博途S7-1500SCL實(shí)現斜坡線(xiàn)性平滑算法程序

01

斜坡線(xiàn)性平滑算法仿真

02
斜坡線(xiàn)性平滑在工程中應用

線(xiàn)性平滑功能關(guān)主要有兩大作用：

1、對設置值目標值進(jìn)行平滑，在收放卷以及一些同步控制中，閉環(huán)有可能會(huì )在PLC里面做閉環(huán)控制，速度指令通常是由PLC給出，變頻器、驅動(dòng)器這些執行機構加減速時(shí)間設置的會(huì )非常短，因為要滿(mǎn)足一些同步性跟隨控制的需要，這時(shí)候如果去點(diǎn)動(dòng)一個(gè)外部設備，直接設定一個(gè)目標值，如果沒(méi)有一個(gè)線(xiàn)性平滑的功能，設備都會(huì )有一個(gè)明顯的一個(gè)沖擊，這時(shí)候一般會(huì )引入一個(gè)線(xiàn)性平滑功能，對于設定值，它實(shí)現一個(gè)斜坡加減速的功能，

2、一個(gè)功能就是在PID的優(yōu)化算法里面實(shí)現對于給定值PID的目標值的一個(gè)平滑給定。比如設定給定的一個(gè)溫度，我們從30°升到100°C，通常我們如果直接設置的話(huà)，會(huì )有一個(gè)很明顯的階躍。對于這樣的一個(gè)階躍信號后面的閉環(huán)控制系統PID，它的響應是比較困難，這時(shí)候我們通常會(huì )對給定值進(jìn)行一個(gè)平滑，比如說(shuō)那些線(xiàn)速度設定，張力設定，對于這些需要控制的這個(gè)目標量，通常都會(huì )有一個(gè)平滑過(guò)渡的過(guò)程，一個(gè)階躍信號給過(guò)去后面的閉環(huán)控制系統很難及時(shí)響應，會(huì )給系統造成一定的沖擊，這時(shí)候會(huì )引入這樣的一個(gè)線(xiàn)性平滑功能塊，介紹完線(xiàn)性平滑功能塊的作用之后，我們看一下這樣一個(gè)功能塊它的算法原理是如何實(shí)現的。

03
斜坡線(xiàn)性平滑算法原理算法公式：

MaValue：最大速度。MinValue：最小速度
SmoothTime：線(xiàn)性平滑總時(shí)間
h：計算步長(cháng)，PLC的循環(huán)中斷時(shí)間

算法原理，這里我們結合著(zhù)PLC代碼部分進(jìn)行講解。我們這里已經(jīng)編寫(xiě)好了一個(gè)線(xiàn)性平滑功能塊，這里我們在定時(shí)中斷OB30里面進(jìn)行調用，這里的定時(shí)中斷的中斷時(shí)間是10ms，每10ms里面去調用一個(gè)這樣的一個(gè)平滑函數功能塊，直接監控觀(guān)察一下這樣的一個(gè)功能塊。現在它的目標值是30，如果要去修改它的這樣的一個(gè)速度，比如讓他轉到60r/min，大家可以看得到我的這個(gè)目標值階躍發(fā)生變化了，我的輸出平滑值它是慢慢爬升到這個(gè)階段的，它有一個(gè)爬升的這樣的一個(gè)過(guò)程。

我們在將速度降低，可以看到我們在觸摸屏或者上位機上去給進(jìn)這樣的一個(gè)速度指令，實(shí)際上速度指令并不是馬上降到的設定值，而是一個(gè)斜坡有一個(gè)加速減速的過(guò)程，這里的線(xiàn)性平滑功能快主要是為了完成對于我們的目標值的一個(gè)線(xiàn)性平滑。

平滑時(shí)間是自己可設的，這里的工程量的最小值是0，最大值是200，總的平滑時(shí)間是50，實(shí)現這樣的一個(gè)平滑時(shí)間一個(gè)設定，對于變頻器里面，通常大家知道0~50Hz對應的你的加速時(shí)間，有的時(shí)候會(huì )設置成15秒，20秒，其實(shí)是一個(gè)道理，就是這里的算法是在PLC里面去實(shí)現這樣的一個(gè)過(guò)程，因為有的時(shí)候我們的這樣的一個(gè)閉環(huán)控制，同步控制是在PLC這邊去做的，這樣的平滑必須由我們這個(gè)PLC上位控制器去給出這樣的一個(gè)平滑指令。

看一下編程里面是如何進(jìn)行實(shí)現的。這里將縱坐標的最小值、最大值設定成0-200,橫坐標平滑總時(shí)間設置成50秒，這里面還有一個(gè)求解步長(cháng)，就是所謂的這個(gè)定時(shí)中斷的時(shí)間，如果我們設置是10ms，那10ms，50秒里面被劃分了多少份呢？我們利用這樣的一個(gè)平滑總時(shí)間除以一個(gè)計算步長(cháng)，當然這里的單位是毫秒，總時(shí)間單位是秒，秒我們要轉成毫秒，毫秒之后再除以這樣的一個(gè)步長(cháng)，就總共我們被分割了這么多份，從這個(gè)最小值到最大值被分割這么多份，需要計算出我們的單步增量，這里的增量它是一個(gè)既是代表遞增也是代表遞減的，它是一個(gè)變化量。要計算出這樣的一個(gè)變化量，這個(gè)變化量計算出來(lái)之后，這樣的一個(gè)平滑輸出，就利用這樣的一個(gè)公式就可以算出來(lái)我們的平滑數值，值等于我們的這個(gè)初始值，就是這里的平滑值，再加上單步遞增量，再乘以一個(gè)系數。為什么要有個(gè)系數呢？就是因為我們有可能是遞增的也有可能是遞減，這要根據這個(gè)目標值和我們的平滑輸出值這個(gè)大小關(guān)系，可以看一下，這邊這時(shí)候平滑輸出值已經(jīng)是10了，那如果這時(shí)候我要讓它變?yōu)樽優(yōu)?，那是不是必須得遞減，這里是根據這樣的一個(gè)輸出平滑值和我們的這個(gè)目標值的大小來(lái)判斷到底是遞減還是遞增的，可以看到我們現在就是一個(gè)遞減的過(guò)程，那我們如果將我們的這個(gè)設定值設置的大于我們的這個(gè)平滑輸出值，比如說(shuō)我們設置成40，可以看到我們現在的輸出它就是一個(gè)平滑遞增的這樣的一個(gè)過(guò)程。

04
SCL程序實(shí)現

符號表：

代碼：

REGION 單步變化量    #deltaValue := (#maxValue - #minValue) / DINT_TO_REAL(#smoothTime * 1000 / #h);END_REGION
REGION 計算偏差juedui值    #SetSmSUB := #SetValue - #sm_out_1;    IF #SetSmSUB < 0.0 THEN        #SetSmSUB := #SetSmSUB * -1;    END_IF;END_REGION
REGION 計算平滑輸出值sm_out    IF #SetSmSUB > #deltaValue THEN        IF #SetValue > #sm_out_1 THEN            #factor := 1.0;        ELSIF #SetValue = #sm_out_1 THEN            #factor := 0.0;        ELSIF #SetValue < #sm_out_1 THEN            #factor := -1.0;        END_IF;        #sm_out_1 := #sm_out_1 + #factor * #deltaValue;    ELSE        #sm_out_1 := #SetValue;    END_IF;    #sm_out := #sm_out_1;END_REGION