罗克韦尔(AB)PLC讲解，串级PID控制策略的HMI组件。

捣蒜灌

关于这个实验

在罗克韦尔自动化的基于过程自动化系统架构的集成架构中，控制策略的定义不限于控制器。除过程自动化控制器逻辑之外，在HMI或者操作员界面中可能存在全面控制策略的相关部件。其它像历史数据收集，或是来自高层自动化级的先进监管级的控制交互也同样看作是全部控制策略的一部分。所有这些均利用通讯网络，使用系统资源，影响系统的总性能。

要从工程师工作站完成该串级PID策略的组态，我们将使用FactoryTalk View Studio–Site Edition组态HMI 显示画面。

FactoryTalk ViewSE客户端提供运行时的操作员界面环境来测试显示画面和相关的控制器逻辑。

在这个实验中，您会：

• 打开一个现有的FactoryTalk ViewSE过程项目环境

• 创建全局对象用于过程显示画面

• 使用全局对象和FactoryTalk ViewSE标准过程面板修改HMI项目显示画面

• 使用FactoryTalk ViewSE客户端练习和自动调整串级PIDE对
创建一个新的全局对象

既然已经创建了串级和仿真程序，我们需要为控制策略增加操作员界面部件。设置FactoryTalk View SE应用中的显示画面以及PIDE回路的监控和调节。为了监控相应的数据，我们将使用FactoryTalk View SE的全局对象特性。

下面配置我们控制策略的HMI部件

1.从计算机桌面上，双击FactoryTalk View Studio图标。



应用程序类型选择对话框会出现

2. 选择Site Edition (Local) 应用类型，然后单击Continue 。

3. 单击 Open ，打开 PAC_Reactor_Lab 应用，并等待应用完全打开。

全局对象

FactoryTalk View Enterprise ver5.0 (CPR9)中的全局对象已被更新。创建全局对象(或者对象组)后，您可以在整个应用中的标准显示画面上使用。当您把一个全局对象复制到标准图形显示画面中时，副本被称为参考对象。原来的全局对象(在全局对象文件夹里)就成为副本的基本对象。参考对象具有特殊的性质，使他们能连接到原来的基本对象。当您修改了基本对象的属性，对应的改变也复制到所有与基本对象相连的参考对象中去。

过程 注意事项

为了有助于减少程序开发时间，过程面板作为FactoryTalk View Site Edition的一部分被提供。对于每个面板显示画面，都有一个常规显示画面(.gfx)和全局对象显示画面(.ggfx)，全局对象中包含用于面板的基本对象。这有助于您只需较少的工作量就可以启动应用并运行。已经创建的面板支持以下的过程指令：报警，增强型选择， 累加器，Ramp/Soak, 离散2态设备，离散3态设备，Phase Manager和增强型PID。

4. 转到浏览器窗口，双击Graphics文件夹下的Global Objects文件夹，可以看到项目中已经创建的当前全局对象。



注意：所有以“Logix_XXX”开头的对象都作为FactoryTalk View的一部分被提供。这个应用软件里只创建了Display Blocks。让我们看一下哪些已经创建

5.最大化FactoryTalk View SE 应用窗口，以查看完整的显示画面。



6. 双击全局对象显示块，打开显示画面。



这些对象已经作为基本对象集中存放，像参考对象一样可用于显示画面文件夹里的其它图形显示画面。当在这里修改它们后，相应的改变也会反映在参考对象里。

除了一些阀门对象之外，很多显示画面面板还用于压力回路、总和、流量和%显示。我们需要创建一个面板用于温度回路。让我们在已完成工作的基础上，做一些小的改变重新使用现有的面板。

