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FB42 “CONT_S” & FB59 “TCONT_S”

FB42 “CONT_S” 为PI步进控制器，可以用作PI固定设定值控制器；也可以用于级联、混合或比率控制器中的次级控制器，但是不能当做主控制器使用。

图1. FB42 “CONT_S” 方框图

FB59 “TCONT_S” 为步进温度控制器。过程值PV_PER与FB58类似，支持温度信号输入。用于形成偏差的设定值和过程值必须具有相同的单位。

图2. FB59 “TCONT_S” 方框图

主要参数

图3. FB42 “CONT_S” 程序块

注：以TIA Potal V13 SP1为例，该功能块在 STEP 7中的管脚与其相同

表1.FB42 “CONT_S” 的输入参数

表2. FB42 “CONT_S” 的输出参数

表3. FB42 “CONT_S” 的静态变量

图4. FB59 “TCONT_S” 程序块

注：以TIA Potal V13 SP1为例，该功能块在 STEP 7中的管脚与其相同

表4. FB59 “TCONT_S” 的输入参数

表5. FB59 “TCONT_S” 的输出参数

表6. FB59 “TCONT_S” 的静态变量

FB42 “CONT_S” 与 FB59 “TCONT_S”的工作模式

单独调节 ：根据设定值与当前值的偏差，按照设定好的比例、积分、微分参数进行控制

串级调节：如下图所示

FB58高级功能

FB58 “TCONT_CP“与FB41“CONT_C”相比增加了如表1.所示的功能，本文将以表1.为引导，逐一描述

表1. FB58 “TCONT_CP“与FB41“CONT_C”功能对比

注：过程I/O已经在前面的文档里描述，故不再重复

设定值弱化PFAC_SP

PFAC_SP=1.0 设定值发生变化，比例作用发挥全部作用；

PFAC_SP=0.0 设定值发生变化，比例作用不发挥任何作用。

图1. FB58 “TCONT_CP“: PFAC_SP=1.0

图2. FB58 “TCONT_CP“: PFAC_SP=0.0

积分保持

FB58 “TCONT_CP“积分保持增加了正/反向积分保持功能

正向积分保持：ER>0,积分作用冻结

反向积分保持：ER<0,积分作用冻结

表2.积分保持

下图由WINCC截取各个积分保持的曲线：

黑色(SP)：设定值

红色(PV)：当前值

蓝色(OUT)：PID输出

粉色(I)：积分分量

图3.正向积分保持

图4. 反向积分保持

图5.积分保持

控制带CON_ZONE

温度控制回路是一个有明显滞后特性的对象，这给实际的调节过程带来了很多的问题，最显著的困难就是在过程值偏离设定值较大时，调节过程过于缓慢，而在接近设定值时容易出现较大的超调。
从上述的两个问题出发，PID应该满足这样的功能：

1，在偏差超过一定的范围时，PID输出最大或者最小的调节量，让温度值快速回到一个小的范围中，以缩短回路的调节时间；

2，在设定值附近时，越靠近调节量变化越小，以防止超调。

图6，控制带

由上图可见：

1，PV>SP_INT+CONE_ZONE; LMN=LMN_LLM

2，PV<SP_INT+CONE_ZONE; LMN=LMN_HLM

3，.SP_INT-CON_ZONE < PV < SP_INT+CON_ZONE; LMN=LMN_sum

下图由WINCC截取死区的控制曲线：

黑色(SP)：设定值

红色(PV)：当前值

蓝色(OUT)：PID输出

粉色(I)：积分分量

图7. 控制带控制方式

自整定

FB58 “TCONT_CP“功能块自带自整定功能。

自整定有如下几种整定方式：

1，使用设定值阶跃变化，通过逼近工作点来实现整定；

2，通过设置一个起始位，在工作点上进行整定；

注: 以上两种方式均可在控制面板或程序内实现。

自整定可整定如下参数：

1,PFAC_SP;

2,比例参数GAIN;

3,积分时间TI;

4,微分时间TD;(仅PID参数整定)

5,微分因子D_F;

6,控制带开/关CONZ_ON=1;(仅PID参数整定)

7,控制带宽度CON_ZONE;(仅PID参数整定)

通过控制面板自整定

如下图示所，通过面板做自整定:

注: 以STEP 7 V5.5为例

图8. 自整定控制面板

图9. 自整定介绍. 单击Next，下一步

图10 .整定控制器参数选择 . 单击Next，下一步

a. PID参数整定，包含控制带及微分参数;

b.PI参数整定 ，不包含控制带及微分参数.

图11. 自整定激励方式 . 单击Next，下一步

a. 使用设定值阶跃变化，通过逼近工作点来实现整定；

b. 通过设置一个起始位，在工作点上进行整定.

