自動控制系統(tǒng)PID調及控制知識(20210408164347)

1、變頻器PID調節(jié)口訣 PID的參數設置可以參照一下來進行參數整定找最 佳，從小到大順序查先是比例后積分，最后再把微分加曲線振蕩很頻繁，比例度盤 要放大曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳曲線偏離回復慢，積分時間往下降曲線 波動周期長，積分時間再加長曲線振蕩頻率快，先把微分降下來動差大來波動慢。 微分時間應加長 理想曲線兩個波，前高后低4比1 一看二調多分析，調節(jié)質量不會 低 自動控制系統(tǒng)PID調節(jié)及控制知識V什么是PID控制） 1. PID調試步驟 沒有一種控制算法比PID調節(jié)規(guī)律更有效、更方便的了?，F在一些時髦點的調 節(jié)器基本源自PIDo甚至可以這樣說：PID調節(jié)器是其它控制調節(jié)算法的嗎。 為什么

2、PID應用如此廣泛、又長久不衰？ 因為PID解決了自動控制理論所要解決的最基本問題，既系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和 準確性。調節(jié)PID的參數，可實現在系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，兼顧系統(tǒng)的帶載能力和抗 擾能力，同時，在PID調節(jié)器中引入積分項，系統(tǒng)增加了一個零積點，使之成為一 階或一階以上的系統(tǒng)，這樣系統(tǒng)階躍響應的穩(wěn)態(tài)誤差就為零。 由于自動控制系統(tǒng)被控對象的千差萬別，PID的參數也必須隨之變化，以 滿足系統(tǒng)的性能要求。這就給使用者帶來相當的麻煩，特別是對初學者。下面簡單 介紹一下調試PID參數的一般步驟： 1 負反饋 自動控制理論也被稱為負反饋控制理論。首先檢查系統(tǒng)接線，確定系統(tǒng)的反饋 為負反饋。例如電機調速

3、系統(tǒng)，輸入信號為正，要求電機正轉時，反饋信號也為正 vPID算法時，誤差二輸入-反饋），同時電機轉速越高，反饋信號越 大。其余系統(tǒng)同 此方法。 2. PID調試一般原則 a. 在輸出不振蕩時，增大比例增益P b. 在輸出不振蕩時，減小積分時間常數Ti c. 在輸出不振蕩時，增大微分時間常數Td 3般步驟 a. 確定比例增益P 確定比例增益P時，首先去掉PID的積分項和微分項，一般是令Ti二0、 Td二0M體見PID的參數設定說明）,使PID為純比例調節(jié)。輸入設定為系統(tǒng)允許的 最大值的60%70%由0逐漸加大比例增益P,直至系統(tǒng)出現振蕩；再反過 來，從此時 的比例增益P逐漸減小，直至系統(tǒng)振蕩消失

4、，記錄此時的比例增益P,設定PID的比 例增益P為當前值的60%、70%比例增益P調試完成。 b. 確定積分時間常數Ti 比例增益P確定后，設定一個較大的積分時間常數Ti的初值，然后逐漸減小 Ti,直至系統(tǒng)出現振蕩，之后在反過來，逐漸加大Ti,直至系統(tǒng)振蕩消失。 記錄此時的Ti,設定PID的積分時間常數Ti為當前值的150%180%積分時間 常數 Ti調試完成。 c確定積分時間常數Td 積分時間常數Td 般不用設定，為0即可。若要設定，與確定P和Ti的方 法相同，取不振蕩時的30% d. 系統(tǒng)空載、帶載聯調，再對PID參數進行微調，直至滿足要求。 2. PID控制簡介 目前工業(yè)自動化水平已成為

5、衡量各行各業(yè)現代化水平的一個重要標志。同時，控制 理論的發(fā)展也經歷了古典控制理論、現代控制理論和智能控制理論三個階 段。智能 控制的典型實例是模糊全自動洗衣機等。自動控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán) 控制系統(tǒng)。一個控制系統(tǒng)包括控制器、傳感器、變送器、執(zhí)行機構、輸入輸出接 口。控制器的輸出經過輸出接口、執(zhí)行機構，加到被控系統(tǒng)上 ；控制系統(tǒng)的被控量，經過傳感器，變送器，通過輸入接口送到控制器。不同的控 制系統(tǒng)，其傳感器、變送器、執(zhí)行機構是不一樣的。比如壓力控制系統(tǒng)要采用壓力 傳感器。電加熱控制系統(tǒng)的傳感器是溫度傳感器。目前，PID控制及 其控制器或智能PID控制器儀表）已經很多，產品已在工程實際中

