第六章專家指令

第六章 專家指令6.1PID運(yùn)算6.1.1 指令解說(shuō)32位指令32位指令16位指令PID9步適適用軟元：D0~D5975件S3S1S2S3S1S2K,HKnXKnYKnMKnSTCDV,Z字軟元件K,HKnXKnYKnMKnSTCDV,Z字軟元件DDS3S3XYMS位軟元件XYMS位軟元件指令與操作數(shù) 用于進(jìn)行PID控制的PID運(yùn)算程序。指令與操作數(shù)達(dá)到采樣時(shí)間的PID指令在其后掃描時(shí)進(jìn)行PID運(yùn)算。S1設(shè)定目標(biāo)值(SV)S1DS2設(shè)定測(cè)定現(xiàn)在值(PV)執(zhí)行程序時(shí)，運(yùn)算結(jié)果(MV)被存入中。DS2S3S3~+6設(shè)定控制參數(shù)S3S3D對(duì)于請(qǐng)根據(jù)以下程序，在可編程控制器RUN時(shí)，務(wù)必清除保持的內(nèi)容。DD中為指定的停電保持區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)寄存器元件號(hào)。DS3需占有自起始的25個(gè)數(shù)據(jù)寄存器。S3參數(shù)設(shè)定控制參數(shù)在PID運(yùn)算前必須預(yù)先指定?？刂茀?shù)共有25個(gè)：參數(shù)設(shè)定S3：采樣時(shí)間(TS)1~32767(ms)(但比運(yùn)算周期短的時(shí)間數(shù)值無(wú)法執(zhí)行)S3S3+1：動(dòng)作方向(ACT)bit00：正動(dòng)作1：逆動(dòng)作。S3bit10：輸入變化量報(bào)警無(wú)1：輸入變化量報(bào)警有效bit20：輸出變化量報(bào)警無(wú)1：輸出變化量報(bào)警有效bit3不可使用bit4自動(dòng)調(diào)諧不動(dòng)作1：執(zhí)行自動(dòng)調(diào)諧bit5輸出值上下限設(shè)定無(wú)1：輸出值上下限設(shè)定有效bit6~bit15不可使用另外，請(qǐng)不要使bit5和bit12同時(shí)處于ON。S3+2：輸入濾波常數(shù)(α)0~99[%]0時(shí)沒(méi)有輸入濾波S3S3+3：比例增益(Kp)1~32767[%]S3S3+4：積分時(shí)間(T1)0~32767(×100ms)0時(shí)作為∞處理(無(wú)積分)S3S3+5：微分增益(KD)0~100[%]0時(shí)無(wú)積分增益S3S3+6：微分時(shí)間(TD)0~32767(×10ms)0時(shí)無(wú)微分處理S3S3+7S3PID運(yùn)算的內(nèi)部處理占用S3+19S3S3+20輸入變化量(增側(cè))報(bào)警設(shè)定值0~32767S3S3S3+21輸入變化量(增側(cè))報(bào)警設(shè)定值0~32767S3S3+22輸出變化量(增側(cè))報(bào)警設(shè)定值0~32767S3+23輸出變化量(減側(cè))報(bào)警設(shè)定值有效)S3S3+24報(bào)警輸出bit0輸入變化量增側(cè)溢出S3bit1輸入變化量減側(cè)溢出bit2輸出變化量增側(cè)溢出bit3輸出變化量減側(cè)溢出DS3PID指令可多次執(zhí)行，但請(qǐng)注意運(yùn)算使用的或軟元件號(hào)不要重復(fù)。DS3S3PID指令在子程序、步進(jìn)梯形圖、跳轉(zhuǎn)指令中也可使用。在這種情況下，執(zhí)行PID指令前請(qǐng)清除+7后再使用。S3采樣時(shí)間TS的最大誤差為-(1運(yùn)算周期+1ms)~+(1運(yùn)算周期)。