图12. 过程激励. 单击Next，下一步

a. 设定值

1，当在上一步选择"Tune at the operating point by setting a start bit", 无法修改；

2，当在上一步选择"Tune by approaching the operating point with a setpoint step change",可修改设定值阶跃值.

b，输出值阶跃(TUN_DLMN):

当进行整定后进入PHASE 2，LMN=LMN0+TUN_DLMN （为阶跃值）.

图13. 自整定结果

a，整定结果

b，控制器类型

通过程序块自整定

同样也可以通过程序块进行自整定，步骤如下：

1.设置TUN_ON=TURE，准备整定控制器。控制器从阶段0切换到阶段1。

2.在阶段1中等待一段时间后，在SP_INT参数设置一个设定值阶跃变化，或者设置TUN_ST=TURE。控制器输出一个由数值TUN_DLMN改变了的可调节变量，然后开始搜索拐点。

设定值阶跃自整定方式

由WINCC截图可看设定值阶跃自整定:

设定值(SP):红色

反 馈 (PV):绿色

输 出 (LMN):深蓝色

自整定整定阶段(PHASE):浅蓝色

自整定启动(TUN_ON):紫色

整定结果(STAUTS_H):黄色

图14. 设定值阶跃自整定方式

工作点自整定方式

由WINCC截图可看设定值阶跃自整定:

设定值(SP):红色

反 馈 (PV):绿色

输 出 (LMN):深蓝色

自整定整定阶段(PHASE):浅蓝色

自整定启动(TUN_ON):紫色

整定结果(STAUTS_H):黄色

图15. 工作点自整定方式

自整定过程PHASE

由以上两图可知,当激活自整定后，主要有4个阶段:

PHASE 1:TUN_ON=TRUE,进入PHASE 1 LMN当前值写入.DBD220(LMN0);

PHASE 2:由SP_INT的阶跃变化或TUN_ST触发整定，进入PHASE 2，搜索拐点LMN=LMN0+TUN_DLMN;

PHASE 3~5:参数整定，当PV值超过了SP值阶跃变化的75%，整定结束。始终以自动方式启动，并且LMN=LMN0+0.75*TUN_DLMN（即使整定前处于手动模式）

PHASE 7:检查过程类型

注意事项:

1,设定值阶跃和TUN_DLMN必须合适匹配，如果TUN_DLMN太高，设定值阶跃变化的75%范围内找不到拐点；

2,TUN_DLMN必须足够高，以便过程变量可以至少达到设定值阶跃变化的22%，否则可能会一直停留在PHASE 2。

自整定出错状态和纠正方法

图16. 自整定常见问题

注意:

1,同时置位TUN_ON和TUN_ST，系统始终处于PHASE1，无法启动自整定;

2,当有效的TUN_DLMN<5%时（阶段1结束），STATUS_H=30002，整定被终止;

3,采样时间CYCLE和CYCLE_P之间的差值超过了5%， STATUS_H=30005，整定被终止。

FB58（TCONT_CP）

功 能：FB58 “TCONT_CP“ 针对温度控制过程而设计（也可应用于其他控制过程），可实现连续调节及比例调节元件的两级调节。

输出类型：模拟量输出或PWM输出可选。

应用领域：特别适用于温度控制过程，可选 PI 或 PID 控制方式。适用于带自整定功能的回路。

特 点：具备温度信号转换的功能，带自整定功能，同时具备模拟量输出和PWM输出方式，两步控制方式，比例作用可弱化，控制带功能。

图1.FB58"TCONT_CP" 的方框图

主要参数

图2. FB58"TCONT_CP"程序块

注：以TIA Portal V13 SP1为例，该功能块在STEP 7中的管脚与其相同

表1. FB58"TCONT_CP" 的输入参数

表2. FB58"TCONT_CP" 的输入输出参数

表3. FB58"TCONT_CP"的输出参数

表4. FB58"TCONT_CP"的常用静态参数

手/自动选择（MAN_ON）

表5.MAN_ON的选择

当前值PV_IN与PV_PER的选择

表6.PVPER_ON的选择

注：无论当前值选择哪个管脚，SP_INT必须与其量纲相同

当选择PV_IN作为反馈值时， FB58"TCONT_CP"与FB41"CONT_C"的用法一样

PVPER_ON=1时，PER_MODE模式选择

表7.PID参数设定

图3. PER_MODE=0

图4. PER_MODE=1

图5. PER_MODE=2

PID输出LMN与LMN_PER选择

FB58"TCONT_CP"与FB41"CONT_C"的用法一样,参考之前的文档： FB41基本使用