S7-00 温調コントローラー 導入マニュアル www.siemens.com/jp/s7-00
保証と責任 A) 注記このマニュアルおよび対象のプロジェクトファイルで示される回路 装置 およびあらゆる偶発的事象に関して完全性を保証するものではありません アプリケーション例は特定のお客様に対する提案ではなく 一般的な用途でのサポートを提供することを意図しています 記載された製品が正しく使用されているかどうかは お客様の責任において確認してください これらのアプリケーション例は 適用 取り付け 操作 および保守をお客様が安全に行うことの責任を軽減するものではありません これらのアプリケーション例を使用する際には 当社は責任条項に記載される以外のあらゆる損害および苦情に対して責任を負いかねることをご了承ください 当社は これらのアプリケーション例を予告なく変更する権利を有しています これらのアプリケーション例で示される推奨事項と他のシーメンス社の刊行物 ( カタログなど ) に相違がある場合は いかなる場合でも他のマニュアルの記載事項が優先されます 当社は このマニュアルに含まれている情報に関する一切の責任を負いません 本マニュアルは 英語版を原本として参照のみを目的として作成されるものであり 当社は 当該翻訳の不足や正確性に関して責任を負わないものとします このアプリケーション例に記載された例 情報 プログラム エンジニアリング およびパフォーマンスデータなどを使用したことによる当社に対する苦情申し立ては いかなる法的根拠に基づく場合でも受け入れられません ただし ドイツ連邦製造物責任法 ( Produkthaftungsgesetz ) における責任義務 故意の重大な過失 死傷事故や健康被害の発生 製品の品質保証 欠陥の不正な隠ぺい および契約の根幹を成す条件 ( wesentliche Vertragspflichten ) の不履行に関する場合は この限りではありません ただし 実質的な契約上の義務の不履行に対する損害は 故意または重大な過失 死傷事故や健康被害が発生した場合を除き 契約の種類を基に考え得る予測可能な損害に限定されます 上記の規定は お客様の不利益に対する立証責任の変更を意図するものではありません シーメンス社産業部門の書面による同意なく これらのアプリケーション例や抜粋を複製または配布することは いかなる形態であっても禁止されています B) セキュリティ情報シーメンスは 当社製品およびソリューションに対して プラント ソリューション 機械またはネットワークの安全な運転をサポートする産業セキュリティファンクションを提供します これらの製品は 産業セキュリティコンセプト全体にとって重要な構成要素となります この点を踏まえて シーメンスの製品は日々発展を続けています そのため 当社製品に関する最新情報を常に確認することを強くお勧めします シーメンス製品およびソリューションの安全な稼動を確実にするために 適切な予防処置 ( たとえば セルプロテクションコンセプト ) を行うことや 最先端の総合的な産業セキュリティコンセプトに各構成要素を組み入れることも必要です 使用されている可能性があるサードパーティ製品についても同様に考慮する必要があります 産業セキュリティに関する詳細情報については http://www.siemens.com/industrialsecurity を参照してください 常に弊社製品の最新情報を入手するには 製品情報のニュースレターにご登録ください 詳細情報については http://support.automation.siemens.com を参照してください Page
目次 温調コントローラーの概要 温調コントローラーの設定 応用例 PID 命令の選択 Page
コントローラー概要 S7-00/500 制御範囲 PID コントローラー アクチュエータ z プロセス w e u + y - w: セットポイント e: エラー u: コントロール出力 z: 外乱 y: プロセス値 計測 アクチュエータ : プロセス : 計測 : 例. リレー バルブ モーター 制御対象例. センサー エンコーダ Page
コントローラー概要 ソフトウェア PID コントローラー インスタンス -DB = テクノロジーオブジェクト S7-00 / S7-500 制御範囲 PID コントローラー セットポイント プロセス値 出力 Page 5 PID は専用ファンクションブロックで実行 テクノロジーオブジェクトへのショートカット コントローラーの設定やコミッショニングはテクノロジーオブジェクトで実行
コントローラー概要 テクノロジオブジェク (TO) オートチューニング付 温調コントローラー内蔵 PID_Temp 温調 加熱冷却制御カスケード制御可能 オートチューニング付 S700/500 で使用可能 Page 6
目次 温調コントローラーの概要 温調コントローラーの設定.....5.6 ハードウェア構成の作成定周期 OBの作成 PID_Tempの追加温調コントローラーの設定 (TO) コミッショニングとチューニングデータの保存 応用例 PID 命令の選択 Page 7
