项目五plc特殊功能模块应用任务三pid指令应用

项目五 PLC特殊功能模块应用 任务三 PID指令应用项目五 PLC特殊功能模块应用 任务三 PID指令应用1.掌握 PID指令的基本应用2.熟悉 PLC的日常维护 3.应用 PID指令进行控制学时 : 3习题 : 5.8 5.6教学目的和要求项目五 PLC特殊功能模块应用 任务三 PID指令应用目 录一、 任务导入和分析二、 相关知识 PID指令三、 任务实施四、 知识拓展 PLC的日常维护 项目五 PLC特殊功能模块应用 任务三 PID指令应用一、任务导入与分析PLC图 5-18 温度检测和控制系统示意图项目五 PLC特殊功能模块应用 任务三 PID指令应用图 5-18所示为用 PLC构成温度的检测和控制系统示意图。通过电压加热电热丝产生温度，温度再通过温度变送器变送为电压。加热电热丝时根据加热时间的长短可产生不一样的热能，这就需用到脉冲。输入电压不同就能产生不一样的脉宽，输入电压越大，脉宽越宽，通电时间越长，热能越大，温度越高，输出电压就越高。项目五 PLC特殊功能模块应用 任务三 PID指令应用PID控制示意图如图 5-19所示。通过 PLC+AD+D A实现 PID闭环控制，只要比例，积分，微分系数取得合适，系统就容易稳定，这些都可以通过PLC软件编程来实现。图 5-19 PID控制示意图项目五 PLC特殊功能模块应用 任务三 PID指令应用二、相关知识 PID指令 PID(比例 -积分 -微分 )控制是一种自动控制方法，在过程控制领域中的闭环控制中得到了广泛应用。 S7-200CPU提供了 8个回路的 PID功能，用以实现需要按照 PID控制规律自动调节的控制任务，比如温度、压力、流量控制等等。 PID功能一般需要模拟量输入，以反映被控制的物理量的实际值即反馈，而用户设定的调节目标值即为给定。 PID运算的任务就是根据反馈与给定的相对差值，按照 PID运算规律计算出结果，输出给执行机构进行调节，以达到自动维持被控制的量跟随给定值变化。项目五 PLC特殊功能模块应用 任务三 PID指令应用1. PID回路指令及算法PID TBL， LOOP图 5-20 PID指令（ 1） PID回路指令PID回路指令功能：用回路表中的输入信息和组态信息，进行PID运算。其中回路表的起始地址TBL为 VB，回路号 LOOP为 0 7的常数。（ 2） PID算法如果一个 PID回路的输出 M(t)是时间的函数，则：项目五 PLC特殊功能模块应用 任务三 PID指令应用以上各量都是连续量，第一项为比例，最后一项为微分，中间两项为积分。其中 e是给定值与被控制变量之差，称为回路偏差。 Kc叫回路增溢， M0 为回路输出的初始值。用数字计算机处理这个控制算式，必须将连续算式进行离散化，公式如下：Mn = Kc(SPn - PVn) + Kc*Ts/Ti*(SPn - PVn) + MX + Kc*Td/Ts*(PVn-1 - PVn)公式中包含 9个用来控制和监视 PID运算的参数，在 PID指令使用时构成回路表，回路表的格式如表5-4所示。项目五 PLC特殊功能模块应用 任务三 PID指令应用表 5-4 PID回路表参数 地址偏移量 数据格式 I/O类 型 说 明过 程 变 量当前 值 PVn 0 双字， 实 数 I 过 程 变 量： 0.0 1.0给 定 值 SPn 4 双字， 实 数 I 给 定 值 : 0.0 1.0输 出 值 Mn 8 双字， 实 数 I/O 输 出 值 : 0.0 1.0增溢 Kc 12 双字， 实 数 I 比例常数：正、 负采 样时间 Ts 16 双字， 实 数 I 单 位 为 秒，正数积 分 时间 Ti 20 双字， 实 数 I 单 位 为 分 钟 ，正数微分 时间 Td 24 双字， 实 数 I 单 位 为 分 钟 ，正数积 分 项 前 值 MX 28 双字， 实 数 I/O 积 分 项 前 值 ： 0.0 1.0过 程 变 量前 值 PVn-1 32 双字， 实 数 I/O 最近一次 PID变 量 值项目五 PLC特殊功能模块应用 任务三 PID指令应用2. PID回路类型选择在大部分模拟量控制系统中，使用的 PID回路控制类型并不是都包括比例、积分、微分。