台达DVP-PLC烤箱温度模糊控制(FTC)程序设计范例

    【控制要求】

   (1)烤箱的加热环境为“加热快环境”（D13=K16），控制的目标温度为120℃（D10=K1200），利用FTC指令搭配GPWM指令实现对烤箱温度的模糊控制，使之达到最佳的控制效能。

   (2)利用DVP04PT-S温度模块测得烤箱的现在值温度后传给PLC主杌。DVP12SA主机经过FTC运算后，其输出结果(D22)作为GPWM指令的输入。GPWM指令执行后Y0输出可变宽度的脉冲（宽度由D22决定）控制加热器装置，从而自动实现对烤箱温度的模糊控制。

    控制时序如图15-12所示。

    图15-12    控制时序

    【元件说明】

    元件说明见表15-8。

    表15-8    元件说明

    【控制程序】

    控制程序如图15-13所示。

    图15-13    控制程序

    【程序说明】

   (1) FTC指令是专为温度控制设计的便利指令，使用者只需做简单的几个参数设置即可，不需像PID指令那样去设置大量的控制参数。

   (2)该指令格式如下：

    S1为目标值(SV)（范围限制1～5000，表示0.1～500）；

   S2为现在值(PV)（范围限制1～5000，表示0.1～500）；

   S3为参数（使用者需对S3、S3+1两个参数进行设置）；

    D为输出值(MV)（显示范围O～S3+0之间）。

   (3) FTC指令参数S3、S3+1的定义见表15-9。

    表15-9    FTC指令参数S3、S3+1的定义

   (4)在实际运用中，很少能一次性就设置合适的S3、S3+1参数，需要不断地对参数进行调整才能得到最终满意的控制效果，调节参数的基本原则如下：

   1)取样时间(S3)设置值建议至少为温度传感器取样时间2倍以上，一般设置为2～6s。

   2) GPWM指令的周期设置与FTC指令取样时间相同，但GPWM指令的时间单位为1ms。

   3)当感觉加热时间比较长才到达目标温度时，建议适当减小取样时间的设置值来改善。

   4)当出现上下振荡的现象时，建议适当增加取样时间的设置值来改善。

   5)加热环境（S3+1的bit2～bit5）未设置时，则默认为一般加热选项(b3=1)。

   6)当为太慢到达目标温度的温度环境时，则选择加热慢的环境选项(b2=1)。

   7)当控制结果有过冲现象或上下振荡太大的现象时，则选择加热快的环境选项(b4=1)。

   (5)S3、S3+1参数的调节过程：假设FTC指令的S3、S3+1参数设置分别为D12=K60(6s)，D13=K8（b3=1），GPWM指令脉冲输出周期设置为D30=K6000(=D12×100)，则其控制响应曲线如图15-14所示。

    由图15-14可知约为48min后达到目标温度的正负1℃误差内，并且有过冲约10℃左右。由于有过冲现象，因此根据调节参数的基本原则修改加热环境为快速加热环境。即将S3+1参数修改为D13=K16 (b4=1)，其控制响应曲线如图15-15所示。

    图15-14    控制响应曲线（一）

    图15-15    控制响应曲线（二）

    由图15-15可知虽然无过冲现象，但是却要花大约1h以上，才会达到目标温度的正负1℃误差内，所以目前测试的环境是选对了，但是取样时间似乎太长了，因而造成整体时间都延长了。因此根据调节参数的基本原则适当减少取样时间的设置值，即将S3参数修改为D12=K20 (2s)，GPWM指令脉冲输出周期设置为D30=K2000 (=D12×100)，其控制响应曲线如图15-16所示。

    由图15-16可知控制系统太过敏感，因而出现上下振荡的现象。因此根据调节参数的基本原则适当增加取样时间的设置值，即将S3参数修改为D12-K40 (4s)，GPWM指令脉冲输出周期设置为D30=K4000 (=D12×100)，其控制响应曲线如图15-17所示。

    由图15-17可知控制系统能在较快时间（约37min）内到达目标温度值，并且无过冲和振荡现象发生，已基本满足控制系统的要求。

    图15-16    控制响应曲线（三）

    图15-17    控制响应曲线（四）

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