信捷PLC培训10-PID教材

1、http:/Wang yang 信捷信捷PLC培训培训第十课时第十课时信以致远捷行弘毅W y信以致远捷行弘毅第第十十章章 PIDPID认识PIDPID指令PID应用信以致远捷行弘毅W y信以致远捷行弘毅认识认识PID第一节第一节 认识认识PIDPID信以致远捷行弘毅W y信以致远捷行弘毅PID 是什么？是什么？ 要弄清楚怎样定量之前，我们先要理解一个最基本的概念：调节器。调节器是干什么的？ 调节器就是人的大脑，就是一个调节系统的核心。任何一个控制系统，只要具备了带有PID的大脑或者说是控制方法，那它就是自动调节系统。 如果没有带PID 的控制方法呢？那可不一定不是自动调节系统，因为后来又涌现各

2、种控制思想。比如时下研究风头最劲的模糊控制，以前还有神经元控制等等；后来又产生了具有自组织能力的调节系统，说白了也就是自动整定参数的能力；还有把模糊控制，或者神经元控制与PID 结合在一起应用的综合控制等等。第一节第一节 认识认识PIDPID信以致远捷行弘毅W y信以致远捷行弘毅 基本的调节器具有两个输入量：被调量和设定值。被调量就是反映被调节对象的实际波动的量值。比如水位温度压力等等；回到刚才的提问：什么是PID？P 就是比例，就是输入偏差乘以一个系数；I 就是积分，就是对输入偏差进行积分运算；D 就是微分，对输入偏差进行微分运算。故，PID其实就是一种算法。第一节第一节 认识认识PIDPI

3、D信以致远捷行弘毅W y信以致远捷行弘毅 c(t)u(t)r(t) +e(t)+比例比例被控对象被控对象积分积分微分微分PID的控制规律如下：的控制规律如下：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)为偏差为偏差，r ( t )为给定值为给定值，c ( t )为实际输出值为实际输出值，u(t)为控制量为控制量；第一节第一节 认识认识PIDPID信以致远捷行弘毅W y信以致远捷行弘毅 一个系统控制的好不好，关键就是看参数选择的好不好。判断一个人是不是业内人士的方法之一，就

4、是看他说不说外行话。判断修改确认PID 参数的过程，咱们业内人士有个专用词语：整定整定。第一节第一节 认识认识PIDPID信以致远捷行弘毅W y信以致远捷行弘毅PID指令指令信以致远捷行弘毅W y信以致远捷行弘毅 信捷信捷XC系列系列PLC V3.0及以上版本的在本体部分加入了及以上版本的在本体部分加入了PID控控制指令，并提供了自整定功能。用户可以通过自整定得到最佳的采制指令，并提供了自整定功能。用户可以通过自整定得到最佳的采样时间和样时间和PID参数值，从而提高控制精度。参数值，从而提高控制精度。 输出可以是数据形式输出可以是数据形式D，也可以是开关量形式，也可以是开关量形式Y，在编程时可

5、，在编程时可以自由选择。以自由选择。第二节第二节 PIDPID指令指令信以致远捷行弘毅W y信以致远捷行弘毅操作数作用S1设定目标值（SV）的软元件地址编号S2测定值（PV）的软元件地址编号S3设定控制参数的软元件首地址编号D运算结果（MV）的存储地址编号或输出端口其中个操作数的含义如下表：其中个操作数的含义如下表：PIDD0D10D4000D100X0DS1S2S3PIDD0D10D4000Y0X0DS1S2S3指令说明如图所示：指令说明如图所示： 该指令在每次达到采样时间的间隔时执行。对于运算结果，数该指令在每次达到采样时间的间隔时执行。对于运算结果，数据寄存器用于存放据寄存器用于存放PI

6、D输出值；输出点用于输出开关形式的占空比。输出值；输出点用于输出开关形式的占空比。第二节第二节 PIDPID指令指令信以致远捷行弘毅W y信以致远捷行弘毅地址功能说明备注S3采样时间32位无符号数单位msS3+1采样时间32位无符号数单位msS3+2模式设置bit0： 0：负动作；1：正动作bit1bit6 不可使用bit7： 0：手动PID；1：自整定PIDbit8： 1：自整定成功标志bit9bit10：自整定方法00：阶跃响应法01：临界振荡法bit11bit12不可使用bit13bit14自整定PID控制模式（使用临界振荡法时有效）00：PID控制01：PI控制10：P控制bit15：

7、0：普通模式；1：高级模式 S3+3比例增益(Kp)范围：132767% S3+4积分时间(TI)032767*100ms0时作为无积分处理S3+5微分时间( TD)032767*10ms0时无微分处理S3+6PID运算范围032767PID调整带宽S3+7控制死区032767死区范围内PID输出值不变S3+8PID自整定周期变化值满量程AD值*（0.31%） S3+9PID自整定超调允许0：允许超调 1：不超调(尽量减少超调)（使用阶跃响应法时有效）S3+10自整定结束过渡阶段当前目标值每次调整的百分比% S3+11自整定结束过渡阶段当前目标值停留的次数 S3+12 S3+39PID运算的内

8、部处理占用 以下为高级PID模式设置地址S3+40输入滤波常数(a)099%0时没有输入滤波S3+41微分增益( KD)0100%0时无微分增益S3+42输出上限设定值-3276732767 S3+43输出下限设定值-3276732767 S3 S3+ 43将被该指令将被该指令占用，不可占用，不可当作普通的当作普通的数据寄存器数据寄存器使用。使用。信以致远捷行弘毅W y信以致远捷行弘毅PID应用应用信以致远捷行弘毅W y信以致远捷行弘毅u 在持续输出的情况下，作用能力随反馈值持续变化而逐渐变弱的系在持续输出的情况下，作用能力随反馈值持续变化而逐渐变弱的系统，可以进行自整定，如温度或压力。对于流

