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西门子廊坊模块一级授权总代理

点击次数:243 更新时间:2023-07-18

西门子廊坊模块一级授权总代理

基于S7-200 PLC的系统辨识

1 引言


  控制系统广泛存在于化工、石油、造纸、制糖、制药等工业部门,从控制的角度来说,其过程的纯滞后时间与主导时间常数之比往往超过0.5,是大纯滞后过程。在设计控制系统时,需要对过程进行系统辨识,建立对象的数学模型。本文以中药提取罐作为控制对象、以s7-200 plc作为控制器和辨识器硬件,对中药提取温度控制对象进行系统辨识,建立其数学模型。


2 阶跃响应法


  在经典的控制系统分析与设计中,通常采用传递函数来描述系统的动态特性。系统辨识就是要建立系统的传递函数。经典的传递函数辨识方法可以分为时域法和频域法两种。传递函数辨识的时域方法又包括阶跃响应法、脉冲响应法和矩形脉冲响应法等,其中以跃响应法最为常用。阶跃响应法利用阶跃响应曲线对系统传递函数进行辨识,阶跃响应曲线即输入量作阶跃变化时,系统输出的变化曲线。利用阶跃响应曲线来确定传递函数的方法很多,常用的有近似法、半对数法、切线法、两点法和面积法等。两点法中最古老也是最有名的方法是küpfmüller方法,一阶惯性环节加纯滞后环节传递函数的模型参数k、t、τ可以直接从阶跃响应曲线上求得。


3 s7-200 plc


  s7-200 plc是西门子公司开发的小型化的plc,它的用户程序中可以包括位逻辑、计数器、定时器、复杂数学运算以及与其它智能模块通讯等的指令,对于8个以下闭环的小型控制系统,它也能提供价格竞争力的解决方案。step 7icro/win软件中包含了一个pid整定控制面板,它能够以图形的方式来监视pid回路,用于启动自整定序列,取消自整定序列,还可以将推荐整定值或者设计的整定值应用到实际控制中去。本文利用step 7icro/win软件中的pid整定控制面板来输出阶跃信号,采集对象的阶跃响应信号并绘制阶跃响应曲线。


4 中药提取罐温度控制数学模型的建立


  4.1温度控制对象的传递函数


  温度控制系统的实质是控制温度对象的热能吸收和或释放(本系统是通过蒸汽加热溶媒从药材中提取中药,可忽略化学反应及其可能的放热或吸热效应),由热能工程学以及传热学可知,温度对热能传递而言是一个大滞后量。忽略工业生产中的一些次要因素,设计控制系统时,可采用一阶惯性环节加纯滞后环节作为控制模型

PC和PLC自由口通信在数码显示中的应用

  自由通信模式下plc的控制程序可以使用接收中断、发送中断、发送指令(xmt)和接收指令(rcv)来控制通信操作。s7-200的cpu处于run模式时,能够进行自由端口通讯。在这一模式下,用户可以通过plc程序来选择协议,可以使用接收中断、发送中断、发送指令(xmt)和接收指令(rcv)来进行通信操作。在run模式下,对于port0(port1),当smb30协议选择域(mm)置1(smbi30协议选择域(mm)置1)时,便选择了自由端口模式。在stop状态下,自由端口模式被禁止,cpu能够与可编程设备(如编程器)之间通信。


  plc程序分为主程序和中断程序。主程序完成初始化通讯口、开中断、判断、发送数据等功能,中断程序完成接收和发送数据的功能。接收指令(rcv)启动或终止接收信息功能,必须为接收操作开始和结束条件。发送指令(xmt)在自由口模式下依靠通信口发送数据。


  初始化通信程序:


  ld sm0.0


  movb 16#05, smb30 // // 初始化自由口:sm30=“ppdbbbmm" =16#05=0000


  0101


  movb 16#b0, smb87 // // 初始化rcv信息控制字符:sm87=16#b0 =1011 0000


  movb 16#0a, smb89 // // 设定信息结束字符为“16#0d"(smb89 =“16#0d")


  movw +5, smw90 // // 设置空闲线超时时间为5ms (smw90=5)


  movb 100, smb94 // // 设置最大字符数为100(smb94=100)


  atch int_0, 23 // // 连接中断0到接收结束事件


  atch int_2, 9 // // 连接中断2到发送结束事件


  eni // // 允许用户中断


  rcv vb100, 0 // // 执行接收指令,接收缓冲区指向vb100


  4.3 vb通信程序设计


  上位机通信软件是在vb环境下开发的,vb语言是基于bbbbbbs操作系统的面向学习对象的程序设计语言。因vb具有强大的图形显示功能,可以很容易地开发出界面良好、满足用户需求的bbbbbbs标准风格的图形界面。vb带有专门管理串行通信的mscomm串行端口控件,程序员在利用该控件时,只需设置、监视其属性和事件,即可完成对串行口的初始化和数据的传输工作,实现plc与pc串行通信。要完成通信必须设置mscomm的如下相关属性值:


  (1)commport:设置或传回通信连接端口代号。


  (2)settings:设置初始化参数,以字符串的形式设置或传回连接速度、奇偶校验、数据位和停止位等参数。


  (3)portopen:设置或传回通信连接端口的状态。


  (4)bbbbb:从输入寄存器传回并移除字符。


  (5)output:将一个字符串写入输出寄存器。


  (6)bbbbblen:由串行端口读入的字符串长度。


  (7)inbuffercoun t:传回在接收寄存器中的字符数。


  用vb编制的部分通信程序如下:


  程序过程名:mscomm1_on comm。它的作用:完成上位计算机(vb监控程序)与下位机(plc)之间的串行通信。