信捷PLC培訓10-PID

1、http:/Wang yang 信捷信捷PLC培訓培訓第十課時第十課時信以致遠捷行弘毅W y信以致遠捷行弘毅第第十十章章 PIDPID認識PIDPID指令PID應用信以致遠捷行弘毅W y信以致遠捷行弘毅認識認識PID第一節(jié)第一節(jié) 認識認識PIDPID信以致遠捷行弘毅W y信以致遠捷行弘毅PID 是什么？是什么？ 要弄清楚怎樣定量之前，我們先要理解一個最基本的概念：調節(jié)器。調節(jié)器是干什么的？ 調節(jié)器就是人的大腦，就是一個調節(jié)系統(tǒng)的核心。任何一個控制系統(tǒng)，只要具備了帶有PID的大腦或者說是控制方法，那它就是自動調節(jié)系統(tǒng)。 如果沒有帶PID 的控制方法呢？那可不一定不是自動調節(jié)系統(tǒng)，因為后來又涌現(xiàn)各

2、種控制思想。比如時下研究風頭最勁的模糊控制，以前還有神經元控制等等；后來又產生了具有自組織能力的調節(jié)系統(tǒng)，說白了也就是自動整定參數(shù)的能力；還有把模糊控制，或者神經元控制與PID 結合在一起應用的綜合控制等等。第一節(jié)第一節(jié) 認識認識PIDPID信以致遠捷行弘毅W y信以致遠捷行弘毅 基本的調節(jié)器具有兩個輸入量：被調量和設定值。被調量就是反映被調節(jié)對象的實際波動的量值。比如水位溫度壓力等等；回到剛才的提問：什么是PID？P 就是比例，就是輸入偏差乘以一個系數(shù)；I 就是積分，就是對輸入偏差進行積分運算；D 就是微分，對輸入偏差進行微分運算。故，PID其實就是一種算法。第一節(jié)第一節(jié) 認識認識PIDPI

3、D信以致遠捷行弘毅W y信以致遠捷行弘毅 c(t)u(t)r(t) +e(t)+比例比例被控對象被控對象積分積分微分微分PID的控制規(guī)律如下：的控制規(guī)律如下：e(t) = r (t ) c ( t ) （1-1）u(t) = Kp e(t) + 1/Ti e(t)dt + TD de(t)/dt （1-2）其中其中，e(t)為偏差為偏差，r ( t )為給定值為給定值，c ( t )為實際輸出值為實際輸出值，u(t)為控制量為控制量；第一節(jié)第一節(jié) 認識認識PIDPID信以致遠捷行弘毅W y信以致遠捷行弘毅 一個系統(tǒng)控制的好不好，關鍵就是看參數(shù)選擇的好不好。判斷一個人是不是業(yè)內人士的方法之一，就

4、是看他說不說外行話。判斷修改確認PID 參數(shù)的過程，咱們業(yè)內人士有個專用詞語：整定整定。第一節(jié)第一節(jié) 認識認識PIDPID信以致遠捷行弘毅W y信以致遠捷行弘毅PID指令指令信以致遠捷行弘毅W y信以致遠捷行弘毅 信捷信捷XC系列系列PLC V3.0及以上版本的在本體部分加入了及以上版本的在本體部分加入了PID控控制指令，并提供了自整定功能。用戶可以通過自整定得到最佳的采制指令，并提供了自整定功能。用戶可以通過自整定得到最佳的采樣時間和樣時間和PID參數(shù)值，從而提高控制精度。參數(shù)值，從而提高控制精度。 輸出可以是數(shù)據(jù)形式輸出可以是數(shù)據(jù)形式D，也可以是開關量形式，也可以是開關量形式Y，在編程時可

5、，在編程時可以自由選擇。以自由選擇。第二節(jié)第二節(jié) PIDPID指令指令信以致遠捷行弘毅W y信以致遠捷行弘毅操作數(shù)作用S1設定目標值（SV）的軟元件地址編號S2測定值（PV）的軟元件地址編號S3設定控制參數(shù)的軟元件首地址編號D運算結果（MV）的存儲地址編號或輸出端口其中個操作數(shù)的含義如下表：其中個操作數(shù)的含義如下表：PIDD0D10D4000D100X0DS1S2S3PIDD0D10D4000Y0X0DS1S2S3指令說明如圖所示：指令說明如圖所示： 該指令在每次達到采樣時間的間隔時執(zhí)行。對于運算結果，數(shù)該指令在每次達到采樣時間的間隔時執(zhí)行。對于運算結果，數(shù)據(jù)寄存器用于存放據(jù)寄存器用于存放PI