7.通过选择压力控制器面板对象，然后点击工具栏里的Duplicate按钮，复制现有的压力控制器面板对象。





8. 向上拖动新的控制器对象面板，使其不覆盖在原来对象上，然后右击新复制的面板。

9. 从这个菜单中选择Object Explorer。



对象浏览器窗口会打开

10.展开对象浏览器Group6，双击Text6。

文本属性窗口会打开



11. 在文本属性对话框中把PSI改为‘Deg’，然后选择OK关闭文本属性对话框。

12. 对Group 7, Text 9重复进行步骤10和11，把PSI改为Deg

13. 关闭文本属性和对象浏览器，然后单击显示画面窗口的空白区域来释放焦点。

14. 右击新复制的面板，选择 Animation 菜单下的 Touch



这打开了动画对话框



通过显示命令(Display)调用标准的面板(Logix_PIDE)，并利用一个标签占位符(/T)传递全局对象参数(#1, #2 )，从而实现对全局对象触摸动画的组态

使用全局对象参数

全局对象参数在全局对象显示画面的基本对象中定义。当您从全局对象显示画面中复制一个全局对象到一个来自图形文件夹里的标准显示画面上时，您可以为参考对象中定义的全局参数赋值或是为其引用标签。

关闭动画窗口，然后右击新复制的面板，选择Global Object Parameter Definitions



全局对象参数定义对话框打开后，显示了两个已经为该全局对象定义的参数。暂且把PIDE指令标签命名为#1，把自动调整标签命名为#2



当全局对象用作图形显示画面中的参考对象时，全局对象的参数值或标签被赋值。

15.选择OK关闭全局对象参数定义对话框



16.从文件菜单或者工具栏上选择Save，保存全局对象显示块



17.最小化Display Blocks Global Objects窗口。

向显示画面中添加全局对象

这个实验项目代表一个仍在建设的项目。它包含一系列与过程单元相关的显示画面。我们需要组态与反应器控制策略相关的操作员界面。

打开已有的Reactor 显示画面，创建新的串级控制策略的界面。

18. 转到浏览器窗口，双击Graphics/ Displays文件夹下的_3000_Reactor显示画面。



部分完成的Area 3000 Reactor #1显示画面已打开。



19.从主菜单栏中单击Window，然后点击Display Blocks - /PAC_Reactor_Lab//(Global Objects)，显示其窗口



20. 把我们刚从显示块显示画面中创建的新的全局对象拖到Reactor显示画面中

“Display Blocks”的窗口隐藏到了后面。控制器面板的参考副本被放置在Reactor显示画面上。我们将需要两个面板，为每个串级PID指令提供一个面板

21.右击并选择Copy，然后再右击并选择Paste，以实现对控制器面板的复制。



22. 把一个面板放置在Jacket Temp标记下，另一个面板放置在Product Temp标记下

图形显示画面上的每个新参考对象都需要有其指定的参数值。利用全局对象参数值对话框来为全局对象设定唯一的参数值。

23.. 右击图形显示画面中的Jacket Temp下面的参考对象。



24.从上下文菜单中左击GlobalObject Parameter Values，打开全局对象参数值对话框。



25. 左击Parameter #1标签省略号，浏览PIDE指令

26. 打开标签浏览器窗口后，右击PAC_Reactor_Lab，然后选择Refresh All Folders。

27. 展开PAC_Lab，Online和Program: REACTOR_01_TempLoops文件夹，查看程序作用域内的标签。

28. 左击TIC_117，然后选择OK以保存属性值(标签路径)并关闭标签浏览器。



全局对象的参数值中填入指向标签TIC_117的路径。



29. 左击Parameter #2标签的省略号，找到并点击AUTOTUNE标签 。然后选择OK。



Jacket Temp参数的样式如下



30.右击图形显示画面中的ProductTemp参考对象。



31. 重复此过程为TIC_116赋值，同样地，赋值Product Temperature面板中的Autotune标签，然后选择OK。

32.从文件菜单或者工具栏上选择Save，保存_3000_Reactor显示画面。



运行Factory Talk View SE客户端

在这一节，利用FactoryTalk View SE客户端，您将检验PIDE功能块的运转情况。确保您已经保存了您的显示画面。

33.在Studio环境下，从顶端的下拉菜单里单击Tools图标。然后选择Launch SE Client



34. 选择PAC_Lab.cli组态文件后，单击OK图标运行FactoryTalk View SE客户端。

一两分钟后，您将会看到如下所示的过程单元的概况画面：



35. 选择导航菜单上的Reactor #1按钮，打开Reactor显示画面：打开后，最大化窗口以查看整个显示画面。



36. 左击Product Temp控制器面板，打开Product Temp TIC_116 PIDE面板。这就是您的主PIDE回路。把它往右移，使其离开原来的位置。