如果采樣時(shí)間TS≤可編程控制器的1個(gè)運(yùn)算周期，則發(fā)生PID運(yùn)算錯(cuò)誤。輸入濾波常數(shù)有使測(cè)定值變化平滑的效果。微分增益有緩和輸出值急烈變化的效果。S3動(dòng)作方向(+1[bit0])S3S3 +1的[bit0]=0：用正動(dòng)作指定系統(tǒng)的動(dòng)作方向。S3S3 +1的[bit0]=1：用逆動(dòng)作指定系統(tǒng)的動(dòng)作方向。S3S3輸出值上下限設(shè)定(+1[bit5])S3S3 +1的bit5=1：輸出值上下限設(shè)定有效。S3有抑制PID控制的積分項(xiàng)增大的效果。S3使用這個(gè)功能時(shí)，必須+1的bit2=0。輸出值S3無(wú)輸出值上下限不能輸出無(wú)輸出值上下限+22輸出值上限有輸出值上下限輸出值下限不能輸出有輸出值上下限時(shí)間輸入輸出變化量報(bào)警設(shè)定 變化量=(前次的值)-(這次的值)S3報(bào)警標(biāo)志的動(dòng)作(+24)S3i)輸入變化量(bit1=1)ii)輸出變化量(bit2=1)輸入變化量輸出變化量增側(cè)增側(cè)采樣采樣0次數(shù)0次數(shù)減側(cè)減側(cè)S3S3報(bào)警標(biāo)志報(bào)警標(biāo)志S3S3+24+24bit0ONOFFbit2ONOFFS3S3S3+24+24S3bit1OFFONbit3OFFON為了執(zhí)行PID控制得到良好的控制結(jié)果，必須求得適合于控制對(duì)象的各參數(shù)的最佳值。這里必須求得PID的三個(gè)常數(shù)：求PID參數(shù)比例增益 Kp；求PID參數(shù)積分時(shí)間 T1；微分時(shí)間 TD。這里就該階路反應(yīng)法來(lái)求取以上三個(gè)參數(shù)。階躍反應(yīng)法是對(duì)控制系統(tǒng)施加0→x%的階躍輸出，依據(jù)輸入變化判斷動(dòng)作特性，從而求得PID三個(gè)常數(shù)的方法。通常取x=100，75，50。<動(dòng)作特性>100%輸出值輸出值(MV)0%時(shí)間輸入值的變化量最大傾斜(R)時(shí)間(Sec)無(wú)用時(shí)間(L)I(Sec)(Sec)<動(dòng)作特性和3個(gè)常數(shù)>比例增益(Kp)[%]積分時(shí)間(T1)[×100ms]微分時(shí)間(TD)[×100ms]僅有比例控制(P動(dòng)作)1輸出值×RL(MV)PI控制(PI動(dòng)作)0.9輸出值×RL(MV)33LPID控制(PID動(dòng)作)1.2輸出值×RL20L50L(MV)自整定PID參數(shù)為了能得到最佳PID控制，使用自整定功能。就是用階躍反應(yīng)法自動(dòng)設(shè)定重要參數(shù)：自整定PID參數(shù)S3動(dòng)作方向 +1的[bit0]S3S3比例增益 +3S3S3積分時(shí)間 +4S3S3微分時(shí)間 +6S3D傳送自整定用輸出值至輸出值中。D這個(gè)自動(dòng)調(diào)諧用輸出值請(qǐng)根據(jù)輸出設(shè)備在輸出可能最大值的50%～100%范圍內(nèi)使用。請(qǐng)?jiān)O(shè)定自整定不能設(shè)定的參數(shù)(采樣時(shí)間、輸入濾波、微分增益等)以及目標(biāo)值等。若不能滿足下述的注意事項(xiàng)，則自整定結(jié)果可能不正確。注意事項(xiàng)：◆目標(biāo)值的設(shè)定自整定開始時(shí)的測(cè)定值和目標(biāo)值的差如不是150以上則不能正確自整定。