温調コントローラー設定シナリオ 温調コントローラーの実行 ハードウェア構成の作成 S7-00 基本構成 定周期 OB 作成 PID_Temp を追加 温調コントローラーの設定 (TO) 温調コントローラーの設定 5 5 コミッショニングとチューニング Page 8
. ハードウェア構成の作成.. プロジェクトの新規作成 以下の手順で プロジェクトを新規作成します.. CPU の選択 使用する CPU を選択します スタート画面を開く新しいプロジェクトの作成をクリックプロジェクト名の記入 ファーストステップをクリック デバイスの構成をクリック 作成をクリック 5 5 新しいデバイスの追加をクリック デバイスを選択 追加をクリック Page 9
. ハードウェア構成の作成.. モジュールの追加追加の I/O モジュールの構成を行います.. IO タグの作成 IO タグを割り付けます 追加したいモジュールを選択 ドラック & ドロップでモジュールを追加 タグを割り付けたいモジュールをダブルクリック IO タグをクリック タグ名を記入 Page 0
. ハードウェア構成の作成..5 温度センサーの設定チャネル毎に温度センサーの種類 温度単位 スムージング処理 診断の有効 無効などの設定を行います 補足 ) 測定温度の分解能を小数点以下 桁もしくは 桁に設定することが可能です 注 : 測定範囲が狭くなります 5 IO モジュールをクリック チャネルを選択 Page 5 プロパティをクリック ドロップダウンメニューより測定タイプ センサー種類 温度係数 温度単位 スムージング処理を選択 断線診断 オバーフロー アンダーフロー診断の有効 無効を設定 スケーラブルな測定範囲でアクティブに を入れる 測定範囲の分解能を小数点以下 桁もしくは 桁を選択する スケーラブルな測定範囲有効時の測定範囲
. 定周期 OB の作成.. 定周期 OB の作成 温調コントローラーを決まった周期で実行するために 定周期 OB を作成します 温調コントローラーのプログラムはこの OB から呼び出されるように設定します 5 新しいブロックの追加をクリック サイクルタイム :PID 実行サイクルを設定 オーガニゼーションブロックをクリック 5 OK をクリック Cyclic interrupt を選択 Page
. PID_Temp 命令を追加.. ファンクションブロック PID_Temp を定周期 OB に追加 定周期 OB に PID プログラムファンクションブロック PID_Temp を追加します Instructions をクリック Technology をクリック PID_Temp を選択定周期 OBにドラック & ドロップで書き込み 5 インスタンスDBを割り付けます OKをクリック *TO= テクノロジーオブジェクト * 既に TO を作成済の場合は 実行したい TO を選んでください *FB 割り付け後 表示 5 Page インスタンス DB 作成後 テクニカルオブジェクトが作成されています
コントロールシステム PID_Temp PID_Temp 入力 Setpoint REAL 自動モードでのセットポイント Input REAL プロセス値 ( スケーリングされたもの ) Input_PER INT アナログプロセス値 Disturbance REAL 外乱値 ManualEnable BOOL マニュアルモード有効 / 無効 ManualValue REAL マニュアル操作用プロセス値 ErrorAck BOOL エラー確認 Reset BOOL コントローラーリスタート ModeActivate BOOL 立ち上がりエッジでモードを変更 Mode INT ModeActivate で有効になったモード Master DWORD カスケード制御のインターフェース Slave DWORD カスケード制御のインターフェース ワーニングはチューニングがまだ実行されていないことを示しています 拡張表示 Page
コントロールシステム PID_Temp PID_Temp 出力 ScaledInput REAL スケールされたプロセス値 OutputHeat REAL 出力値 (Heating) OutputCool REAL 出力値 (Cooling) OutputHeat_PER INT アナログ出力値 (Heating) OutoputCool_PER INT アナログ出力値 (Cooling) OutputHeat_PWM BOOL パルス出力 (Heating) OutputCool_PWM BOOL パルス出力 (Cooling) SetpointLimit_H BOOL セットポイント ハイリミット到達 SetpointLimit_L BOOL セットポイント ロウリミット到達 InputWarning_H BOOL プロセス値 ハイリミット到達 InputWarning_L BOOL プロセス値 ロウリミット到達 State INT 現在のコントローラーの操作モード Error BOOL エラー発生中 ErrorBits DWORD エラー情報 Page 5
熱電対 (TC) および測温抵抗体 (RTD) モジュールについて 例 ) 熱電対 Type J のレンジ Convert: Int を Real 値に変換 値を 0 で除算 実際の値の 0 倍が整数で表示される Real 値は PID_Temp の Input に設定 Page 6
