西门子工业电源河南经销商

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S7-1500R/H 冗余系统介绍

在 S7-1500R/H 冗余系统中,CPU 是双CPU。两个CPU会并行处理相同的项目数据和相同的用户程序,如果一个 CPU 出现故障,另一个 CPU 会接替它对过程进行控制。

S7-1500R/H 冗余系统提供了两种类型的 CPU,是S7-1500R CPU 和 S7-1500H CPU。各种控制规律的控制特点简单归纳一下:

(1)比例控制规律P:采用P控制规律能较快地克服扰动的影响,它的作用于输出值较快,但不能很好稳定在一个理想的数值,不良的结果是虽较能有效的克服扰动的影响,但有余差出现。它适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、控制要求不高、被控参数允许在一定范围内有余差的场合。如:金彪公用工程部下设的水泵房冷、热水池水位控制;油泵房中间油罐油位控制等。

(2)比例积分控制规律(PI):在工程中比例积分控制规律是应用***广泛的一种控制规律。积分能在比例的基础上消除余差,它适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、被控参数不允许有余差的场合。如:在主线窑头重油换向室中F1401到F1419号枪的重油liuliang控制系统;油泵房供油管liuliang控制系统;退火窑各区温度调节系统等。

(3)比例微分控制规律(PD):微分具有超前作用,对于具有容量滞后的控制通道,引入微分参与控制,在微分项设置得当的情况下,对于tigao系统的动态性能指标,有着显著效果。因此,对于控制通道的时间常数或容量滞后较大的场合,为了tigao系统的稳定性,减小动态偏差等可选用比例微分控制规律。如:加热型温度控制、成分控制。需要说明一点,对于那些纯滞后较大的区域里,微分项是无能为力,而在测量信号有噪声或周期性振动的系统,则也不宜采用微分控制。如:大窑玻璃液位的控制。

(4)例积分微分控制规律(PID):PID控制规律是一种较理想的控制规律,它在比例的基础上引入积分,可以消除余差,再加入微分作用,又能tigao系统的稳定性。它适用于控制通道时间常数或容量滞后较大、控制要求较高的场合。如温度控制、成分控制等。

⑴、CPU1513R 和 CPU1515R 适合中小型项目应用

⑵、S7-1517H 具有相似的功能特性,但性能更强,适合处理大型任务

⑶、CPU1517H 带有专门的光纤同步模块,可以实现快速、平滑的切换

⑷、CPU1518HF 具有更大的内存,更快的速度和更多的通讯接口,并可以应用于对功能安全有要求的领域,功能安全等级可达 SIL 3

S7-1500R CPU 之间是通过集成的 PROFINET X1 接口进行同步的,两个 CPU 的 PROFINET 接口连接在 MRP 环网上。

S7-1500H CPU 有专门的两个同步模块和两根同步光纤,因此与 S7-1500R 相比性能得到显著tisheng,切换时间更短。除了同步的链路不同外,这两种 CPU 在同步的机制和原理上完全相同,没有区别。

具体的整定方法有三种:临界比例度法、衰减曲线法、经验法。

1、临界比例度法(Ziegler-Nichols)

 1.1  在纯比例作用下,逐渐增加增益至产生等副震荡,根据临界增益和临界周期参数得出PID控制器参数,步骤如下:

(1)将纯比例控制器接入到闭环控制系统中(设置控制器参数积分时间常数Ti =∞,实际微分时间常数Td =0)。

(2)控制器比例增益K设置为***小,加入阶跃扰动(一般是改变控制器的给定值),观察被调量的阶跃响应曲线。

(3)由小到大改变比例增益K,直到闭环系统出现振荡。

(4)系统出现持续等幅振荡时,此时的增益为临界增益(Ku),振荡周期(波峰间的时间)为临界周期(Tu)。

(5) 由表1得出PID控制器参数。

1.2  采用临界比例度法整定时应注意以下几点:

(1)在采用这种方法获取等幅振荡曲线时,应使控制系统工作在线性区,不要使控制阀出现开、关的**状态,否则得到的持续振荡曲线可能是“极限循环”,从线性系统概念上说系统早已处于发散振荡了。

(2)由于被控对象特性的不同,按上表求得的控制器参数不一定都能获得满意的结果。对于无自平衡特性的对象,用临界比例度法求得的控制器参数往住使系统响应的衰减率偏大(ψ>0.75 )。而对于有自平衡特性的高阶等容对象,用此法整定控制器参数时系统响应衰减率大多偏小(ψ<0.75 )。为此,上述求得的控制器参数,应针对具体系统在实际运行过程中进行在线校正。

(3) 临界比例度法适用于临界振幅不大、振荡周期较长的过程控制系统,但有些系统从安全性考虑不允许进行稳定边界试验,如锅炉汽包水位控制系统。还有某些时间常数较大的单容对象,用纯比例控制时系统始终是稳定的,对于这些系统也是无法用临界比例度法来进行参数整定的。

(4)只适用于二阶以上的高阶对象,或一阶加纯滞后的对象,否则,在纯比例控制情况下,系统不会出现等幅振荡。

 若求出被控对象的静态放大倍数KP=△y/△u ,则增益乘积KpKu可视为系统的***大开环增益。通常认为Ziegler-Nichols闭环试验整定法的适用范围为:

(1) 当KpKu > 20时,应采用更为复杂的控制算法,以求较好的调节效果。

(2)当KpKu < 2时,应使用一些能补偿传输迟延的控制策略。

(3)当1.5<kpku< 2时,在对控制精度要求不高的场合仍可使用pid控制器,但需要对表1进行修正。在这种情况下,建议采用smith预估控制和imc控制策略。

(4)当KpKu< 1.5时,在对控制精度要求不高的场合仍可使用PI控制器,在这种情况下,微分作用意义不大。

2、衰减曲线法

衰减曲线法与临界比例度法不同的是,闭环设定值扰动试验采用衰减振荡(通常为4:1或10:l),然后利用衰减振荡的试验数据,根据经验公式求取控制器的整定参数。整定步骤如下:

(1)在纯比例控制器下,置比例增益K为较小值,并将系统投入运行。

(2)系统稳定后,作设定值阶跃扰动,观察系统的响应,若系统响应衰减太快,则减小比例增益K;反之,应增大比例增益K。直到系统出现4:1衰减振荡过程,记下此时的比例增益Ks及和振荡周期Ts数值。

(3)利用Ks和Ts值,按表2给出的经验公式,计算出控制器的参数整定值。

(4)10:1衰减曲线法类似,只是用Tr带入计算。

采用衰减曲线法必须注意几点:

 (1)加给定干扰不能太大,要根据生产操作要求来定,一般在5%左右,也有例外的情况。

(2)必须在工艺参数稳定的情况下才能加给定干扰,否则得不到正确的整定参数。

(3)对于反应快的系统,如liuliang、管道压力和小容量的液位调节等,要得到严格的4:1衰减曲线较困难,一般以被调参数来回波动两次达到稳定,就近似地认为达到4:1衰减过程了。

(4)投运时,先将K放在较小的数值,把Ti减少到整定值,把Td逐步放大到整定值,然后把K拉到整定值(如果在K=整定值的条件下很快地把Td放到整定值,控制器的输出会剧烈变化)。