TwinCAT 3 TF8540溫度控制庫使用說明

第20頁TTwinCAT3TF8540溫度控制庫使用說明作者：牛凱、余洋職務(wù)：華西南區(qū)技術(shù)工程師郵箱：kai.niu@日期：2022-04-07摘要：目前有很多客戶在溫度控制中需要用到加熱和冷卻的PID控制，而之前的一些溫度庫文件沒有冷卻的PID控制，使用起來也會(huì)出現(xiàn)如超調(diào)過高，死區(qū)震蕩過大等問題（TF4110），需要工程師不斷調(diào)試。而TF8540是倍福德國(guó)最新的溫度庫，適合所用的溫度控制場(chǎng)景，可應(yīng)用于任意的溫度傳感器硬件，多溫區(qū)控制，可自由配置溫度端子通道。此外，擁有完整的加熱過程中軟硬件引起的報(bào)錯(cuò)診斷功能。該文檔介紹了TF8540在有冷卻的PID溫度控制場(chǎng)景的應(yīng)用。附件：序號(hào)文件名備注1tc2_pfwlib_piled-library庫文件2PlcTempCtrl.tszip例程3Data.7z溫度調(diào)節(jié)初始化參數(shù)歷史版本：序號(hào)文件名作者1《PlcTemperatureControlApplicationWithTF8540》何元?jiǎng)倜庳?zé)聲明：我們已對(duì)本文檔描述的內(nèi)容做測(cè)試。但是差錯(cuò)在所難免，無法保證絕對(duì)正確并完全滿足您的使用需求。本文檔的內(nèi)容可能隨時(shí)更新，如有改動(dòng)，恕不事先通知，也歡迎您提出改進(jìn)建議。參考信息：溫度控制庫例程的原作者是廣州的資深應(yīng)用工程師HectorHe，如需了解詳情請(qǐng)聯(lián)系何工本人：yuansheng.he@。如想購買授權(quán)，需聯(lián)系當(dāng)?shù)剞k事處轉(zhuǎn)銷售。目錄1. 軟硬件版本 31.1. 倍福Beckhoff 31.1.1. 控制器硬件 31.1.2. 控制軟件 31.2. IO組件 31.2.1. 溫度測(cè)量模塊 31.2.2. 輸出模塊 32. 準(zhǔn)備工作 32.1. 打開樣例程序 32.2. 勾選TF8540授權(quán)及安裝對(duì)應(yīng)庫文件 32.3. 配置模式下掃描IO 63. 例程程序講解 73.1. App_FC_TempCtrlParamLoadCheck 73.2. FB_VisuTemp 73.2.1. SaveLoad 73.3. TempCtrl 73.3.1. _01_BasicInit 83.3.2. _02_TempInit 83.4. Visualization 83.4.1. VISU_MAIN 83.4.2. VISU_SAVE_LOAD 94. 溫控算法內(nèi)部變量 94.1. aaaPfwTempToHmi 94.2. aaaPfwTempMparamFromHmi 104.3. aaaPfwTempPparamFromHmi 124.4. in_PfwTempCtrlInput 124.5. out_PfwTempCtrlOutput 125. 操作步驟 125.1. 溫度傳感器值變量映射 125.2. 溫度PWM輸出映射 155.3. 將初始化溫度參數(shù)放進(jìn)控制器 165.4. 修改樣例程序的參數(shù) 165.5. 自整定參數(shù)（基于章節(jié)5.3的兩種情況） 175.6. 保存溫度控制參數(shù) 196. Scopeview示波器功能 197. 常見問題 20軟硬件版本倍福Beckhoff控制器硬件TwinCAT控制器：工控機(jī)：C6015控制軟件筆記本和控制器都是基于TwinCAT3.1Build4024.32版本IO組件溫度測(cè)量模塊EL3314輸出模塊EL2008準(zhǔn)備工作打開樣例程序打開TwinCAT3，選擇菜單欄：文件→打開→項(xiàng)目/解決方案，如下圖：然后選擇一個(gè)文件夾打開樣例程序。勾選TF8540授權(quán)及安裝對(duì)應(yīng)庫文件選擇對(duì)應(yīng)的授權(quán)，如下圖：安裝tc2_pfwlib_piled-library庫文件，如下圖：配置模式下掃描IO如下圖所示：例程程序講解App_FC_TempCtrlParamLoadCheckApp_FC_TempCtrlParamLoadCheck為參數(shù)載入前Machine參數(shù)、Product參數(shù)的檢查函數(shù)。請(qǐng)不要對(duì)此函數(shù)代碼做任何改動(dòng)。除非是對(duì)參數(shù)save和Load程序理解很深了，關(guān)于文件save和load應(yīng)用，可以參考虛擬學(xué)院的另外一個(gè)文檔（plcfilehandling）。