. 温調コントローラーの設定 (TO).. テクノロジーオブジェクト概要テクノロジオブジェクト PID_Temp Configuration: コントローラーの設定 Commissioning: オートチューニングやトレースによる値のモニタリング TO のショートカット テクノロジオブジェクト PID_Temp Page 7
. 温調コントローラーの設定 (TO).. Configuration 概要 温調コントローラーの設定は Configuration で行います 基本パラメータ 設定の流れ 基本パラメータ Configuration をダブルクリックする プロセス値の設定 プロセス値の設定 出力の設定 パラメータはデフォルト設定を選択され 設定完了している パラメータは少なくとも一つマニュアル設定され 設定完了している パラメータ設定が間違っているか まだ設定完了していない 高度な設定 必要があれば 高度な設定 Page 8
. 温調コントローラーの設定 (TO).. 基本パラメータの設定 コントローラータイプ 入力や出力のタイプを設定します コントローラータイプの選択 単位の選択 CPU リスタート時の挙動選択有効 CPU 起動後のモードの選択 Inactive: 不動状態 5 プロセス値の入力タイプ選択 Pretuning: プリチューニング実行 Fine tuning: ファインチューニング実行 Automatic mode: 自動モード Manual mode: マニュアルモード 6 Cooling 制御有効 5 Heating 出力タイプ選択 Input: スケーリングされた工業値例 :0~00 Input_PER: アナログ入力値例 :0~768 6 Cooling 出力タイプ選択 Output: スケーリングされた工業値例 :0~00 7 Out_PER: アナログ出力値例 :0~768 Out_PWM: パルス出力 8 7 カスケード制御マスタ有効 / 化スレーブ数 8 カスケード制御スレーブ有効化 Page 9
. 温調コントローラーの設定 (TO).. プロセス値の設定 プロセス値の限界値 スケーリング設定を行います 上限値 下限値の設定 プロセス値のスケーリング設定 Page 0
. 温調コントローラーの設定 (TO).. 出力の基本設定 Heating/Cooling の出力パラメータ エラー時の挙動の設定を行います Switching cooling factor for heating/cooling: HeatingのPIDパラメータとCooling factorで動作 Switch PID parameters for heating/cooling: Heating/Coolingそれぞれ個別のPIDパラメータで動作 Cooling factor : Cooling factor for heating/cooling を選択時 有効. Heatingと異なるゲインを設定可能マニュアル入力 / チューニングにより値を決定 Ex.Cooling factor=.0: Heating ゲイン x.0 = Cooling ゲイン エラー時の挙動を選択 Inactive: 動作無 Current value while error is pending: 現在値を維持 Substitute output value while error is pending: 代替値を出力 エラー時の代替値 Page
. 温調コントローラーの設定 (TO)..5 エラー発生時の設定 エラー発生時の振る舞いの設定をします モード = オートマティック プロセス値 上限値もしくは下限値到達 プロセス値 0, 計算不可 Error 解除 Inactive コントローラー停止出力 = 0 コントローラー停止出力 = 0 Current value while error Substitute output value while error コントローラーは制御を続行 出力 = 最後に出していた値 出力 = 代替値 コントローラー自動的に自動モードに切替 Page
. 温調コントローラーの設定 (TO)..6 出力値のリミットとスケーリングの設定 Heating/Cooling の出力パラメータ エラー時の挙動の設定を行います スケールした上限値 スケールした下限値 出力値の下限 出力値の上限 Ex. 温度制御範囲が-0 周囲温度が の場合 Heating 00% 出力して07%=0 Cooling -00% 出力して%= Page
. 温調コントローラーの設定 (TO)..7 高度な設定 プロセス値のモニタリング PWM リミット 出力値の限界値を設定します ワーニングを発生させる上下限値を設定 PWM 出力のパルス幅の調整 Page
.5 コミッショニングとチューニング.5. Commissioning ツールオーバービュー Commissioning にて 値のモニタリング オートチューニングを実行します チューニング トレース画面 チューニングの進捗および状態表示 オンライン情報 パラメータのアップロード Page 5 セットポイントの代替値 コントローラーの STOP/RUN
