)基于 FDL 接口
- PROFIBUS FMS,符合 IEC 61158/61784
- 用于模塊安裝、調(diào)試和操作的全面診斷功能
- 高性能的直接雙口 RAM 存取技術(shù)
- 減輕主機(jī) CPU 負(fù)載的事件和篩選機(jī)制
- 多達(dá) 4 個(gè)通訊處理器可多協(xié)議操作和并行操作。
- 通過(guò)支持恒定的總線循環(huán)時(shí)間,可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用
- 相應(yīng)的 OPC 服務(wù)器和組態(tài)工具均包含在各自通訊軟件的供貨范圍內(nèi)。
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西門子CP5614A2網(wǎng)卡訂貨號(hào):6GK1561-4AA01
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:鄭轅鴻(銷售工程師)
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我和PID控制之三:一臺(tái)設(shè)備調(diào)試了一年
留校任教后我參加了變頻器的研制,我負(fù)責(zé)控制電路的設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試。當(dāng)時(shí)流行的是用晶閘管(可控硅)作換流元件的電流型變頻器,將幅值可調(diào)的直流電壓逆變?yōu)槿嘧冾l電源。控制系統(tǒng)采用的是基于運(yùn)算放大器的PI控制器,有電流內(nèi)環(huán)和轉(zhuǎn)速外環(huán)。此外為了保證電壓和頻率之間的協(xié)調(diào),還需要調(diào)節(jié)一些參數(shù),因此需要整定的參數(shù)較多。開始還比較順利,電動(dòng)機(jī)很快就可以變頻調(diào)速了。通過(guò)這個(gè)項(xiàng)目,我在雜志上發(fā)表了我的*篇文章。
問(wèn)題出在閉環(huán)控制的參數(shù)調(diào)節(jié)上。空載的時(shí)候還湊合,重載的時(shí)候出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。負(fù)載加大后,電流表、電壓表和轉(zhuǎn)速表的指針左右擺動(dòng),振幅越來(lái)越大,zui后晶閘管的快速熔斷器熔斷。快速熔斷器的熔芯片據(jù)說(shuō)是白銀的,很貴。我們的經(jīng)費(fèi)很少,我只好想個(gè)土辦法,用多股導(dǎo)線的細(xì)銅絲來(lái)代替快速熔斷器,測(cè)量幾安電流能熔斷一根細(xì)銅絲后,決定需要幾根,保護(hù)的效果還比較理想。但是控制器的參數(shù)老是調(diào)不好,斷斷續(xù)續(xù)調(diào)了一年左右。
現(xiàn)在想來(lái),調(diào)試?yán)щy的原因一是因?yàn)閰?shù)較多,二是因?yàn)檎{(diào)試的經(jīng)驗(yàn)不夠。此外這種變頻器本身的動(dòng)態(tài)性能也大有問(wèn)題,晶閘管是一種半可控的元件,需要靠逆變橋主電路中的電容器的充放電和二極管來(lái)關(guān)斷逆變橋的晶閘管,因此變頻器的主電路有較大的滯后特性。現(xiàn)在的變頻器使用的是全控型的IGBT,就不存在這樣的問(wèn)題。
當(dāng)時(shí)我參加了一個(gè)全國(guó)性的學(xué)術(shù)會(huì)議,發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)正在研制這種變頻器的幾家高校都遇到了和我一樣的問(wèn)題,控制參數(shù)的調(diào)整非常困難。會(huì)議分組討論時(shí)我們屬于交流調(diào)速組,為此我們向控制理論組求救,他們也沒(méi)什么辦法。
后來(lái)去偷看了某個(gè)單位已經(jīng)投入使用的同類變頻器的參數(shù),以這臺(tái)設(shè)備的參數(shù)作為參考,zui后才把我們的樣機(jī)調(diào)試成功,可以帶額定負(fù)載了。
后來(lái)我們又用當(dāng)前流行的8位單板機(jī)和匯編語(yǔ)言來(lái)控制變頻器,CPU的主頻只有2 MHz,性能太差。zui后可以變頻調(diào)速,但是帶負(fù)載不穩(wěn)定的問(wèn)題一直沒(méi)有解決。
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我和PID控制之二:制作和調(diào)試模擬電路的PID控制
