信捷PLC培訓(xùn)10-PID

1、http:/Wang yang 信捷信捷PLC培訓(xùn)培訓(xùn)第十課時第十課時信以致遠(yuǎn)捷行弘毅W y信以致遠(yuǎn)捷行弘毅第第十十章章 PIDPID認(rèn)識PIDPID指令PID應(yīng)用信以致遠(yuǎn)捷行弘毅W y信以致遠(yuǎn)捷行弘毅認(rèn)識認(rèn)識PID第一節(jié)第一節(jié) 認(rèn)識認(rèn)識PIDPID信以致遠(yuǎn)捷行弘毅W y信以致遠(yuǎn)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(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器是干什么的？ 調(diào)節(jié)器就是人的大腦，就是一個調(diào)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(diào)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(diào)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(fēng)頭最勁的模糊控制，以前還有神經(jīng)元控制等等；后來又產(chǎn)生了具有自組織能力的調(diào)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(jīng)元控制與PID 結(jié)合在一起應(yīng)用的綜合控制等等。第一節(jié)第一節(jié) 認(rèn)識認(rèn)識PIDPID信以致遠(yuǎn)捷行弘毅W y信以致遠(yuǎn)捷行弘毅 基本的調(diào)節(jié)器具有兩個輸入量：被調(diào)量和設(shè)定值。被調(diào)量就是反映被調(diào)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(jìn)行積分運(yùn)算；D 就是微分，對輸入偏差進(jìn)行微分運(yùn)算。故，PID其實就是一種算法。第一節(jié)第一節(jié) 認(rèn)識認(rèn)識PIDPI

3、D信以致遠(yuǎn)捷行弘毅W y信以致遠(yuǎn)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(rèn)識認(rèn)識PIDPID信以致遠(yuǎn)捷行弘毅W y信以致遠(yuǎn)捷行弘毅 一個系統(tǒng)控制的好不好，關(guān)鍵就是看參數(shù)選擇的好不好。判斷一個人是不是業(yè)內(nèi)人士的方法之一，就

4、是看他說不說外行話。判斷修改確認(rèn)PID 參數(shù)的過程，咱們業(yè)內(nèi)人士有個專用詞語：整定整定。第一節(jié)第一節(jié) 認(rèn)識認(rèn)識PIDPID信以致遠(yuǎn)捷行弘毅W y信以致遠(yuǎn)捷行弘毅PID指令指令信以致遠(yuǎn)捷行弘毅W y信以致遠(yuǎn)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(guān)量形式，也可以是開關(guān)量形式Y(jié)，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(yuǎn)捷行弘毅W y信以致遠(yuǎn)捷行弘毅操作數(shù)作用S1設(shè)定目標(biāo)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(shè)定控制參數(shù)的軟元件首地址編號D運(yùn)算結(jié)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(dá)到采樣時間的間隔時執(zhí)行。對于運(yùn)算結(jié)果，數(shù)該指令在每次達(dá)到采樣時間的間隔時執(zhí)行。對于運(yùn)算結(jié)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(guān)形式的占空比。輸出值；輸出點用于輸出開關(guān)形式的占空比。第二節(jié)第二節(jié) PIDPID指令指令信以致遠(yuǎn)捷行弘毅W y信以致遠(yuǎn)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(shè)置bit0： 0：負(fù)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(biāo)志bit9bit10：自整定方法00：階躍響應(yīng)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(yùn)算范圍032767PID調(diào)整帶寬S3+7控制死區(qū)032767死區(qū)范圍內(nèi)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(diào)允許0：允許超調(diào) 1：不超調(diào)(盡量減少超調(diào))（使用階躍響應(yīng)法時有效）S3+10自整定結(jié)束過渡階段當(dāng)前目標(biāo)值每次調(diào)整的百分比% S3+11自整定結(jié)束過渡階段當(dāng)前目標(biāo)值停留的次數(shù) S3+12 S3+39PID運(yùn)算的內(nèi)

8、部處理占用 以下為高級PID模式設(shè)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(shè)定值-3276732767 S3+43輸出下限設(shè)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(dāng)作普通的當(dāng)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(yuǎn)捷行弘毅W y信以致遠(yuǎn)捷行弘毅PID應(yīng)用應(yīng)用信以致遠(yuǎn)捷行弘毅W y信以致遠(yuǎn)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?nèi)醯南翟诔掷m(xù)輸出的情況下，作用能力隨反饋值持續(xù)變化而逐漸變?nèi)醯南到y(tǒng)，可以進(jìn)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(jìn)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(diào)的條件下，自整定得出的在允許超調(diào)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(diào)的前提下，自整定得出的在不允許超調(diào)的前提下，自整定得出的PID參數(shù)視目標(biāo)值而定，即參數(shù)視目標(biāo)值而定，即不同的設(shè)定目標(biāo)值可能得出不同的不同的設(shè)定目標(biāo)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(jìn)行自整定，也可以依賴一定的工程經(jīng)驗值手工調(diào)整，用戶如無法進(jìn)行自整定，也