6、得到了廣泛的 應用，有各種各樣的PID控制器產品，各大公司均開發(fā)了具有PID參數自整 定功能的智能調節(jié)器（intelligent regulator）,其中PID控制器參數的自動調 整是通過智能化調整或自校正、自適應算法來實現。有利用 PID控制實現的壓 力、溫度、流量、液位控制器，能實現PID控制功能的可編程控制器（PLO,還 有 可實現PID控制的PC系統(tǒng)等等?？删幊炭刂破鳎≒LC是利用其閉環(huán)控制模 塊來實 現PID控制，而可編程控制器（PLC可以直接與ControlNet相連,如 Rockwel 1的PLC-5等。還有可以實現PID控制功能的控制器，如Rockwel 1的 Logix產品

7、系列，它可以直接與ControlNet相連，利用網絡來實現其遠程控制 功 能。 PID三個參數的作 PID參數的整定就是合理的選擇PID三參數。從系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應速度，超 調量 和穩(wěn)態(tài)精度等各方面考慮問題，三參數的作用如下 1、比例參數KP的作用是加快系統(tǒng)的響應速度，提高系統(tǒng)的調節(jié)精度。隨著KP的增 大系統(tǒng)的響應速度越快，系統(tǒng)的調節(jié)精度越高，但是系統(tǒng)易產生超調，系 統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，甚至會導致系統(tǒng)不穩(wěn)定。KP取值過小，調節(jié)精度降低，響應 速度變慢，調節(jié)時間加長，使系統(tǒng)的動靜態(tài)性能變壞。 2、積分作用參數Ti的一個最主要作用是消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。Ti越大系統(tǒng)的穩(wěn) 態(tài)誤差消除的越快，但Ti也不能過

8、大，否則在響應過程的初期會產生積分飽 和現 象。若Ti過小，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差將難以消除，影響系統(tǒng)的調節(jié)精度。另外 在控制系 統(tǒng)的前向通道中只要有積分環(huán)節(jié)總能做到穩(wěn)態(tài)無靜差。從相位的角度 來看一個積分環(huán)節(jié)就有90。的相位延遲，也許會破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 3、微分作用參數Td的作用是改善系統(tǒng)的動態(tài)性能，其主要作用是在響應過程 中抑制偏差向任何方向的變化，對偏差變化進行提前預報。但Ti不能過大，否 則會使響應過程提前制動，延長調節(jié)時間，并且會降低系統(tǒng)的抗干擾性能。 總之PID參數的整定必須考慮在不同時刻三個參數的作用以及相互之間的互聯 關 系。 專題IPLC編程技術 -工廠自動化系統(tǒng)系列專題之PLC編程

9、技術 導讀:PLC是工廠里目前使用最多的自動化控制設備，也是網友關注最多的自 動化產品之一。PLC的編程語言與一般計算機語言相比，具有明顯的特 點，它既 不同于高級語言，也不同與一般的匯編語言，它既要滿足易于編 寫，又要滿足易 于調試的要求。目前，還沒有一種對各廠家產品都能兼容的編程語言。如三菱公 司的產品有它自己的編程語言，0MR0公司的產品也 有它自己的語言。下面就使用了西門子和三菱兩種不同的編程語言來討論怎樣進 行PLC編程。 CU-I.楓 ! nmi ! W, MFI/iwn 町4 I M： Z 1- TUTTa tn 1 in 祈H編程技術 L W*MJfW T E*J NB I P

10、LC編程基本指令系統(tǒng)簡介 PLC的編程語言與一般計算機語言相比，具有明顯的特點，它既不同于咼級 語言，也不同與一般的匯編語言，它既要滿足易于編寫，又要滿足易于調試的要 求。目前，還沒有一種對各廠家產品都能兼容的編程語言。如三菱公司的產品有 它自己的編程語言，OMRO公司的產品也有它自己的 語言。但不管什么型號的PLC其編程語言都具有以下特點： 1. 圖形式指令結構：程序由圖形方式表達，指令由不同的圖形符號組 成，易 于理解和記憶。系統(tǒng)的軟件開發(fā)者已把工業(yè)控制中所需的獨立運算功能編制成象 征性圖形，用戶根據自己的需要把這些圖形進行組合，并填 入適當的參數。在邏 輯運算部分，幾乎所有的廠家都采用類