這段程序在溫度程序使用文檔中，是要求忽略不用操作，不做任何改動(dòng)的。FB_VisuTempFB_VISUTEMP功能塊實(shí)現(xiàn)了VISU_MAIN中控件的操作程序。因此在PLCHMI的控件輸入中就沒有進(jìn)行配置了。功能塊可以根據(jù)VISU_MAIN的按鈕，對(duì)溫區(qū)進(jìn)行加熱開、保溫、自整定、加熱關(guān)操作。SaveLoadSAVELOARD這個(gè)ACTION則是實(shí)現(xiàn)了VISU_SAVE_LOARD中控件的操作程序，可以實(shí)現(xiàn)溫度Machine參數(shù)、Product參數(shù)的保存載入操作。需要注意的是，Product參數(shù)如果發(fā)生了更改，會(huì)自動(dòng)被保存至目標(biāo)文件，而Machine參數(shù)如果更改之后想要保存，則需手動(dòng)點(diǎn)擊SaveMahcinpara執(zhí)行操作。TempCtrlTempCtrl是此溫控例程的主程序：包含了判斷是否初始化操作、處理是否載入?yún)?shù)、以及調(diào)用tc2_pfwlib_processing中的溫控接口程序FB_TempCtrlMainBody_TcPfw_TC3。除此之外，也調(diào)用了之前的HMI功能塊FB_VISUTEMP。_01_BasicInit_01_BasicInit這個(gè)ACTION初始化了基本的系統(tǒng)循環(huán)時(shí)間，拼接了溫區(qū)的表達(dá)方式。_02_TempInit_02_TempInit是一個(gè)可選的ACTION，為的是防止沒有Data文件從而導(dǎo)致溫控程序中參數(shù)為空，完全起不來。同時(shí)，如果需要對(duì)相關(guān)元素進(jìn)行修改的話，也可以自行更改這個(gè)Action中的相關(guān)變量值。VisualizationVISU_MAIN1：切換啟動(dòng)、保溫、關(guān)閉模式2：初始化參數(shù)3：開啟自整定（優(yōu)化按鈕）4：進(jìn)入自整定檢測(cè)位5：設(shè)定點(diǎn)溫度/保溫溫度6：?jiǎn)⒂?關(guān)閉溫區(qū)7：復(fù)位報(bào)錯(cuò)（注：其他一些顯而易見的控件這里就不作贅述了，需要注意的是有兩個(gè)控件“SimuDischarge”和“TuneIdleLoad”一個(gè)是模擬加熱程序用的，一個(gè)是整定空閑負(fù)載時(shí)間。在自整定時(shí)也會(huì)整定空閑負(fù)載時(shí)間，所以這2個(gè)一般都用不到，可以忽略）VISU_SAVE_LOAD1：保存三種參數(shù)2：載入三種參數(shù)3：三種參數(shù)的保存/載入狀態(tài)位溫控算法內(nèi)部變量在使用TF8540之前，溫控程序中有很多變量需要先去理解，才能根據(jù)自己的實(shí)際項(xiàng)目進(jìn)行更改，以下僅對(duì)常見的一些變量進(jìn)行講解：aaaPfwTempToHmi此結(jié)構(gòu)體為Plc中給到HMI的溫度參數(shù)，方便制作HMI的時(shí)候進(jìn)行變量關(guān)聯(lián)。ActulTemp：實(shí)際溫度FileErr：文件參數(shù)錯(cuò)誤檢測(cè)位Error：溫控程序錯(cuò)誤檢測(cè)位FileErrId：文件參數(shù)錯(cuò)誤代碼ErrorId：溫控程序錯(cuò)誤代碼Heating：?jiǎn)?dòng)加熱InUse：?jiǎn)⒂脺貐^(qū)OnStandBy：?jiǎn)⒂帽啬Ｊ絋uningActive：自整定模式檢測(cè)位TuningDone：自整定完成檢測(cè)位aaaPfwTempMparamFromHmi此結(jié)構(gòu)體為溫度Machine參數(shù)，包含了PID比例、積分、微分參數(shù)等。關(guān)于PID、超調(diào)、延遲時(shí)間等高級(jí)參數(shù)，暫時(shí)可以不需要理解，使用時(shí)采用文件里的Data參數(shù)，或者直接初始化再進(jìn)行整定都行。這里，需要特別注意的幾個(gè)變量如下：SensorType：傳感器類型TempSensTerm：溫度接收模塊類型OutputSel_H/OutputSel_C：加熱/冷卻輸出類型TermChannel：通道ID（默認(rèn)情況用1即可）ModuleId、ZoneId、SupplyId、ExtruderId：溫區(qū)相關(guān)ID（默認(rèn)情況用1即可）UseCooling：?jiǎn)?dòng)冷卻功能TuneCooling：冷卻自整定功能Inuse：是否啟用該溫區(qū)aaaPfwTempPparamFromHmi此結(jié)構(gòu)體為溫度Product參數(shù)，也就是常說的配方參數(shù)。