博途S7-1500SCL實(shí)現(xiàn)斜坡線性平滑算法程序

01

斜坡線性平滑算法仿真

02
斜坡線性平滑在工程中應(yīng)用

線性平滑功能關(guān)主要有兩大作用：

1、對(duì)設(shè)置值目標(biāo)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(qū)動(dòng)器這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)加減速時(shí)間設(shè)置的會(huì)非常短，因?yàn)橐獫M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(shè)備，直接設(shè)定一個(gè)目標(biāo)值，如果沒有一個(gè)線性平滑的功能，設(shè)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)線性平滑功能，對(duì)于設(shè)定值，它實(shí)現(xiàn)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(xiàn)對(duì)于給定值PID的目標(biāo)值的一個(gè)平滑給定。比如設(shè)定給定的一個(gè)溫度，我們從30°升到100°C，通常我們?nèi)绻苯釉O(shè)置的話，會(huì)有一個(gè)很明顯的階躍。對(duì)于這樣的一個(gè)階躍信號(hào)后面的閉環(huán)控制系統(tǒng)PID，它的響應(yīng)是比較困難，這時(shí)候我們通常會(huì)對(duì)給定值進(jìn)行一個(gè)平滑，比如說那些線速度設(shè)定，張力設(shè)定，對(duì)于這些需要控制的這個(gè)目標(biāo)量，通常都會(huì)有一個(gè)平滑過渡的過程，一個(gè)階躍信號(hào)給過去后面的閉環(huán)控制系統(tǒng)很難及時(shí)響應(yīng)，會(huì)給系統(tǒng)造成一定的沖擊，這時(shí)候會(huì)引入這樣的一個(gè)線性平滑功能塊，介紹完線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(xiàn)的。

03
斜坡線性平滑算法原理算法公式：

MaValue：最大速度。MinValue：最小速度
SmoothTime：線性平滑總時(shí)間
h：計(jì)算步長(zhǎng)，PLC的循環(huán)中斷時(shí)間

算法原理，這里我們結(jié)合著PLC代碼部分進(jìn)行講解。我們這里已經(jīng)編寫好了一個(gè)線性平滑功能塊，這里我們?cè)诙〞r(shí)中斷OB30里面進(jìn)行調(diào)用，這里的定時(shí)中斷的中斷時(shí)間是10ms，每10ms里面去調(diào)用一個(gè)這樣的一個(gè)平滑函數(shù)功能塊，直接監(jiān)控觀察一下這樣的一個(gè)功能塊。現(xiàn)在它的目標(biāo)值是30，如果要去修改它的這樣的一個(gè)速度，比如讓他轉(zhuǎn)到60r/min，大家可以看得到我的這個(gè)目標(biāo)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)過程。

我們?cè)趯⑺俣冉档停梢钥吹轿覀冊(cè)谟|摸屏或者上位機(jī)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(shè)定值，而是一個(gè)斜坡有一個(gè)加速減速的過程，這里的線性平滑功能快主要是為了完成對(duì)于我們的目標(biāo)值的一個(gè)線性平滑。

平滑時(shí)間是自己可設(shè)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(xiàn)這樣的一個(gè)平滑時(shí)間一個(gè)設(shè)定，對(duì)于變頻器里面，通常大家知道0~50Hz對(duì)應(yīng)的你的加速時(shí)間，有的時(shí)候會(huì)設(shè)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(xiàn)這樣的一個(gè)過程，因?yàn)橛械臅r(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(xiàn)的。這里將縱坐標(biāo)的最小值、最大值設(shè)定成0-200,橫坐標(biāo)平滑總時(shí)間設(shè)置成50秒，這里面還有一個(gè)求解步長(zhǎng)，就是所謂的這個(gè)定時(shí)中斷的時(shí)間，如果我們?cè)O(shè)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(jì)算步長(zhǎng)，當(dāng)然這里的單位是毫秒，總時(shí)間單位是秒，秒我們要轉(zhuǎn)成毫秒，毫秒之后再除以這樣的一個(gè)步長(zhǎng)，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(jì)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(jì)算出這樣的一個(gè)變化量，這個(gè)變化量計(jì)算出來之后，這樣的一個(gè)平滑輸出，就利用這樣的一個(gè)公式就可以算出來我們的平滑數(shù)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(shù)。為什么要有個(gè)系數(shù)呢？就是因?yàn)槲覀冇锌赡苁沁f增的也有可能是遞減，這要根據(jù)這個(gè)目標(biāo)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(jù)這樣的一個(gè)輸出平滑值和我們的這個(gè)目標(biāo)值的大小來判斷到底是遞減還是遞增的，可以看到我們現(xiàn)在就是一個(gè)遞減的過程，那我們?nèi)绻麑⑽覀兊倪@個(gè)設(shè)定值設(shè)置的大于我們的這個(gè)平滑輸出值，比如說我們?cè)O(shè)置成40，可以看到我們現(xiàn)在的輸出它就是一個(gè)平滑遞增的這樣的一個(gè)過程。

04
SCL程序?qū)崿F(xiàn)

符號(hào)表：

代碼：

REGION 單步變化量    #deltaValue := (#maxValue - #minValue) / DINT_TO_REAL(#smoothTime * 1000 / #h);END_REGION
REGION 計(jì)算偏差juedui值    #SetSmSUB := #SetValue - #sm_out_1;    IF #SetSmSUB < 0.0 THEN        #SetSmSUB := #SetSmSUB * -1;    END_IF;END_REGION
REGION 計(jì)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