11、似于繼電器控制電路的梯形圖，很容易接 受。如西門子公司還采用控制系統(tǒng)流程圖來表 示，它沿用二進制邏輯元件圖形符 號來表達控制關系，很直觀易懂。較復雜的算術運算、定時計數等，一般也參照 梯形圖或邏輯元件圖給予表示，雖然象征性不如邏輯運算部分，也受用戶歡迎 2. 明確的變量常數：圖形符相當于操作碼，規(guī)定了運算功能，操作數由用戶 填人，如：K400, T120等。PLC中的變量和常數以及其取值范圍有明確規(guī)定，由 產品型號決定，可查閱產品目錄手冊。 3. 簡化的程序結構：PLC的程序結構通常很簡單，典型的為塊式結 構，不同 塊完成不同的功能，使程序的調試者對整個程序的控制功能和控制順序有清晰的 概。

12、4. 簡化應用軟件生成過程：使用匯編語言和高級語言編寫程序，要完成編 輯、編譯和連接三個過程，而使用編程語言，只需要編輯一個過程，其余由系統(tǒng) 軟件自動完成，整個編輯過程都在人機對話下進行的，不要求用戶有高深的軟件 設計能力。 5. 強化調試手段：無論是匯編程序，還是高級語言程序調試，都是令編輯人 員頭疼的事，而PLC的程序調試提供了完備的條件，使用編程器，利用PLC和編 程器上的按鍵、顯示和內部編輯、調試、監(jiān)控等，并在軟件支持下，診斷和調試 操作都很簡單。 總之，PLC的編程語言是面向用戶的，對使用者不要求具備高深的知識、不需要 長時間的專門訓練。更多內容及討論 相關文章: 可編程控制器控制系

13、統(tǒng)設計方法、專題丨可編程控制器（PLC、專題丨國產 PLC的出路在那里 PLC中的四則及邏輯運算 四則及邏輯運算指令是基本運算指令。可完成四則運算或邏輯運算，可通過 運算實現數據的傳送、變位及其他控制功能?？删幊炭刂破髦袃煞N四則運算，即 整數四則運算和實數四則運算。前者指令較簡單，參加運算的數據只能是整數。 非整數參加運算需先取整，除法運算的結果分為商和余數。整數四則運算進行較 高準確度要求的計算時，需將小數點前后的數值分別計算再將數據組合起來，除 法運算時要對余數再做多次運算才能形 成最后的商。這就使程序的設計非常繁 瑣。而實數運算是浮點運算，是一種高準確度的運算。 FX2系列可編程控制器僅

14、有整數運算指令。FX2n系列可編程控制器具有實數運算 指令。 ADD加法指令是將指定的源元件中的二進制數相加，結果送到指定的目標元 件中去。SUB減法指令是將指定的源元件中的二進制數相減，結果送到指定的目 標元件中去。MUL乘法指令是將指定的源元件中的二進制數相乘，結果送到指定 的目標元件中去。DIV除法指令是將指定的源元件中 的二進制數相除，S1為被除數，S2為除數，商送到指定的目標元件 D中去，余數送到D的下一個目標元件。 用功能指令實現以下算式的運算：38X/255+2的梯形圖如圖所示。 PLC編程實例 全自動洗衣機PLC控制 控制要求: 1）按下啟動按扭及水位選擇開 關，開始進水直到高

15、中、低）水 位，關水 2） 2秒后開始洗滌 3）洗滌時，正轉30秒，停2 秒，然后反轉30秒，停2秒4）如此循環(huán)5次, 總共320秒后開始排水，排空 后脫水30秒 5）開始清洗，重復1）4）,清洗兩遍 6）清洗完成，報警3秒并自動停 機 7）若按下停車按扭，可手動排水 不脫水）和手動脫水不計數） 輸入點：輸出點： 啟動10001低水位檢測10009啟動 洗衣機00001 停止10002手動排水10010進水閥 00002 高水位10003手動脫水10011正轉 及脫水00003 中水位10004反轉00004 低水位10005排水00005 排空檢測10006報警00006高水位 檢測1000

16、7 中水位檢測10008 相關討論與參考程序 PLC編程實例 PLC控制4層電梯的自動運行實例具體分析 控制要求： 1）開始時，電梯處于任意一層。 2）當有外呼電梯信號到來是，轎廂響應該呼梯信號，達到該樓層時，轎 廂停止 運行，轎廂門打開，延時3秒后自動關門） 3）當有內呼電梯信號到來是，轎廂響應該呼梯信號，達到該樓層時，轎廂停止 運行，轎廂門打開，延時3秒后自動關門） 4）在電梯轎廂運行過程中，即轎廂上升或下降）途中，任何反方向下降或 上升）的外呼信號均不響應，但如果反方向外呼梯信號前方再無其他內、外呼梯 信號時，則電梯響應該外呼梯信號。例如，電梯轎廂在一樓，將要運行到三樓， 在次過程中可以