10、可以依賴一定的工程經(jīng)驗值手工調(diào)整，但在實際調(diào)試中，需根據(jù)調(diào)節(jié)效果進(jìn)行適當(dāng)修改但在實際調(diào)試中，需根據(jù)調(diào)節(jié)效果進(jìn)行適當(dāng)修改。第三節(jié)第三節(jié) PIDPID應(yīng)用應(yīng)用信以致遠(yuǎn)捷行弘毅W y信以致遠(yuǎn)捷行弘毅下面介紹幾種常見控制系統(tǒng)的經(jīng)驗值供用戶參考：下面介紹幾種常見控制系統(tǒng)的經(jīng)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(yīng)用應(yīng)用信以致遠(yuǎn)捷行弘毅W y信以致

11、遠(yuǎn)捷行弘毅/ 將將ID100中的內(nèi)容送至中的內(nèi)容送至D10/ 自整定控制開始，或自整定結(jié)束后，將自整定控制開始，或自整定結(jié)束后，將PID模式設(shè)為自整定模式設(shè)為自整定/ 開始開始PID，D0為目標(biāo)值，為目標(biāo)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(jié)果通過控制結(jié)果通過Y0端口輸出端口輸出/ PID控制結(jié)束，關(guān)閉自整定控制結(jié)束，關(guān)閉自整定PID模式模式/ 自整定成功后，或自整定轉(zhuǎn)為手動模式后自整定成功后，或自整定轉(zhuǎn)為手動模式后，關(guān)閉自整定控制位，關(guān)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(yīng)用應(yīng)用信以致遠(yuǎn)捷行弘

12、毅W y信以致遠(yuǎn)捷行弘毅習(xí)題與思考習(xí)題與思考信以致遠(yuǎn)捷行弘毅W y信以致遠(yuǎn)捷行弘毅例：通過加熱圈加熱，使恒溫箱內(nèi)的溫度上升至目標(biāo)溫度并維持在目標(biāo)溫度。例：通過加熱圈加熱，使恒溫箱內(nèi)的溫度上升至目標(biāo)溫度并維持在目標(biāo)溫度。恒溫箱溫度系統(tǒng)構(gòu)成圖如圖所示：恒溫箱溫度系統(tǒng)構(gòu)成圖如圖所示：習(xí)題與思考習(xí)題與思考信以致遠(yuǎn)捷行弘毅W y信以致遠(yuǎn)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(zhuǎn)換成對應(yīng)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(zhuǎn)換成對應(yīng)的溫度信息并把該信息交給把

13、該信息交給PLC進(jìn)行控制計算，然后輸出一個控制信號給固態(tài)繼電器，進(jìn)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(dá)到溫度的動態(tài)平衡。在最理想的狀態(tài)下，當(dāng)加熱圈加熱熱的過程，從而達(dá)到溫度的動態(tài)平衡。在最理想的狀態(tài)下，當(dāng)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(biāo)設(shè)置在將溫度目標(biāo)設(shè)置在50.0； 按自學(xué)習(xí)鍵，系統(tǒng)開始學(xué)習(xí)溫度控制參數(shù)（按自學(xué)習(xí)鍵，系統(tǒng)開始學(xué)習(xí)溫度控制參數(shù)（P

14、、I、D、采樣時間等）；、采樣時間等）； 在自學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)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(biāo)值附近，波動不可過大；要求溫度最終能夠穩(wěn)定在目標(biāo)值附近，波動不可過大； 在保溫過程中出現(xiàn)擾動，比如冷風(fēng)，要求溫度變化小并且能夠快速恢復(fù)在保溫過程中出現(xiàn)擾動，比如冷風(fēng)，要求溫度變化小并且能夠快速恢復(fù)正常；正常；習(xí)題與思考習(xí)題與思考信以致遠(yuǎn)捷行弘毅W y信以致遠(yuǎn)捷行弘毅關(guān)于軟件型關(guān)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(jī)提供可變頻率的電源，實現(xiàn)電機(jī)的無級變頻器的作用是為三相水泵的電機(jī)提供可變頻率的電源，實現(xiàn)電機(jī)的無級調(diào)速，從而使水管的水壓連續(xù)變化。壓力計的任務(wù)是檢測水管的水壓。在調(diào)速，從而使水管的水壓連續(xù)變化。壓力計的任務(wù)是檢測水管的水壓。在PLC內(nèi)內(nèi)部設(shè)定水壓期望值，壓力設(shè)定信號和壓力反饋信號在輸入可編程控制器后，經(jīng)可部設(shè)定水壓期望值，壓力設(shè)定信號和壓力反饋信號在輸入可編程控制器后，經(jīng)可編程控制器內(nèi)部編程控制器內(nèi)部PID控