9、量或液位对象，则不统，可以进行自整定，如温度或压力。对于流量或液位对象，则不一定适合作自整定。一定适合作自整定。u 在允许超调的条件下，自整定得出的在允许超调的条件下，自整定得出的PID参数为系统最佳参数。参数为系统最佳参数。u 在不允许超调的前提下，自整定得出的在不允许超调的前提下，自整定得出的PID参数视目标值而定，即参数视目标值而定，即不同的设定目标值可能得出不同的不同的设定目标值可能得出不同的PID参数，且这组参数可能并非参数，且这组参数可能并非系统的最佳参数，但可供参考。系统的最佳参数，但可供参考。u 用户如无法进行自整定，也可以依赖一定的工程经验值手工调整，用户如无法进行自整定，也

10、可以依赖一定的工程经验值手工调整，但在实际调试中，需根据调节效果进行适当修改但在实际调试中，需根据调节效果进行适当修改。第三节第三节 PIDPID应用应用信以致远捷行弘毅W y信以致远捷行弘毅下面介绍几种常见控制系统的经验值供用户参考：下面介绍几种常见控制系统的经验值供用户参考：温度系统：P（%）2000 6000， I（分钟）3 10， D（分钟）0.5 3流量系统：P（%）4000 10000，I（分钟）0.1 1压力系统：P（%）3000 7000， I（分钟）0.4 3液位系统：P（%）2000 8000， I（分钟）1 5第三节第三节 PIDPID应用应用信以致远捷行弘毅W y信以致

11、远捷行弘毅/ 将将ID100中的内容送至中的内容送至D10/ 自整定控制开始，或自整定结束后，将自整定控制开始，或自整定结束后，将PID模式设为自整定模式设为自整定/ 开始开始PID，D0为目标值，为目标值，D10 为测量值，为测量值，D4000开始为开始为PID参数区，将参数区，将PID控制结果通过控制结果通过Y0端口输出端口输出/ PID控制结束，关闭自整定控制结束，关闭自整定PID模式模式/ 自整定成功后，或自整定转为手动模式后自整定成功后，或自整定转为手动模式后，关闭自整定控制位，关闭自整定控制位PID控制程序如下所示：控制程序如下所示：第三节第三节 PIDPID应用应用信以致远捷行弘

12、毅W y信以致远捷行弘毅习题与思考习题与思考信以致远捷行弘毅W y信以致远捷行弘毅例：通过加热圈加热，使恒温箱内的温度上升至目标温度并维持在目标温度。例：通过加热圈加热，使恒温箱内的温度上升至目标温度并维持在目标温度。恒温箱温度系统构成图如图所示：恒温箱温度系统构成图如图所示：习题与思考习题与思考信以致远捷行弘毅W y信以致远捷行弘毅 图中就是最简温度控制系统的组成，温度传感器将温度信息反馈到温图中就是最简温度控制系统的组成，温度传感器将温度信息反馈到温度模块，模块将模拟量信号（电阻或者电压等）转换成对应的温度信息并度模块，模块将模拟量信号（电阻或者电压等）转换成对应的温度信息并把该信息交给把

13、该信息交给PLC进行控制计算，然后输出一个控制信号给固态继电器，进行控制计算，然后输出一个控制信号给固态继电器，固态继电器控制加热电源的通断，来控制加热的启停，由于存在向环境散固态继电器控制加热电源的通断，来控制加热的启停，由于存在向环境散热的过程，从而达到温度的动态平衡。在最理想的状态下，当加热圈加热热的过程，从而达到温度的动态平衡。在最理想的状态下，当加热圈加热的热量和向环境散发的热量相等时，温度最稳定。的热量和向环境散发的热量相等时，温度最稳定。控制要求：控制要求： 将温度目标设置在将温度目标设置在50.0； 按自学习键，系统开始学习温度控制参数（按自学习键，系统开始学习温度控制参数（P

14、、I、D、采样时间等）；、采样时间等）； 在自学习完成以后，按下加热键启动加热；通过触摸屏观察温度的变化，在自学习完成以后，按下加热键启动加热；通过触摸屏观察温度的变化，要求温度最终能够稳定在目标值附近，波动不可过大；要求温度最终能够稳定在目标值附近，波动不可过大； 在保温过程中出现扰动，比如冷风，要求温度变化小并且能够快速恢复在保温过程中出现扰动，比如冷风，要求温度变化小并且能够快速恢复正常；正常；习题与思考习题与思考信以致远捷行弘毅W y信以致远捷行弘毅关于软件型关于软件型PID控制原理如下：控制原理如下：三相水泵变频器压力计触摸屏 变频器的作用是为三相水泵的电机提供可变频率的电源，实现电机的无级变频器的作用是为三相水泵的电机提供可变频率的电源，实现电机的无级调速，从而使水管的水压连续变化。压力计的任务是检测水管的水压。在调速，从而使水管的水压连续变化。压力计的任务是检测水管的水压。在PLC内内部设定水压期望值，压力设定信号和压力反馈信号在输入可编程控制器后，经可部设定水压期望值，压力设定信号和压力反馈信号在输入可编程控制器后，经可编程控制器内部编程控制器内部PID控