.5 コミッショニングとチューニング.5. チューニングの種類 プリチューニング : ステップ応答法 y(t) 主な要求事項 : セットポイント プロセス値 > プロセス値の 0% ( 上限値 下限値 ) セットポイント プロセス値 > セットポイントの 50% t セットポイント ファインチューニング : 限界感度法 y(t) プロセス値 主な要求事項 : コントローラー動作中 外乱が発生しない状態 Page 6 t
.5 コミッショニングとチューニング.5. オートチューニングの実行 PID_Temp を STOP Subset_Setpoint に代替値入力 プリチューニング実行 ファインチューニング実行 Commissioning にて 値のモニタリング オートチューニングを実行します 5 Commissioning をダブルクリック Measurement をスタート Tuning mode を選択しスタート 5 Tuning offset Start をクリック Page 7
.6 データの保存 チューニング終了後 PC および PLC ロードメモリエリアにデータを保存します Upload PID parameters をクリックし 実行値をオフラインに保存します CPU に再ダウンロード オフラインプロジェクト TO PID_Temp ロードメモリ S7-00 ワークメモリ スタート値 TO PID_Temp TO PID_Temp スタート値 RUN 実行値 Page 8
システムの振る舞い概要 オフラインプロジェクト スタート値の変更 チューニングスタート 値のモニタ モニタ / 修正値 TO PID_Temp ロードメモリ S7-00 ワークメモリ スタート値 TO PID_Temp スタート値 初期化 TO PID_Temp 実行値 STOP RUN 保持メモリ Page 9
PID パラメータオンライン オフライン 使いやすさの向上 :PID パラメータのオフライン / オンラインハンドリング スタート値としてモニターしている値のスナップショットを作成 スタート値の初期化 : プロジェクトのスタート値を PLC の実行値に直接書き込み 実行値のオンライン編集 オンライン / オフラインの値の比較 Page 0
PID パラメータの保持 PID パラメータ PID パラメータは保持されます プロジェクト内の値が変更 PLCにダウンロードしたが 実際の値は変更されていない DBの開始値を現在値にコピーするには PLCのSTOP RUNが必要です PID パラメータのスタートバリューの設定 Page
HMI からのアクセストレンドビューおよびチューニング HMI からのアクセスに必要な DB のパラメータ 変数タイプ変数名データタイプ説明 Setpoint Real セットポイント Input Page Output ErrorAck BOOL エラー解除 Reset BOOL PID 制御の強制停止 ModeActivate BOOL 立ち上がりエッジで Mode を有効 Scaledinput Real スケーリングされた入力値 OutputHeat Real 出力値 ( 加熱 ) OutputCool Real 出力値 ( 冷却 ) State Int 現在の Mode Error BOOL エラービット Inout Mode INT Static 0~ のモードを選択 0; 無効 ; プリチューニング ; ファインチューニング ; 自動モード ; 手動モード Heat.EnableTuning BOOL 加熱制御のチューニングの有効 無効 Cool.EnableTuning BOOL 冷却制御のチューニングの有効 無効 DB へのアクセス > テクノロジーオブジェクト > を右クリック >DB エディタを開く
HMI からのアクセストレンドビュー ( 例 ) PIDリセット ( 停止 ) セットポイント Modeの有効 / 無効 Modeの選択 0; 無効 ; プリチューニング ; ファインチューニング ; オートマチックモード ; マニュアルモード 現在のMode 加熱チューニングの有効冷却チューニングの有効 ファインチューニングは加熱もしくは冷却のどちらかのみ 同時不可 Page
目次 温調コントローラーの概要 温調コントローラーの設定 応用例. マルチゾーン制御. カスケード制御 PID 命令の選択 Page
. マルチゾーン制御 マルチゾーン制御では装置の複数ゾーン ( サブセクション ) が同時に異なる温度で制御されます サーモカップリングにより ゾーンの温度が別のゾーンの温度に影響を与える可能性があり 装置の構造やゾーンの稼働温度により ゾーンの相互影響度合いが左右されます この相互影響に対応できるのはマルチゾーン制御の特徴です マルチゾーン制御の例として プラスチック加工で使用される押出装置が挙げられます ゾーン ゾーン ゾーン Page 5 サンプルプロジェクト :Multi-zone control with "PID_Temp" for SIMATIC S7-00/S7-500 https://support.industry.siemens.com/cs/ww/en/view/09706
. カスケード制御カスケード制御のコンフィグレーション設定例 Tchoc Tsteel Twater TO インスタンス TO インスタンス TO インスタンス Page 6