6、D輸出值；輸出點用于輸出開關形式的占空比。輸出值；輸出點用于輸出開關形式的占空比。第二節(jié)第二節(jié) PIDPID指令指令信以致遠捷行弘毅W y信以致遠捷行弘毅地址功能說明備注S3采樣時間32位無符號數(shù)單位msS3+1采樣時間32位無符號數(shù)單位msS3+2模式設置bit0： 0：負動作；1：正動作bit1bit6 不可使用bit7： 0：手動PID；1：自整定PIDbit8： 1：自整定成功標志bit9bit10：自整定方法00：階躍響應法01：臨界振蕩法bit11bit12不可使用bit13bit14自整定PID控制模式（使用臨界振蕩法時有效）00：PID控制01：PI控制10：P控制bit15：

7、0：普通模式；1：高級模式 S3+3比例增益(Kp)范圍：132767% S3+4積分時間(TI)032767*100ms0時作為無積分處理S3+5微分時間( TD)032767*10ms0時無微分處理S3+6PID運算范圍032767PID調整帶寬S3+7控制死區(qū)032767死區(qū)范圍內PID輸出值不變S3+8PID自整定周期變化值滿量程AD值*（0.31%） S3+9PID自整定超調允許0：允許超調 1：不超調(盡量減少超調)（使用階躍響應法時有效）S3+10自整定結束過渡階段當前目標值每次調整的百分比% S3+11自整定結束過渡階段當前目標值停留的次數(shù) S3+12 S3+39PID運算的內

8、部處理占用 以下為高級PID模式設置地址S3+40輸入濾波常數(shù)(a)099%0時沒有輸入濾波S3+41微分增益( KD)0100%0時無微分增益S3+42輸出上限設定值-3276732767 S3+43輸出下限設定值-3276732767 S3 S3+ 43將被該指令將被該指令占用，不可占用，不可當作普通的當作普通的數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器使用。使用。信以致遠捷行弘毅W y信以致遠捷行弘毅PID應用應用信以致遠捷行弘毅W y信以致遠捷行弘毅u 在持續(xù)輸出的情況下，作用能力隨反饋值持續(xù)變化而逐漸變弱的系在持續(xù)輸出的情況下，作用能力隨反饋值持續(xù)變化而逐漸變弱的系統(tǒng)，可以進行自整定，如溫度或壓力。對于流

9、量或液位對象，則不統(tǒng)，可以進行自整定，如溫度或壓力。對于流量或液位對象，則不一定適合作自整定。一定適合作自整定。u 在允許超調的條件下，自整定得出的在允許超調的條件下，自整定得出的PID參數(shù)為系統(tǒng)最佳參數(shù)。參數(shù)為系統(tǒng)最佳參數(shù)。u 在不允許超調的前提下，自整定得出的在不允許超調的前提下，自整定得出的PID參數(shù)視目標值而定，即參數(shù)視目標值而定，即不同的設定目標值可能得出不同的不同的設定目標值可能得出不同的PID參數(shù)，且這組參數(shù)可能并非參數(shù)，且這組參數(shù)可能并非系統(tǒng)的最佳參數(shù)，但可供參考。系統(tǒng)的最佳參數(shù)，但可供參考。u 用戶如無法進行自整定，也可以依賴一定的工程經驗值手工調整，用戶如無法進行自整定，也

10、可以依賴一定的工程經驗值手工調整，但在實際調試中，需根據(jù)調節(jié)效果進行適當修改但在實際調試中，需根據(jù)調節(jié)效果進行適當修改。第三節(jié)第三節(jié) PIDPID應用應用信以致遠捷行弘毅W y信以致遠捷行弘毅下面介紹幾種常見控制系統(tǒng)的經驗值供用戶參考：下面介紹幾種常見控制系統(tǒng)的經驗值供用戶參考：溫度系統(tǒng)：P（%）2000 6000， I（分鐘）3 10， D（分鐘）0.5 3流量系統(tǒng)：P（%）4000 10000，I（分鐘）0.1 1壓力系統(tǒng)：P（%）3000 7000， I（分鐘）0.4 3液位系統(tǒng)：P（%）2000 8000， I（分鐘）1 5第三節(jié)第三節(jié) PIDPID應用應用信以致遠捷行弘毅W y信以致

