正確なプロセス制御のために Micro800 PLC に PID ループを実装する方法

PID ループは、温度、圧力、レベルなどの設定値を制限内に保つためにプロセス産業で使用されます。

詳細についてはビデオをご覧ください。または、下にスクロールして記事の残りの部分をお読みください。

PID ループの概念を初めて理解する場合は、ブログ記事「PID コントローラーの説明」で詳細を学ぶことができます。

この記事では、Connected Components Workbench を使用して Micro800 PLC に PID ループを実装する方法と、PID ループがタンク内のレベルを制御する方法を示します。

PID ループをプログラムする

Connected Components Workbench に切り替えて、PID ループを設定しましょう。

Connected Components Workbench で、[ファイル]> [新規] をクリックして、新しいプロジェクトを作成します。

[新しいプロジェクト] ダイアログで、プロジェクトに名前を付け、コンピューター上のどこに保存するかを指定します。最後に、「作成」をクリックしてプロジェクトを作成します。

[デバイスの追加] ダイアログで 2080-LC50-48QWB-SIM PLC を選択し、[選択] をクリックして選択に追加します。次に、[プロジェクトに追加] をクリックして、選択内容をプロジェクトに追加します。

プロジェクト オーガナイザーで、「グローバル変数」をダブルクリックして「グローバル変数」テーブルを開き、このデモで使用する変数を宣言します。

変数が宣言されたら、グローバル変数テーブルを閉じます。

次に、[プログラム] を右クリックし、[追加]> [新しい FBD:ファンクション ブロック図] を選択して、プロジェクトにプログラムを追加します。

新しいプログラムをダブルクリックして開き、右側のツールボックスから命令ブロックをドラッグしてキャンバスにドロップします。

命令ブロックをダブルクリックして命令ブロック選択ダイアログを開き、PID を検索します。検索結果から PID 命令ブロックを選択し、[OK] をクリックしてプロジェクトに追加します。

ここに示すように命令のインターフェイスをパラメータ化し、Gains 変数の各ゲインを 1 に設定します。

命令を設定した後、プロジェクト オーガナイザーでコントローラーをダブルクリックし、[割り込み] タブを開きます。このタブで、「追加」をクリックして割り込みを追加します。

割り込みタイプをSTI、プログラムをProg1に設定しました。次に、[自動開始] チェックボックスをクリックし、100 ミリ秒ごとに割り込みが実行されるように設定します。

最後に、「OK」をクリックして構成を保存します。

プロジェクトの構成が完了したので、トレンドを設定して PID ループがどのように実行されるかを確認できます。

トレンドを設定する

Connected Components Workbench では、トレンドを使用して変数の値を経時的に監視できます。 Connected Components Workbench バージョン 22 を使用している場合は、Connected Components Workbench でトレンドを使用する前に、トレンド ツールをインストールする必要があります。

トレンドを設定するには、プロジェクト オーガナイザーの [トレンド] タブをアクティブにして、[トレンドの追加] をクリックします。

次に、プラス ボタンをクリックして、監視する変数であるトレースを追加します。

開いたダイアログで、トレースする変数として FLOAT_OUT_0、FLOAT_IN_0、および Setpoint を選択し、[追加] をクリックしてトレンドに追加します。

[OK] をクリックして構成を保存します。

[トレンド] ページで、右下隅にある設定アイコンをクリックし、Y 軸の構成を [スタック] から [オーバーレイ] に変更します。

これで、プロジェクトをテストし、この PID ループが実際のプロセスをどのように制御するかを確認する準備が整いました。

PID ループをテストする

この PID ループをテストするには、プロジェクトを Micro800 シミュレーターにダウンロードし、シミュレーターを実行モードにします。

次に、Factory IO でレベル コントロール シーンを開きます。

シーンが開いたら、「ファイル」をクリックし、「ドライバー」をクリックしてドライバー構成を開きます。ドロップダウン メニューで Allen-Bradley Micro800 ドライバーを選択し、[構成] をクリックして [ドライバー構成] ウィンドウを開きます。

このウィンドウでは、Micro800 シミュレーターの IP アドレスと一致するようにホスト IP アドレスを設定します。

構成が完了したら、戻る矢印をクリックしてドライバー構成に戻り、「接続」をクリックします。緑色のチェックマークは、シーンが Micro800 シミュレーターに接続されていることを示します。

[ドライバー設定] ウィンドウを閉じ、[再生] アイコンを押してシーンを実行します。

タンクが充填され始めたので、放出バルブを少し開けてタンクから水を少しだけ流出させます。

Connected Components Workbench でトレンドを開き、[再生] アイコンをクリックして実行を開始します。この傾向では、PID ループが目標設定値を維持するために充填バルブを調整していることがわかります。

まとめ

この記事では、Micro800 PLC で PID ループを構成する方法、トレンドを使用して PID ループを監視する方法を学び、PID ループが Factory IO を使用して実際のプロセスをどのように制御するかを確認しました。

このデモでは、任意のゲインを使用しました。実際のプロセスでは、PID が適切に動作するように時間をかけて調整します。残念ながら、チューニングは複雑なトピックであるため、この記事の範囲外です。 PID with Micro800 PLC コースでは、自動調整を使用して PID ループを調整する方法について説明します。

‍