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)動器這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)加減速時(shí)間設(shè)置的會非常短,，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)動一個外部設(shè)備,，直接設(shè)定一個目標(biāo)值,，如果沒有一個線性平滑的功能，設(shè)備都會有一個明顯的一個沖擊,，這時(shí)候一般會引入一個線性平滑功能,，對于設(shè)定值,，它實(shí)現(xiàn)一個斜坡加減速的功能，

2,、一個功能就是在PID的優(yōu)化算法里面實(shí)現(xiàn)對于給定值PID的目標(biāo)值的一個平滑給定,。比如設(shè)定給定的一個溫度，我們從30°升到100°C,，通常我們?nèi)绻苯釉O(shè)置的話,，會有一個很明顯的階躍。對于這樣的一個階躍信號后面的閉環(huán)控制系統(tǒng)PID,，它的響應(yīng)是比較困難，這時(shí)候我們通常會對給定值進(jìn)行一個平滑,，比如說那些線速度設(shè)定,，張力設(shè)定，對于這些需要控制的這個目標(biāo)量,，通常都會有一個平滑過渡的過程,，一個階躍信號給過去后面的閉環(huán)控制系統(tǒng)很難及時(shí)響應(yīng)，會給系統(tǒng)造成一定的沖擊,，這時(shí)候會引入這樣的一個線性平滑功能塊,，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，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)編寫好了一個線性平滑功能塊，這里我們在定時(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)用一個這樣的一個平滑函數(shù)功能塊，直接監(jiān)控觀察一下這樣的一個功能塊?，F(xiàn)在它的目標(biāo)值是30,，如果要去修改它的這樣的一個速度，比如讓他轉(zhuǎn)到60r/min,，大家可以看得到我的這個目標(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階段的，它有一個爬升的這樣的一個過程,。

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

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)這樣的一個平滑時(shí)間一個設(shè)定,，對于變頻器里面,，通常大家知道0~50Hz對應(yīng)的你的加速時(shí)間，有的時(shí)候會設(shè)置成15秒,，20秒,，其實(shí)是一個道理，就是這里的算法是在PLC里面去實(shí)現(xiàn)這樣的一個過程,，因?yàn)橛械臅r(shí)候我們的這樣的一個閉環(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PLC上位控制器去給出這樣的一個平滑指令,。

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,，這里面還有一個求解步長,，就是所謂的這個定時(shí)中斷的時(shí)間，如果我們設(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平滑總時(shí)間除以一個計(jì)算步長,，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步長,，就總共我們被分割了這么多份，從這個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既是代表遞增也是代表遞減的，它是一個變化量,。要計(jì)算出這樣的一個變化量,，這個變化量計(jì)算出來之后，這樣的一個平滑輸出,，就利用這樣的一個公式就可以算出來我們的平滑數(shù)值,，值等于我們的這個初始值，就是這里的平滑值，再加上單步遞增量,，再乘以一個系數(shù),。為什么要有個系數(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)這個目標(biāo)值和我們的平滑輸出值這個大小關(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)這樣的一個輸出平滑值和我們的這個目標(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)在就是一個遞減的過程,，那我們?nèi)绻麑⑽覀兊倪@個設(shè)定值設(shè)置的大于我們的這個平滑輸出值，比如說我們設(shè)置成40,，可以看到我們現(xiàn)在的輸出它就是一個平滑遞增的這樣的一個過程,。

04
SCL程序?qū)崿F(xiàn)

符號表：

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