包含了溫度預(yù)設(shè)值、保溫值、溫度上下限等等參數(shù)。Setpoint：目標(biāo)溫度（預(yù)設(shè)值）StandbySetpoint：保溫溫度in_PfwTempCtrlInput此結(jié)構(gòu)體為硬件輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體。out_PfwTempCtrlOutput此結(jié)構(gòu)體為輸出到硬件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體。（以上這兩種結(jié)構(gòu)體不對(duì)其進(jìn)行解釋，基本是一些模塊硬件的相關(guān)參數(shù)。如需了解詳情可以查閱相關(guān)模塊的手冊(cè)。而后續(xù)的操作步驟章節(jié)會(huì)講解如何鏈接這些變量）操作步驟溫度傳感器值變量映射將in_PfwTempCtrlInput[i].EL_SnsData變量Map到對(duì)應(yīng)的溫度模塊EL3318/EL3314的相應(yīng)通道，PDO“Value”上。將in_PfwTempCtrlInput[1].EL_SnsWcState..in_PfwTempCtrlInput[4].EL_SnsWcState變量Map到溫度模塊EL3314的PDO“WcState”上；若溫度模塊為EL3318，則將in_PfwTempCtrlInput[1].EL_SnsWcState..in_PfwTempCtrlInput[8].EL_SnsWcState變量Map到溫度模塊EL3318的PDO“WcState”上。將in_PfwTempCtrlInput[1].EL_SnsState..in_PfwTempCtrlInput[4].EL_SnsState變量Map到溫度模塊EL3314的PDO“State”上；若溫度模塊為EL3318，則將in_PfwTempCtrlInput[1].EL_SnsState..in_PfwTempCtrlInput[8].EL_SnsState變量Map到溫度模塊EL3318的PDO“State”上。將in_PfwTempCtrlInput[1].EL_AdsAddr..in_PfwTempCtrlInput[4].EL_AdsAddr變量Map到溫度模塊EL3314的PDO“AdsAddr”上；若溫度模塊為EL3318，則將in_PfwTempCtrlInput[1].EL_AdsAddr..in_PfwTempCtrlInput[8].EL_AdsAddr變量Map到溫度模塊EL3318的PDO“AdsAddr”上。溫度PWM輸出映射將out_PfwTempCtrlOutput[i].SelOutPos變量Map到對(duì)應(yīng)的加熱輸出模塊EL2008/EL2004的相應(yīng)通道，PDO“Output”上。將out_PfwTempCtrlOutput[i].SelOutNeg變量Map到對(duì)應(yīng)的冷卻輸出模塊EL2008/EL2004的相應(yīng)通道，PDO“Output”上。將初始化溫度參數(shù)放進(jìn)控制器方法1：將附件中的文件Data.7z解壓后的Data文件夾通過遠(yuǎn)程桌面放到控制器C6015的C盤。方法2：如選擇不使用壓縮包中的Data參數(shù)，則務(wù)必先在C盤根目錄創(chuàng)建一個(gè)空的Data文件夾。（注：如采用方法1，請(qǐng)先查看章節(jié)5.4；如果采用方法2，則先看章節(jié)5.5。）修改樣例程序的參數(shù)Login在運(yùn)行模式下，在TempCtrl(PRG)中鼠標(biāo)左鍵選中aaaPfwTempMparamFromHmi再單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇添加查看，將監(jiān)視1窗口拖到編程頁面右側(cè)顯示，如下圖：修改每一個(gè)通道的絕對(duì)溫度高限和絕對(duì)溫度低限。下圖在準(zhǔn)備值一欄寫入300和0。修改TermChannel（通道號(hào)）和ModuleID（模塊號(hào)）以及在需要冷卻的情況下必須將UseCooling和TuneCooling置為Ture。（如無需冷卻，則將兩者置為False，否則會(huì)擾亂自整定過程）如下圖，表示第一個(gè)EL3314模塊的第一個(gè)通道，需要冷卻控溫。