. カスケード制御カスケード制御のコンフィグレーション設定例 Tchoc Tsteel Twater TO インスタンス TO インスタンス TO インスタンス 5 PID_Temp_ PID_Temp_ PID_Temp_ 5 PID_Temp_ をマスタ スレーブに設定 PID_Temp_ をスレーブに設定 PID_Temp_ をマスターに設定 PID_Temp_ のマスターを PID_Temp_ に設定 5 PID_Temp_ のマスターを PID_Temp_ に設定 サンプルプロジェクト : Single and multi-loop controller structures (cascade control) with PID_Temp https://support.industry.siemens.com/cs/ww/en/view/05689 Page 7
参考プロジェクト ( 英語表記 ): No. サンプルプロジェクト PID Compact 命令を使った PID 制御 https://support.industry.siemens.com/cs/ww/en/view/00760 PID_Temp 命令を使った単 複数ループ制御 ( カスケード制御 ) https://support.industry.siemens.com/cs/ww/en/view/05689 PID_Temp 命令を使ったマルチゾーン制御 https://support.industry.siemens.com/cs/ww/en/view/09706 PID_Compact V を使った S7-500 向け PID 制御 https://support.industry.siemens.com/cs/ww/en/view/7907707 5 SIMATIC S7-00, S7-500 向け PID 制御マニュアル https://support.industry.siemens.com/cs/ww/en/view/08006 Page 8
目次 温調コントローラーの概要 温調コントローラーの設定 応用例 PID 命令の選択 Page 9
PID 命令の選択 SIMATIC コントローラー S7-00 および S7-500 は 以下の つの PID 命令に対応します PID_Temp( 温度制御専用 ) PID_Compact( 汎用 PID/ 連続制御 : アナログ パルス ) および PID_Step( ステップコントローラー : バルブなど ) です 各命令の特徴は以下の通りです 物理的なプロセス 処理時間 加熱と冷却 / アクチュエータ カスケード 遷移時間の遅いアクチュエータ マルチゾーンチューニング デッドバンド 制御ロジック反転 全部 最も速い 全部 / 温調制御に最適 最も遅い 全部 中 Page 0
S7-00 関連資料 ( 日本語 ) およびお問い合わせ先 www.siemens.com/jp/s7-00 S7-00 カタログ https://new.siemens.com/jp/ja/product-services/automation/product-information/download.html S7-00 PID 特設ページ www.siemens.com/jp/s7-00/pid S7-00 導入マニュアル https://support.industry.siemens.com/cs/jp/en/view/9705/ja S7-00 プログラミングガイド https://support.industry.siemens.com/cs/ww/en/view/9088500/ja エンジニアリングツール TIA ポータル (STEP7 ) www.siemens.com/jp/tia-portal 製品の詳細情報 お問い合わせ先製品の詳細およびお問い合わせ先は弊社ホームページにてご案内しております www.siemens.com/jp/ad Siemens AG Industry Online Support すべてのマニュアル ( 一部日本語版あり ) を登録不要 無料でダウンロードしていただけます https://support.industry.siemens.com Page
更新履歴 Rev. 日付更新箇所 V0.0 00/0/ 初版 V0. 00/08/0..5 章温度センサーの設定を追加 Page
シーメンス株式会社 デジタルインダストリーズ ファクトリーオートメーション事業部 安全に関するご注意本書に記載された情報には 性能についての一般的な説明および製品の特性 ( 以下 本特性 といいます ) が含まれていますが 実際に当該製品等をご使用の際には 性能および製品の特徴が製品開発等による変更等により 本書に記載のとおりではない場合があります 当社は 契約により明示的に合意されていない限り 本特性が変更等になった場合等に 該当する本特性に関する情報を提供する義務を負わないものとします 本書記載の各製品名はすべて Siemens AG またはその他の会社の商標あるいは登録商標であり 第三者が自らの目的のためにこれを利用すると 当該商標等の権利者の権利を侵害するおそれがあります www.siemens.com/jp/s7-00 Page 00/8/ RC-JP DI FA