基于PLC的温度PID控制

1、.基于 PLC的温度 PID 控制一、 PID 算法在工业生产过程控制中，模拟量PID（由比例、积分、微分构成的闭合回路）调节是常用的一种控制方法。运行 PID 控制指令， S7-200 将根据参数表中的输入测量值、控制设定值即PID 参数，进行 PID运算，求得输出控制值。PID 控制回路的参数表地址偏移量参数数据格式参数类型说明0过程变量当前值 PV双字，实数输入必须在 0.01.0范围内4给定值 SP双字，实数输入必须在 0.01.0范围内8输出值 M双字，实数输出在 0.01.0 范围内地址偏移量参数数据格式参数类型说明12增益 K双字，实数输入比例常量，可为正数或负数16采样时间 T

2、s双字，实数输入以秒为单位，必须为正数20积分时间 T双字，实数输入以分钟为单位，必须为正数24i双字，实数输入以分钟为单位，必须为正数微分时间 Td28n双字，实数输出0.0 和 1.0之间（根据 PID 运算上一次的积分值 M结果更新）32上一次过程变量 PV双字，实数输出最近一次 PID 运算值n-1典型的 PID 算法包括三项：比例项、积分项和微分项，即：输出=比例项 +积分项 +微分项计算机在周期性地采样并离散化后进行PID 运算，算法如下：M n K c （ SPnPVn）+K cTs （ SPnPVn） M X +K c Td（ SPn PVn）TiTs比例项： K c（SPn

3、PVn）积分项： K cTs （ SPnPVn） M XTi微分项： K cTd （ SPnPVn）Ts二、 PID 控制回路选项常用的控制回路有 PI 、 PID。（1）如果不需要积分回路（即在PID 运算中无“ I ”），则应将积分时间 Ti 设为无限大。由于积分项 Mx的初始值，虽然没有积分运算，积分项的数值也可能不为零。（积分时间与积分效果成反比关系）（2）如果不需要微分运算（即在PID 运算中无“ D”），则应将微分时间 Td 设定为 0.0 。（微分时间与微分效果成正比关系）注： PID 参数设定的原则：先设比例放大系数 （比例放大系数越大，回路的调节速度越快，但是比例放大系数过大

4、， 也会造成系统不稳定， 产生振荡， 所以要找一个合适的比例放大系数） ；再设积分时间（用来消除余差）.三、回路输入量的转换和标准化在 PLC进行 PID 控制前，必须将其转换成标准浮点表示法。（1）将回路输入量数值从 16 位整数转换成 32 为浮点数或实数。下列指令说明如何将整数数值转换成实数。ITDAIW0, AC0/ 将输入数值转换成双字DTRAC0, AC0/ 将 32 位整数转换成实数（ 032000）（2）将实数转换成0.01.0 之间的标准化数值。/R32000.0, AC0/使累加器中的数值标准化+R0.0, AC0/加偏移量 0MOVRAC0, VD100/将标准化数值写入

5、PID 回路参数表中四、 PID 回路输出转换为成比例的整数程序执行后， PID 回路输出 0.01.0 之间的标准化实数数值，必须被转换成16 位成比例整数数值，才能驱动模拟输出。PID 回路输出成比例实数数值=（PID 回路输出标准化实数值 - 偏移量） ×取值范围MOVRVD108, AC0/ 将 PID 回路输出送入 AC0*R32000.0, AC0/AC0 的值乘以取值范围，变成成比例实数数值ROUND AC0, AC0/ 将实数四舍五入取整，变成32 位整数DTIAC0, AC0/32 为整数转换成 16 位整数.MOVWAC0, AQW0/16位整数写入 AQW0五、

6、 PID 指令六、 PID 指令应用举例在恒温箱内装有一个电加热元件和一个制冷风扇，电加热元件和制冷风扇的工作状态只有OFF和 ON，即不能自行调节。现要控制恒温箱的温度恒定，且能在25100范围内可调，如图所示：.CPU224XP自带模拟量I/O 规格信号类型电压信号电流信号I/O 信号模拟量输入 ×2± 10V模拟量输出 ×1010V020mAPLC软元件分配如下：Q1.0控制接通加热器Q1.1控制接通制冷风扇AIW0接收温度传感器的温度检测值控制方法：对恒温箱进行恒温控制，要对温度值进行PID 调节。 PID 运算的结果去控制接通电加热器或制冷风扇，但由于电加热器或制冷风扇只能为OFF或 ON，不能接受模拟量调节，故采用“占空比”的调节方法。温度传感器检测到的温度值送入的整数，把该整数作为一个范围为器或制冷风扇，即可控制温度。PLC后，诺经 PID 指令运算得到一个 01 的实数，把该实数按比例换算成一个 0100 010s 的时间 t，设计一个周期为 10s 的脉