根據(jù)自己的實(shí)際項(xiàng)目硬件修改OutpuutSel_H（加熱輸出）、OutputSel_C（冷卻輸出）、TempSensTerm（溫度模塊）和SensorType（溫度傳感器）。（注：修改過上述參數(shù)之后，如需保存下次使用，則需再次手動(dòng)保存Machine參數(shù)，具體操作步驟見章節(jié)5.5）自整定參數(shù)（基于章節(jié)5.3的兩種情況）情況一：使用壓縮包中的Data參數(shù)完成章節(jié)5.4的操作步驟之后，找到VISU_MAIN。通過下圖序號(hào)1啟動(dòng)溫區(qū)，序號(hào)2設(shè)置溫度預(yù)設(shè)值，序號(hào)三啟動(dòng)溫控流程，程序?qū)⒂屑訜釀?dòng)作輸出到EL2008端子。最后點(diǎn)擊序號(hào)4進(jìn)行自整定優(yōu)化。判斷是否處于自整定狀態(tài)可以通過VISU界面介紹中的自整定檢測(cè)位獲?。欢袛嘧哉ㄊ欠裢瓿蓜t是通過aaaPfwTempToHi.TuningDone。溫度自整定完成，自動(dòng)加熱到設(shè)定溫度并保持在設(shè)定溫度，超調(diào)值不超過1%，溫度波動(dòng)范圍預(yù)計(jì)在±0.2℃。（注：黑色方框“<”和“>”箭頭可以切換不同的溫區(qū)，如自整定時(shí)間大于30分鐘，說明參數(shù)設(shè)置不合理。自整定完成之后，會(huì)自動(dòng)加熱到設(shè)定溫度并保持在設(shè)定溫度。預(yù)計(jì)在±0.2℃范圍內(nèi)波動(dòng)。）情況二：使用空的Data文件夾Login程序之后點(diǎn)擊VISU_MAIN中的序號(hào)1InitParams，Product參數(shù)會(huì)被自動(dòng)保存至Data文件夾，溫區(qū)1也會(huì)被自動(dòng)啟用。但是Machine和Supply參數(shù)不位于自動(dòng)保存的行列之內(nèi)。所以在點(diǎn)擊InitParams控件之后，再根據(jù)章節(jié)5.4更改Machine參數(shù)的相關(guān)變量，接著通過序號(hào)2更改溫度設(shè)定值，序號(hào)3啟動(dòng)溫控，最后點(diǎn)擊序號(hào)4進(jìn)行自整定。保存溫度控制參數(shù)整定完成之后，Mahcine里的PID高級(jí)參數(shù)會(huì)自動(dòng)更新。為了避免斷掉造成的參數(shù)丟失，因此最好將相關(guān)配方等參數(shù)進(jìn)行保存。找到VISU_SAVE_LOAD，通過序號(hào)1和2將剩下的兩個(gè)參數(shù)分別手動(dòng)保存。完成上述操作之后，溫度參數(shù)將自動(dòng)保存在控制器C6015的C盤Data文件夾里面，格式為二進(jìn)制文件格式，而下次控制器重新上電之后會(huì)自動(dòng)讀取三者的內(nèi)容。當(dāng)然也可以復(fù)制到別的設(shè)備中直接使用，從而省去了重新設(shè)置參數(shù)，整定參數(shù)的過程。Scopeview示波器功能在溫控的過程中，為了方便觀察溫度的變化規(guī)律，可以使用Scopeview對(duì)溫度變量進(jìn)行監(jiān)控。Scopeview的創(chuàng)建方法和變量添加方法在這里就不多作贅述了，可以在虛擬學(xué)院的入門課程進(jìn)行學(xué)習(xí)，這里展示一下效果（設(shè)定溫度：100℃）：常見問題Login之后可以正常加熱，溫度值也正常，但顯示有報(bào)錯(cuò)沒有更改Mahcine結(jié)構(gòu)體中的傳感器與模塊類型，實(shí)際項(xiàng)目的硬件與例程不匹配。自整定時(shí)間過長(zhǎng)建議采用空的Data文件夾進(jìn)行整定（方法2）。除此之外，如果沒有用到冷卻功能，需要將UseCooling和TuneCooling置為FALSE。否則會(huì)給溫控算法帶來擾亂。初始化之后無法接受到實(shí)際溫度值初始化Action默認(rèn)的是模擬溫控過程，首先還是需要更改Mahcine結(jié)構(gòu)體中的傳感器與模塊類型。其次，確認(rèn)相關(guān)溫區(qū)的ID是否正確。最后，再檢查有沒有將溫區(qū)正常啟用（Inuse為True）無法正常加熱無論是什么控制器，都需要在目標(biāo)路徑存在一個(gè)Data文件夾，這非常重要。在此基礎(chǔ)之上，可以先進(jìn)行初始化parameters，再分別保存三個(gè)類型的參數(shù)，最后重新上電載入即可。當(dāng)然，也可以直接使用例程配套的data