我的畢業(yè)論文是通過(guò)控制繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電壓來(lái)調(diào)速。轉(zhuǎn)子電壓的頻率和幅值與轉(zhuǎn)差率成正比,其頻率在0~50Hz之間變化,用可控硅相位控制來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電壓。用測(cè)速電機(jī)提供轉(zhuǎn)速信號(hào),用PI調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)調(diào)速。當(dāng)時(shí)已有國(guó)產(chǎn)的運(yùn)算放大器,采用圓柱形的封裝,比分立元件的運(yùn)算放大器進(jìn)了一大步。因?yàn)榻?jīng)費(fèi)有限,自己畫印刷電路板,用三氯化鐵腐蝕后,用一種藥水來(lái)鍍銀,鉆孔后自己焊接。頻率、幅值大幅變化的電壓的相位控制還比較好解決。通過(guò)改變電阻、電容值的方法來(lái)修改PI調(diào)節(jié)器的增益和積分時(shí)間,比較麻煩。當(dāng)時(shí)也沒(méi)有什么調(diào)試經(jīng)驗(yàn),參數(shù)調(diào)來(lái)調(diào)去,轉(zhuǎn)速可以控制了,但是超調(diào)量總是偏高,降不下來(lái)。我的導(dǎo)師很有經(jīng)驗(yàn),他叫我增加微分,將PI控制改為PID控制。增加微分后,果然很快超調(diào)量就調(diào)下來(lái)了。
這個(gè)課題對(duì)我的鍛煉很大,使我初步具備了從事科研的能力。
微分為什么可以減小超調(diào)量呢?微分項(xiàng)與誤差的變化速率de(t)/dt成正比,誤差變化越快,微分項(xiàng)的值越大。微分項(xiàng)的符號(hào)反映了誤差變化的方向。在下圖的A點(diǎn)和B點(diǎn)之間、C點(diǎn)和D點(diǎn)之間,誤差不斷減小,微分項(xiàng)為負(fù);在B點(diǎn)和C點(diǎn)之間,誤差不斷增大,微分項(xiàng)為正。控制器輸出量的微分部分反映了被控量變化的趨勢(shì)。
有經(jīng)驗(yàn)的操作人員在溫度上升過(guò)快,但是尚未達(dá)到設(shè)定值時(shí),根據(jù)溫度變化的趨勢(shì),預(yù)感到溫度將會(huì)超過(guò)設(shè)定值,出現(xiàn)超調(diào)。于是調(diào)節(jié)電位器的轉(zhuǎn)角,提前減小加熱的電流,以減小超調(diào)量。
在下圖啟動(dòng)過(guò)程的上升階段(A點(diǎn)到E點(diǎn)),被控量尚未超過(guò)其穩(wěn)態(tài)值,超調(diào)還沒(méi)有出現(xiàn)。但是因?yàn)楸豢亓坎粩嘣龃螅`差e(t)不斷減小,控制器輸出量的微分分量為負(fù),使控制器的輸出量減小,相當(dāng)于減小了溫度控制系統(tǒng)加熱的功率,提前給出了制動(dòng)作用,以阻止溫度上升過(guò)快,所以可以減少超調(diào)量。因此微分控制具有超前和預(yù)測(cè)的特性,在溫度尚未超過(guò)穩(wěn)態(tài)值之前,根據(jù)被控量變化的趨勢(shì),微分作用就能提前采取措施,以減小超調(diào)量。
微分時(shí)間TD與微分作用的強(qiáng)弱成正比,TD越大,微分作用越強(qiáng)。如果微分作用太強(qiáng)(TD太大),提前制動(dòng)過(guò)度,將會(huì)使響應(yīng)曲線變化遲緩,超調(diào)量反而可能增大。綜上所述,微分控制作用的強(qiáng)度應(yīng)適當(dāng),太弱則作用不大,過(guò)強(qiáng)則有負(fù)面作用。如果將微分時(shí)間設(shè)置為0,微分部分將不起作用。
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西門子CP5614A2網(wǎng)卡外形尺寸:18mm*107mm*168mm
6GK1561-4AA01 SIMATIC NET,CP 5614A2, PCI 卡(32 位,3.3 V/5V,33/66 MHz);用于連接主站和從站 至 PB,包括 DP BASE SW,NCM PC; DP RAM 接口,用于連接主站,包括編程器和 FDL 協(xié)議,單一*,單一安裝,運(yùn)行版軟件,A 類;SW+電子 手冊(cè)光盤,德文和英文 |
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