17、響應二層向上的外呼梯信號，但不響應 二層向下的外呼梯信號。 當到達三層，如果四層沒有任何呼梯信號，則電梯可以響應三層向下外呼梯信 號。否則，電梯將繼續(xù)運行至四樓，然后鄉(xiāng)下運行響應三層向下外呼梯信號。 5）電梯具有最遠反向外呼梯功能。例如，電梯轎廂在一樓，而同時有二層向下呼 梯，三層向下呼梯，四層向下外呼梯，貝皿梯轎廂先去四樓響應四層向下外呼梯信 號。 6）電梯未平層或運行時，開門按鈕和關門按鈕均不起作用。平層且電梯 轎廂停止 運行后，按開門按鈕轎廂開門，按關門按鈕轎廂關門。 參考程序請見討論區(qū)，歡迎大家參與討論討論區(qū)一討論區(qū)二 PLC控制鍋爐的工藝流程 控制要求： 1啟動：按一定的時間間隔起燃

18、。起燃順序是：燃油預熱 -間隔1分鐘一 -送風，子火燃燒，母火燃燒-間隔5秒鐘子火，母火同時關閉。 2停止：停止燃燒時，要求：燃油預熱關閉，噴油關閉，送風V將廢氣，雜 質吹去） 間隔20秒送風停止V清爐停止. 3. 異常狀況自動關火： 燃油燃燒過程中，當出現異常狀況時V即蒸汽壓力超 過允許值或水位超過上限，或水位低于下限），能自動關火進行清爐；異常狀況消 失后，又能自動按起燃程序重新點火起燃。即：異常狀況一-燃 油預熱關閉，噴油關閉，送風-間隔20秒-清爐停止異常狀況消失- 起燃。4鍋爐水位控制：鍋爐工作啟動后，當水位低于下限時，進水閥打開，排 水閥關閉。當水位高于上限時，排水閥打開，進水閥關

19、閉。采用三菱FX系列PLC 根據工藝控制編寫控制順序流程： 1、啟動 VX001） 輸出1:噴油丫 005燃油預熱VY001）、時間繼電器VT1,以下也是0.1秒 級，參數 600） T1輸出2:送風VY002）、子火丫 003母火丫 004 丁2V參數50） T2輸出3:子火丫 003母火Y004 2、停止VX002）:輸出內部繼電器Ml 輸出4：M1常閉條件）Y001、M1常閉條件）Y005 注釋：關閉輸出其實在輸出點前加輸入條件V常閉開關），而停止是外部條件，所 以把其變成內部繼電器，來使用它的常閉觸點。 同時輸出4:間隔時間丁 3V參數200）: VT3常閉）丫 002 3、異常狀況輸

20、入條件匯總：M2 蒸汽壓力輸入：X003PRESSURE SENSOR 水位高輸入：X004LEVEL HIGH SENSOR 水位高輸入：X005能對三相步進電動機的轉速進行控制。（2可實現對三 相步進電動機的正、反轉控制。（3能對三相步進電動機的步數進行控制。 單按鈕控制五臺電機的起停 按鈕按數次，最后一次保持Is以上后，則號碼與次數相同的電機運行, 在按按鈕，該電機停止。五臺電動機接于丫 0丫4。貨料小車控制 某車間有6個工作臺，送料車往返于工作臺之間送料，如下圖所示。每個工作臺設 有一個到位開關SQ和一個呼吸按扭SB。具體控制要求如下： 1）送料車開始應能停留在6個工作臺中任意一個到位開關的位置上。 2）設送料車現暫停于m號工作臺SQ m為0N處，這時n號工作臺呼叫SQn為 0N ）,若：n,送料車左行，直至SQ n動作，到位停車。即送料車所停位 置SQ的編號大于呼叫按扭SB的編號時，送料車往左 行運行至呼叫位置后停止。 b） m c） m=n,送料車原位不動。即送料車所停位置SQ的編號與呼 叫按扭SB 的編號相同時，送料車不動。 生產過程質量控制 現代工業(yè)生產廣泛采用流水作業(yè)，對成品或半成品