因此，若不是150以上情況時(shí)，先設(shè)定自整定用目標(biāo)值，待自整定完成后，再次設(shè)定目標(biāo)值?！舨蓸訒r(shí)間 自整定時(shí)的采樣時(shí)間必須在1秒(1000ms)以上。 另外本采樣時(shí)間推薦使用大大長(zhǎng)于輸出變化周期的時(shí)間值。S3+1(ACT)的bit4設(shè)為ON后，則自整定開始。S3變化量達(dá)1/3（開始時(shí)的測(cè)定值-目標(biāo)值）以上時(shí)，則自整定結(jié)束，S3+1(ACT)的bit4自動(dòng)變?yōu)镺FF。S3自動(dòng)調(diào)諧請(qǐng)?jiān)谙到y(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)開始。如在不穩(wěn)定的狀態(tài)開始，則不能正確進(jìn)行自動(dòng)調(diào)諧。必須在PID運(yùn)算執(zhí)行前，將正確的測(cè)定值讀入PID測(cè)定值(PV)中。特別對(duì)模擬量輸入模塊的輸入值進(jìn)行PID運(yùn)算時(shí)，需注意其轉(zhuǎn)換時(shí)間。PID命令的基本運(yùn)算式本指令根據(jù)速度形、測(cè)定值徵分形運(yùn)算式，進(jìn)行PID運(yùn)算。PID命令的基本運(yùn)算式S3PID控制根據(jù)中指定的動(dòng)作方向的內(nèi)容，執(zhí)行正動(dòng)S3S3作或逆動(dòng)作。運(yùn)算中的各值是之后單元指定的參數(shù)。S3PID基本運(yùn)算式：動(dòng)作方向PID運(yùn)算方式正動(dòng)作Ts△MV=Kp{EVn-EVn-1}+EVn+Dn1TIEVn=PVnf-SVTDaD·TDDn=(-2PVnf-1+PVnf+PVnf-2)+·Dn-1Ts+aD·TDTs+aD·TDMVn=Σ△MV逆動(dòng)作Ts△MV=Kp{EVn-EVn-1}+EVn+Dn1TIEVn=SV-PVnfTDaD·TDDn=(2PVnf-1-PVnf-PVnf-2)+·Dn-1Ts+aD·TDTs+aD·TDMVn=Σ△MV△符號(hào)說(shuō)明EVn：本次采樣時(shí)的偏差Dn：本次的微分項(xiàng)符號(hào)說(shuō)明EVn-1：1個(gè)周期前的偏差Dn-1：1個(gè)周期前的微分項(xiàng)SV：目標(biāo)值Kp：比例增益PVnf：本次采樣時(shí)的測(cè)定值(濾波后)Ts：采樣周期PVnf-1：1個(gè)周期前的測(cè)定值(濾波后)TI：積分常數(shù)PVnf-2：2個(gè)周期前的測(cè)定值(濾波后)TD：微分常數(shù)△MV：輸出變化量MVn：本次的操作量PVnf是根據(jù)讀入的測(cè)定值由下列運(yùn)算式求得的值。[濾波后的測(cè)定值PVnf]=PVn+L(PVnf-1-PVn)PVn：本次采樣時(shí)的測(cè)定值L：濾波系數(shù)PVnf-1：1個(gè)周期前的測(cè)定值(濾波后)6.1.2 應(yīng)用示例①、系統(tǒng)構(gòu)成：溫度傳感器帶屏蔽的補(bǔ)償導(dǎo)線(熱電偶)X10X11ch2FX2N~48MRFX2N-4AD-TCCOMY0Y1X10X11ch2FX2N~48MRFX2N-4AD-TCCOMY0Y1溫度槽溫度槽故障顯示~X010：自動(dòng)調(diào)揩指令~LX011：PID控制指令L電加熱器②、設(shè)定內(nèi)容：自整定時(shí)PID控制時(shí)S1目標(biāo)值<>S1500(+50℃)500(+50℃)參數(shù)