37. 对于Jacket Temperature，重复这一步操作，但不移动位置。您的显示画面样式如下所示：



最初，主Product Temperature和次级Jacket Temperature回路都处于操作员手动模式。Jacket Temperature回路被激活用于串级运行(‘Cas/Rat’按钮处于激活状态)。Product Temperature回路显示它的CV正在初始化。在非串级模式下，次级回路始终控制‘InitPrimary’，使得主回路的CV不停的初始化。这样，可独立于主回路对次级回路进行操作；它可被置于自动或是手动模式而不依赖主回路，但是主回路会跟踪次级回路的设定值以期待实现到串级模式的平滑过渡。

PIDE面板上的Cas/Rat、自动和手动按钮是模式选择按钮。这些按钮是独占使用的(一次只有一个是有效的)。任一回路都可工作在自动或是手动模式，但是Cas/Rat模式必须由PIDE指令参数明确地激活。

38. 当JacketTemp (TIC_117) PIDE处于手动模式时，改变它的SetPoint设定值，观察Product Temperature回路的变化。

只要次级回路不在串级模式下，操作员就可以改变它的SP，主温度回路的CV将会跟踪这些变化。

39. 把Product Temp (TIC_116) PIDE从手动改到自动模式，并改变它的SetPoint设定值。注意，由于主PIDE仍在初始化，这些变化只更新它的内部参数，对输出(CV)没有影响。

40. 把Product Temp (TIC_116) PIDE置回到手动模式，把Jacket Temp (TIC_117) PIDE置于Cas/Rat模式。注意，主PIDE的状态不再保持在初始化状态，并积极地控制次级压力回路的设定值。验证这一点。

41.改变Product Temp (TIC_116)回路的CV，查看Jacket Temp (TIC_117)回路的SP跟踪这个变化。

自动调整串级PID对

注意，这一节是可选择的。如果您的实验时间有限，您可以跳到下一实验，查阅和使用离散3态设备和累加器指令，然后当您有时间时返回这一节。

42. 把Jacket Temp (TIC_117) PIDE置于手动模式。

43. 左击Jacket Temperature PIDE的Trend对象按钮，打开趋势图显示画面：



44. 左击Autotune按钮，打开自动调整显示画面：



45. 左击 Acquire 按钮，得到一个命名为 Autotune 的自动调整标签，该标签已在您的RSLogix 5000项目中创建。

一旦所有的全局对象和它们对应的显示画面都添加到您的FactoryTalk View SE应用中，主PIDE面板自动地调用与之相关的所有其它显示，如自动调整，趋势图，等等。

关于自动调整对话框的更多细节

参见上面的自动调整对话框，注意那里的5个功能区：

• 获取标签/释放标签

• 过程类型/PV改变范围/CV步长

• 启动/中止调节

• 自动调整增益

• 时间常数/死区/增益

获取/释放标签

在RSLogix5000中PIDE底部输入的自动调整标签是一种资源，它既可以用于单个PIDE，也可以在很多PIDE之间共用。作为共享资源时，单个的PIDE可以在每次单独调节时使用一次自动调整标签。当您在使用较少可用内存的小型控制器处理问题时，这显得格外有价值。这种情况下，我们希望确保我们不会破坏在另一回路里同时被调整的数据。获取和释放标签按钮保证了标签每次只被一个PID回路唯一的使用。对话框还包含输入参数、增益参数以及调整状态。

