Partnerzy portalu iAutomatyka.pl

ZOSTAŃ PARTNEREM PORTALU

Korporacja Mitsubishi Electric, posiadająca 90 lat doświadczenia w zakresie dostarczania niezawodnych, wysokiej jakości innowacyjnych produktów w dziedzinie automatyki przemysłowej, produkcji, marketingu i sprzedaży urządzeń elektrycznych i elektronicznych. Programowalne sterowniki PLC, rozwiązania napędowe, roboty przemysłowe, panele dotykowe, wycinarki laserowe i sterownie CNC firmy Mitsubishi Electric zaliczają się do produktów najwydajniejszych na rynku i gwarantują sukcesy firmy już od ponad 30 lat.

WAGO jest producentem urządzeń automatyki przemysłowej i budynkowej oraz systemów połączeń dla elektrotechniki i elektroniki. Powstanie w 1951 roku firmy WAGO było wyrazem przekonania o słuszności obranego kierunku i stworzyło podwaliny pod dalszy rozwój technologii. Z czasem stała się ona standardem na całym świecie i teraz nie sposób wyobrazić sobie nowoczesnej instalacji elektrycznej czy systemu automatycznego sterowania bez wyrobów WAGO.

Eaton Electric jest producentem najwyższej jakości automatyki przemysłowej, aparatury sygnalizacyjnej, łączeniowej, zabezpieczającej i instalacyjnej oraz systemów rozdziału energii niskiego napięcia. Międzynarodowe nagrody oraz certyfikaty są dowodem, iż produkty Eaton Electric odpowiadają najnowszym standardom bezpieczeństwa i wymaganiom jakości. Wszystkie nasze wyroby gwarantują długoletnie działanie.

Generic selectors
Exact matches only
Szukaj w tytule
Search in content
Szukaj postów i artykułów
Search in pages
Szukaj w katalogu firm
Szukaj ofert pracy

Regulator PID w sterowniku Siemens S7-300 (TIA Portal) + FILM

5695 wyświetleń

Ostatnio nabyłem używany sterownik PLC Siemens S7-300 w celu nauki programowania. Zdecydowałem się na początek zrealizować na nim regulację obrotów silnika z wykorzystaniem regulatora PID. W związku z tym że środowisko pracy było dla mnie zupełnie nowe, to przy realizacji tego ćwiczenia musiałem pokonać kilka trudności. Mam nadzieję że taki artykuł pomoże komuś jeszcze łatwiej zrealizować podobne zadanie. Przed rozpoczęciem nauki tego sterownika, bardzo ciekawiło mnie również jak wygląda środowisko TIA Portal, dlatego przybliżę również ten temat.

Z uwagi na sprzęt jaki posiadałem, przyjąłem poniższe założenia:

  • Wykorzystać wiatrak komputerowy podłączany do wyjścia cyfrowego sterownika.
  • Regulacja mocy wiatraka będzie realizowana poprzez modulację szerokości impulsu PWM na wyjściu sterownika.
  • Prędkość obrotowa wiatraka będzie mierzona poprzez zliczanie impulsów z czujnika indukcyjnego.
  • Panel HMI posłuży jako interfejs użytkownika.

W tym celu wykorzystałem:

  1. Zasilacz 24V DC Siemens.
  2. Sterownik PLC Siemens S7-300 (CPU314)
  3. Panel dotykowy HMI Siemens Basic.
  4. Moduł wejść cyfrowych.
  5. Moduł wyjść cyfrowych.
  6. Wiatrak komputerowy 12V DC
  7. Czujnik indukcyjny

Skorzystałem z wiatraka komputerowego, ponieważ było to najprostsze rozwiązanie. Taki wiatrak podłączyłem do jednego z wyjść sterownika. W szereg z wiatrakiem wpiąłem rezystor 100 ohm 5W, aby możliwe było wykorzystanie 24V do zasilania wiatraka. W środkowej części wiatraka przykleiłem czarną taśmą małą podkładkę metalową, na którą będzie reagował czujnik indukcyjny. Sam czujnik zamontowałem tuż przy wiatraku, wykorzystując konstrukcję z kartonu.

W rzeczywistych układach podłączenie silnika bezpośrednio do sterownika jest zazwyczaj niemożliwe ze względu na ograniczony prąd wyjścia sterownika (0.5A). Natomiast do celów edukacyjnych możemy tak zrobić, gdyż maksymalny prąd pobierany przez wykorzystany wiatrak komputerowy to zaledwie 200mA.

Choć posiadany przeze mnie moduł wyjść cyfrowych nie posiada specjalizowanej funkcji obsługi sygnału PWM, to zdecydowałem się wykonać eksperyment czy takie sterowanie wiatraka będzie możliwe. Okazuje się że spokojnie można zrealizować takie sterowanie za pomocą odpowiedniej struktury programu z użyciem kilku timerów.