11、遠捷行弘毅/ 將將ID100中的內容送至中的內容送至D10/ 自整定控制開始，或自整定結束后，將自整定控制開始，或自整定結束后，將PID模式設為自整定模式設為自整定/ 開始開始PID，D0為目標值，為目標值，D10 為測量值，為測量值，D4000開始為開始為PID參數(shù)區(qū)，將參數(shù)區(qū)，將PID控制結果通過控制結果通過Y0端口輸出端口輸出/ PID控制結束，關閉自整定控制結束，關閉自整定PID模式模式/ 自整定成功后，或自整定轉為手動模式后自整定成功后，或自整定轉為手動模式后，關閉自整定控制位，關閉自整定控制位PID控制程序如下所示：控制程序如下所示：第三節(jié)第三節(jié) PIDPID應用應用信以致遠捷行弘

12、毅W y信以致遠捷行弘毅習題與思考習題與思考信以致遠捷行弘毅W y信以致遠捷行弘毅例：通過加熱圈加熱，使恒溫箱內的溫度上升至目標溫度并維持在目標溫度。例：通過加熱圈加熱，使恒溫箱內的溫度上升至目標溫度并維持在目標溫度。恒溫箱溫度系統(tǒng)構成圖如圖所示：恒溫箱溫度系統(tǒng)構成圖如圖所示：習題與思考習題與思考信以致遠捷行弘毅W y信以致遠捷行弘毅 圖中就是最簡溫度控制系統(tǒng)的組成，溫度傳感器將溫度信息反饋到溫圖中就是最簡溫度控制系統(tǒng)的組成，溫度傳感器將溫度信息反饋到溫度模塊，模塊將模擬量信號（電阻或者電壓等）轉換成對應的溫度信息并度模塊，模塊將模擬量信號（電阻或者電壓等）轉換成對應的溫度信息并把該信息交給把

13、該信息交給PLC進行控制計算，然后輸出一個控制信號給固態(tài)繼電器，進行控制計算，然后輸出一個控制信號給固態(tài)繼電器，固態(tài)繼電器控制加熱電源的通斷，來控制加熱的啟停，由于存在向環(huán)境散固態(tài)繼電器控制加熱電源的通斷，來控制加熱的啟停，由于存在向環(huán)境散熱的過程，從而達到溫度的動態(tài)平衡。在最理想的狀態(tài)下，當加熱圈加熱熱的過程，從而達到溫度的動態(tài)平衡。在最理想的狀態(tài)下，當加熱圈加熱的熱量和向環(huán)境散發(fā)的熱量相等時，溫度最穩(wěn)定。的熱量和向環(huán)境散發(fā)的熱量相等時，溫度最穩(wěn)定?？刂埔螅嚎刂埔螅?將溫度目標設置在將溫度目標設置在50.0； 按自學習鍵，系統(tǒng)開始學習溫度控制參數(shù)（按自學習鍵，系統(tǒng)開始學習溫度控制參數(shù)（P

14、、I、D、采樣時間等）；、采樣時間等）； 在自學習完成以后，按下加熱鍵啟動加熱；通過觸摸屏觀察溫度的變化，在自學習完成以后，按下加熱鍵啟動加熱；通過觸摸屏觀察溫度的變化，要求溫度最終能夠穩(wěn)定在目標值附近，波動不可過大；要求溫度最終能夠穩(wěn)定在目標值附近，波動不可過大； 在保溫過程中出現(xiàn)擾動，比如冷風，要求溫度變化小并且能夠快速恢復在保溫過程中出現(xiàn)擾動，比如冷風，要求溫度變化小并且能夠快速恢復正常；正常；習題與思考習題與思考信以致遠捷行弘毅W y信以致遠捷行弘毅關于軟件型關于軟件型PID控制原理如下：控制原理如下：三相水泵變頻器壓力計觸摸屏 變頻器的作用是為三相水泵的電機提供可變頻率的電源，實現(xiàn)電機的無級變頻器的作用是為三相水泵的電機提供可變頻率的電源，實現(xiàn)電機的無級調速，從而使水管的水壓連續(xù)變化。壓力計的任務是檢測水管的水壓。在調速，從而使水管的水壓連續(xù)變化。壓力計的任務是檢測水管的水壓。在PLC內內部設定水壓期望值，壓力設定信號和壓力反饋信號在輸入可編程控制器后，經可部設定水壓期望值，壓力設定信號和壓力反饋信號在輸入可編程控制器后，經可編程控制器內部編程控制器內部PID控