通过对常量参数的设置，可以关闭不需要的控制类型。关闭比例回路：将比例增溢 Kc设置为 0。关闭积分回路：将积分时间 Ti设置为无穷大，此时只有积分初始值 MX，其积分作用可以忽略。关闭微分回路：将微分时间 Td设置为 0。项目五 PLC特殊功能模块应用 任务三 PID指令应用为了用 PLC控制 PID回路，需要将实际测量输入量、设定值、回路表中的其它输入参数进行标准化处理，即用程序将它们转化为 PLC能够识别和处理的数据，例如将从 AI采集来的 16位整数转化为 0.0 1.0之间的标准化实数。标准化实数分为：双极性（围绕 0.5上下变化）；单极性（在 0.0 1.0之间变化）。程序执行时将各个标准化实数量用离散化 PID算式进行处理，产生一个标准化的料数运算结果，这一结果也要用程序将其转化为相应的 16位整数，然后周期性地将其传送到指定的 AQ中，用以驱动模拟量的输出负载，最终实现控制。3. 数值转换及标准化项目五 PLC特殊功能模块应用 任务三 PID指令应用4. PID指令的控制方式S7-200 PID回路没有设置控制方式，只要 PID有效就可以执行 PID运算。也就是说， PID运算存在一种 “自动 ”运行方式。当 PID运算不被执行时称为 “手动 ”方式。当 PID指令使能位检测到一个信号的正跳变时， PID指令将进行一系列运算，实现从手动方式到自动方式的转变。为了顺利转变为自动方式，在转换到自动方式之前，由手动方式所设定的输出值必须作为PID指令的输入写入回路表。 PID指令对回路表内的数值进行下列运算，保证当检测到使能位出现正跳变时，从手动方式顺利换成自动方式。其应用详教材。置给定值 SPn = 过程变量 PVn置过程变量前值 PVn-1 = 过程变量当前值 PVn置积分项前值 MX = 输出值 (Mn)项目五 PLC特殊功能模块应用 任务三 PID指令应用三、任务实施编写温度检测和控制系统的程序主程序网络 1 LD SM0.1CALL SBR_0 项目五 PLC特殊功能模块应用 任务三 PID指令应用子程序 SBR_0网络 1LD SM0.0MOVR 1.0, VD104 MOVR 1.0, VD112 MOVR 0.1, VD116 MOVR 1.0, VD120 项目五 PLC特殊功能模块应用 任务三 PID指令应用MOVR 0.0, VD124 MOVB 100, SMB34ATCH INT_0, 10 ENI 项目五 PLC特殊功能模块应用 任务三 PID指令应用中断程序 INT_0 网络 1 /采样模拟量 ,并转换为双整数LD SM0.0ITD AIW0, AC0 /双整数转换为实数DTR AC0, AC0 /数值标准化 ,范围 : 0.01.0/R 32000.0, AC0 / 送回路表输入值单元 MOVR AC0, VD100 / 手动 /自动切换开关/ 执行 PID指令网络 2LD I0.0 PID VB100, 0 项目五 PLC特殊功能模块应用 任务三 PID指令应用网络 3/控制输出量LD SM0.0MOVR VD108, AC0 /将控制量标准化*R 32000.0, AC0 /实数转换为双整数ROUND AC0, AC0 /双整数转换为整数DTI AC0, AC0 /将数值写入模拟值