Tak wygląda układ zmontowany na płycie:

Wiatrak z podkładką pod czarną taśmą:

Program stworzyłem w środowisku TIA Portal V13. Widok konfiguracji sprzętowej:

Blok regulatora PID obudowałem w blok funkcyjny, co daje efekt przejrzystości programu. Blok nazwałem „Speed regulation”. Całość jest umieszczona w przerwaniu cyklicznym Cyclic_interrupt [OB35]. Przerwanie jest wywoływane co 500ms.

Funkcja przyjmuje dwie zmienne. Speed_setting to tag który jest ustawiany z poziomu panelu HMI. Natomiast Speed_measured to zmienna która jest wyliczana przez funkcję Motor_speed. Funkcja ta znajduje się w bloku organizacyjnym Main [OB1]. Jest to główny wątek programu:

Zmienną Speed_measured wylicza blok funkcyjny Motor_speed na podstawie impulsów z czujnika indukcyjnego. Po przeliczeniu otrzymujemy na jego wyjściu ilość obrotów wiatraka na sekundę.

Powyżej widoczny jest również blok funkcyjny PWM, który na podstawie wartości wejściowej z zakresu 0 – 20, steruje wyjściem Q4.0 do którego jest podłączony silnik wiatraka. W ten sposób możemy regulować moc silnika w zakresie 0 – 100%, z rozdzielczością 5%. Okres sygnału wyjściowego to 200ms.

Blok funkcyjny Irrigation odpowiada za kolejną funkcję sterownika, której tutaj nie będę poruszał. Pokazuje to jednak, jak łatwo dodać nowe funkcje do programu, które są odseparowane od dotychczasowych.

Wnętrze bloku PWM (sterowanie silnikiem):

Wnętrze bloku Motor_speed (pomiar prędkości obrotowej):

Teraz możemy przejść do sedna tematu, czyli bloku Speed_regulation z regulatorem PID:

Podczas programowania byłem zmuszony przechodzić z jednego typu zmiennej do innego, na przykład z int do real. Oto przykładowy blok Scale_int_to_real:

Jeżeli chodzi o dobór nastaw regulatora PID, dobrałem je według reguły Zieglera i Nicholsa. Informacje zaczerpnąłem z forum elektroda.pl:

W regulatorze włącza się tylko człon proporcjonalny P. Człon całkujący zamyka się całkowicie (Ti = max), człon różniczkujący całkowicie otwiera (Td = 0).
Nastawnikiem zespołu proporcjonalnego nastawia się współczynnik wzmocnienia kp tak, aby układ doprowadzić do granicy stabilności (uzyskać przebieg wielkości regulowanej oscylacyjny o stałej ampitudzie).
Z wyznaczonego przebiegu wielkości regulowanej określić okres drgań niegasnących Tkryt.

Znając kp kryt i Tkryt obliczyć nastawy regulatorów wg wzorów:
dla regulatora P: kp = 0,5 kp kryt;
dla regulatora PI: kp = 0,45 kp kryt, Ti = 0,75 Tkryt;
dla regulatora PID: kp = 0,6 kp kryt, Ti = 0,5 Tkryt, Td = 012 Tkryt.

Środowisko Tia Portal posiada bardzo przyjemne narzędzia do debugowania i uruchamiania systemu. Na przykład do uruchomienia regulatora PID i jego dostrojenia jest dostępne wbudowane narzędzie. Uruchamiamy je klikając przycisk w prawym górnym rogu bloku CONT_C:

Aby możliwe było wygodne ustawianie zadanej wartości, stworzyłem interfejs graficzny w panelu HMI:

FILM

Poniżej film nakręcony w czasie pracy układu. W tle można usłyszeć impulsowe sterowanie silnikiem:

Od Autora:


Więcej artykułów znajdziesz na mojej stronie kamilszkutnik.pl, jednak zachęcam do pozostawiania komentarzy w portalu iautomatyka.pl

Pozdrawiam,

Kamil Szkutnik


Artykuł z serii: Kurs podstaw automatyki
28 kwietnia 2017 / Kategoria: , , ,

CO O TYM MYŚLISZ? DODAJ KOMENTARZ!

NAJNOWSZE OD UŻYTKOWNIKÓW I FIRM

Jak wgrywać plik GSD do sterowników Siemens w Step 7 – na przykładzie dalmierza SICK

Komunikacja PROFIBUS? Plik GSD? Siemens step 7? Już to gdzieś słyszałeś ;) ? Zobacz na przykładzie wymiany czujnika SICK jak wygląda aktualizacja pliku GSD w Simatic Manager. Zapraszamy na artykuł napisany przez członka naszej grupy Automatyk Może Więcej - Maciej Pala!

