使用PID程序块 FB58 “TCONT_CP” 脉冲输出时需要注意什么？

FB 58 “TCONT_CP”用于使用连续或脉冲控制信号来控制温度过程。脉冲控制功能使用脉宽调制，将模拟量可调节变量值 LMN 转换成一系列周期为PER_TM 的脉冲信号。通过设置PULSE_ON=TRUE 激活PULSEGEN，并在CYCLE_P 周期中对其进行处理。

哪些参数决定脉冲输出的周期？

首先，需要熟悉几个FB 58 “TCONT_CP” 脉冲输出的重要参数：

• CYCLE_P ： 脉冲发生器的采样周期
• CYCLE：PID 运 算的采样周期
• PER_TM： 脉冲输出的周期

如图1，PID输出LMN变 量为30.0，CYCLE=PER_TM=10 *CYCLE_P ，则 每个PER_TM循 环时间调用SFB/FB“PULSEGEN”10次， 则：

• 脉宽=PER_TM x LMN%
• 对 于前3个SFB/FB“PULSEGEN”（10次 调用的30 %）， 输出“QPOS”为“1”
• 对 于其余7个SFB/FB“PULSEGEN”（10次 调用的70 %）， 输出“QPOS”为“0”

图01

如图2，设置参数，LMN=50.0。根据上图的关 系，理 论上输出的脉冲周期应该为10秒。但是通过 WINCC 捕捉的脉冲轨迹可以看到，实际的周期为20秒，如图2。那这是为什么呢？

图02

图03

其实，参数 PER_TM 和CYCLE_P 只是决定了脉宽调制精度G，G=PER_TM/CYCLE_P 。脉 宽调制精 度，决 定了一个脉冲周期内执行的脉冲计算的次数，次数越多精度越高。如图4，FB 58 “TCONT_CP”  通过“SELECT” 参数决定PID 运算和脉冲运算的关系，通常我们使用默认的模式，也就是同一个FB 58 “TCONT_CP” 执行两者，因此在同一个循环中断中执行的FB 58 “TCONT_CP”，每次循环中断进入都会执行脉冲运算，而PID 运算和脉冲运算成1:G 关系。因此实际脉冲运算的周期 CYCLE_P* 是由程序块执行的间隔决定的，所以实际周期 PER_TM*=CYCLE_P * x G。

图04

在上面的例子中，G = PER_TM / CYCLE_P =10/0.1=100；OB35循 环周期200MS， 所以CYCLE_P * =200MS ，PER_TM* =100X200=20S。因此，要想脉冲输出的周期和设置的一致，必须保证 CYCLE_P=CYCLE_P *（循环中断的时间） 我们只需要调整OB35的循环中断时间到 100MS，就可以实现10S周期的脉冲，如图5。

图05

经验关系时间法则如 下：

• CYCLE_P<=PER_TM/50
• PER_TM<=TI/5
• CYCLE<=TI/10
• CYCLE(=N x CYCLE_P)=<PER_TM;N 为整数
• P_B_TM>=CYCLE_P
  

如果PID CYCLY和周期PER_TM不同会怎么样？

可以为CYCLE 选择一个小于脉冲重复周期PER_TM 的数值。此设置适用于需要尽可能高的脉冲重复周期以减小执行器上的磨损，但快速过程需要的采样时间却又比较短。如果CYCLE< PER_TM，意味 着一个完整周期还没有结束，新的 PID 结果将会产生，脉冲的输出状况将会改变。



图06

如 图7，CYCLE<PER_TM，当前输出LMN=50.0，周期20S。一旦 PID 的结果发生更改，如图8，当脉冲高电平输出到20%时，新的 PID 结果LMN=80.0 到来，则脉冲会在之前的基础上继续输出余下的60%的高电平后再变为低电平，整个周期仍然保持20S。
 
图07


图08

如果新的PID 的结果发生在脉冲的高电平，则会有以下两种情况(黄色箭头：已经输出的高电平脉冲；绿色箭头：新的 PID 结果)：

• PID 结果>当前脉冲长度，则脉冲延长

图09

• PID 结果<当前脉冲长度，则脉冲终止

图10

如果新的PID 的结果发生在脉冲的低电平，则会有以下两种情况(黄色箭头：已经输出的低电平脉冲；绿色箭头：新的 PID 结果)：：

• 100-PID 结果<=当前低电平脉冲长度，则输出高电平脉冲

图11

• 100-PID 结果>当前低电平脉冲长度，则低电平脉冲延长

图12