过程类型 / PV改变范围 / CV步长

这些标签涉及自动调整执行时的约束条件。

过程类型：指定何种类型的系统要进行调整。这是很重要的，因为它可能影响已选择的用于自动调整测试的模

型(集成/非集成，等等)。一旦模型确定，它也会影响PID增益的计算。

PV改变范围：这是一个绝对限制值，其形式为工程单位，参考PIDE通过它来组态停止(中断)自动调整程序。如

果系统的PV超过这个值，自动调整程序将会被中止。

CV步长：这是一个数值，自动调整通过它改变PIDE CV执行系统。在自动调整运行的整段时间里，在此输入的数值(用百分数表示)被加到当前的CV值上。一旦自动调整停止(正常地或不正常地)，PIDE CV就会返回到自动调整运行前的数值。把这个值尽可能的变大是可取的，有助于获得系统最佳的(最好的)响应，但是也不能太大，过大就会超出PV的改变范围或是造成系统的不安全状态。

启动/中止调整

一旦设定运行自动调整，这些标签提供运行时间命令和状态访问。

启动调节：控制自动调整运行的开始

中止：如果用户必须停止该运行，可在自动调整运行期间的任何时间进行中止

执行状态和自动调整状态： 指示自动调整程序的当前状态(关于特殊状态和状态参考的信息，请参阅“快速获得结果”指南)

自动调整增益

增益部分的显示画面基于最近成功运行的自动调整以及当前PIDE使用的增益计算推荐的增益值。可用单选按钮选择增益，以获得期望的系统响应(慢速的，中等，或快速的)。单击‘Load Gains to PIDE’按钮，为即时使用的PIDE填写期望的增益值，‘Current’增益设定指出了当前相关PIDE中使用的增益值。

时间常数/死区/增益

这些是导致在自动调整运行期间进行过程模型参数评估的因素。

46.配置Autotune如下：



非常重要!!! 确保在键入您的数字后按Enter键，否则数字不会输入!!!

47. 单击Start按钮，开始自动调整的运行(这可能需要几分钟)。

自动调整将会通过增加当前PIDE CV值的50%来调整‘Jacket Temperature’回路，在自动调整运行完成之前，如果过程参数将要超过150，自动调整就会中止自动调整运行。

自动调整状态

执行期间，状态窗口会显示“In Progress”和“OK”信息，以让用户知道正在运行。



48.当自动调整完成后，您将会看到如下画面(尽管增益值可能会有所不同)：



注意，过程模型参数由自动调整评估。这些值接近死区时间和超前滞后块中预先输入的值吗？

49. 通过单选按钮选择中等响应，单击Load Gains按钮把增益的中等响应设定载入到PIDE中。



这将会改变PIDE中的当前增益，以反映如下图所示的中等响应选择：



50. 单击Release按钮，释放自动调整标签。

51. 关闭自动调整和趋势图显示画面，返回到主面板。

52. 在Jacket Temp (TIC_117) PIDE的主面板上，单击自动按钮进入自动模式，把SP的值改为150.0。观察调整/趋势页面上趋势图的结果。

53. 在Jacket Temp (TIC_117) PIDE的主面板上，通过在SP的编辑区输入数值或者垂直的SP滑块来把SP的值改为接近‘125’ 。等待PV值稳定在125附近。

54. 单击一次主面板上的Cas/Rat按钮，把Jacket Temp (TIC_117)PIDE置于串级模式。模式指示器应该指示改变到串级模式。

注意：确保TIC117在串级模式下，如果TIC116 正在初始化，则自动调整不会工作。

55. 核实Product Temp (TIC_116) PID处于手动模式，在自动调整配置中使用10%CV步长，重复前面的自动调整程序(记住：自动调整过程需要几分钟)。自动调整的结果应该是相似的。

56. 再次，为中等响应选择增益，通过单击PIDE按钮上Load Gains载入温度PIDE和这些增益。

57. 单击Release按钮，释放自动调整标签。

58. 在Product Temp (TIC_116)PIDE的主面板上，把PIDE置于自动模式。

59. 串级对含有调整参数，并在全自动模式下作为串级对使用。随意改变Product Temp (TIC_116)回路的设定值，观察Product Temp (TIC_116)和Jacket Temp (TIC_117)回路的响应。您还可以回到任一PIDE的调整窗口，通过选择增益设定并把它装载到PIDE中以获得不同的增益，不同的增益设定得到不同的响应。