Jak wgrywać plik GSD do sterowników Siemens w Step 7 – na przykładzie dalmierza SICK

Pierwsze kroki wizualizacji w CoDeSys3 na przykładzie panelu HMI z PLC XV102 EATON

Aplikacja CODESYS 3 to nie tylko potężne środowisko programistyczne do opracowywania programów sterujących dla sterowników PLC. To jednocześnie bardzo przyjazne i zaawansowane narzędzie do tworzenia wizualizacji paneli HMI oraz wizualizacji przeglądarkowych. Zintegrowany edytor wykorzystuje zmienne aplikacji do sterowania elementami wizualizującymi w sposób dowolnie zaimplementowany przez użytkownika. Możliwości zmiany koloru, kształtu, położenia czy zakresu widoczności elementów

Pierwsze kroki wizualizacji w CoDeSys3 na przykładzie panelu HMI z PLC XV102 EATON

Arkanoid na HMI I PLC Siemens TP700 Comfort + S7-1200 – Artykuł nagrodzony!

Witam! Kiedyś musiał nastąpić ten dzień, kiedy publikuję tu swój pierwszy artykuł, więc o to i on. Jakiś czas temu opublikowałem film w którym pokazałem moją mini grę napisaną na S7-1200 i panelu TP700 Comfort. Powiem szczerze, że jestem w nie małym  szoku widząc jakie zainteresowanie on wywołał. Posypało się sporo pytań i próśb, więc

Arkanoid na HMI I PLC Siemens TP700 Comfort + S7-1200 – Artykuł nagrodzony!

Szkolenie video programowania serwomechanizmów Mitsubishi Electric

Zapraszamy na bezpłatne szkolenie, na którym dowiesz się jak łatwo zaprogramować aplikację z napędami serwo. Szkolenie bazuje na stanowisku testowym i prowadzi krok po kroku od konfiguracji po uruchomienie aplikacji. Jeśli zagadnienia związane z układami serwomechanizmów są Tobie nadal obce to zapoznaj się z filmami wyjaśniającymi podstawy, autorstwa Marcina Faszczewskiego z iAutomatyka.pl: Kurs Automatyki #6 Część

Szkolenie video programowania serwomechanizmów Mitsubishi Electric

Jak dodać artykuł, komunikat lub film z YouTube na iAutomatyka.pl

Główny cel Projektu iAutomatyka to Integracja Ludzi z Automatyką! Jako zespół iAutomatyka.pl staramy się dostarczać interesujących i wartościowych treści ale również umożliwiamy publikować razem z nami zarówno użytkownikom jak i firmom. Zanim dodasz publikację warto zapoznać się z zasadami publikacji na portalu iAutomatyka.pl. Musisz także mieć założone konto i być zalogowanym. Krok 1: Zaloguj się lub zarejestruj nowe konto Przyciski

Jak dodać artykuł, komunikat lub film z YouTube na iAutomatyka.pl

Zasady publikacji na Portalu iAutomatyka.pl

Główny cel Projektu iAutomatyka to Integracja Ludzi z Automatyką! Jako zespół iAutomatyka.pl staramy się dostarczać interesujących i wartościowych treści ale również umożliwiamy publikować razem z nami zarówno użytkownikom jak i firmom. Dodawanie artykułu, komunikatu lub filmu odbywa się online za pośrednictwem formularza. Artykuł można zapisać jako szkic do późniejszej edycji lub wysłać do redakcji. Wysłany artykuł

Zasady publikacji na Portalu iAutomatyka.pl

GODNE UWAGI

Automatyka domowa

Elektronika

KATEGORIE POSTÓW
Bądź na bieżąco!
POLECANY POST

Promocja na zestaw EATON: PLC/HMI + Moduł CAN + 16DIO + Licencja CoDeSys

Mamy dobre nowiny! Wspólnie z firmą EATON opracowaliśmy zestaw, który pozwoli na samodzielne programowanie PLC, budowanie wizualizacji HMI, utworzenie sieci komunikacyjnej CAN RS485 i Ethernet oraz sterowanie fizycznymi wejściami i wyjściami! Zestaw umożliwi również zbudowanie wizualizacji na przeglądarkę internetową co oznacza, że można przetestować zdalne sterowanie przez smartfon dzięki sieci np. WIFI.  Wszystko to zbudujemy

Promocja na zestaw EATON: PLC/HMI + Moduł CAN + 16DIO + Licencja CoDeSys

NAJNOWSZE POSTY
POLECANE FIRMY I PRODUKTY
Wydarzenia
Partnerzy Portalu iAutomatyka.pl

Wszystko stanie się prostsze po zalogowaniu :)

Przypomnij hasło

Nie masz konta? Zarejestruj się

Forgot your password?

Enter your account data and we will send you a link to reset your password.

Your password reset link appears to be invalid or expired.

Close
z

    Przetwarzamy pliki... jeszcze chwilka…