过程控制PID中文版

ByKeithHogan–ProductMarketingManager,RockwellAutomationAdvancedPIDELoopControlConceptsinRSLogix5000Copyright©2011RockwellInternationalCorporation,AllRightsReservedCopyright©2011RockwellInternationalCorporation2不同的应用软件怎样配合使用?•过去,在控制平台上往往需要不同的控制系统实现不同的应用:PLC主要用于顺序控制Motion控制器主要用于运动控制DCS系统主要用于过程控制Drive系统主要用于驱动控制Copyright©2011RockwellInternationalCorporation3分散的控制系统的问题•使用分散的控制系统,你不得不担心以下问题:-不同的编程软件-不同备件-不同控制系统的培训-每个系统之间彼此的通讯PLC’sforsequentialcontrolMotioncontrollersformotioncontrolDCSsystemsforprocesscontrolDrivesystemsfordrivescontrolCopyright©2011RockwellInternationalCorporation4一个控制器就可完成所有工作功能块图编辑器和过程、传动指令可提供给你一个有效的工具，它可在你的控制平台上同Logix5000控制器和RSLogix5000编程软件有效地使用于所有应用.sequentialcontrolmotioncontrolprocesscontroldrivescontrolCopyright©2011RockwellInternationalCorporation5RSLogix5000功能块编辑器•在RSLogix5000中，它与其它编辑器完全兼容.使用FBD不需要学习其他的软件包来编程.•在同一控制器中功能块程序与其它类型程序共存.可以应用不同的编程语言编辑不同的应用程序块.•支持上载的FBD程序.在控制器中不需要用源程序来监控和维持源程序.•FBD支持所有新的过程和传动功能和Logix5000已经存在的多数指令.Copyright©2011RockwellInternationalCorporation6新增的过程控制和传动控制功能ProcessInstructions•Alarm•EnhancedPID•Ramp/Soak•Scale•PositionProportional•SplitRangeTimeProportional•Lead-Lag•FunctionGenerator•Totalizer•Deadtime•Discrete2-StateDevice•Discrete3-StateDeviceDrivesInstructions•PulseMultiplier•S-Curve•PI•Integrator•Second-OrderController•Up/DownAccumulatorFilterInstructions•High-PassFilter•Low-PassFilter•NotchFilter•Second-OrderLead-Lag•DerivativeSelect/LimitInstructions•Select•EnhancedSelect•SelectedSummer•SelectableNegate•Multiplexer•H/LLimit•RateLimiterStatisticalInstructions•MovingAverage•MovingStandardDeviation•MinimumCapture•MaximumCaptureLogicalInstructions•BooleanAnd•BooleanOr•BooleanExclusiveOr•BooleanNOT•DFlipFlop•JKFlipFlop•SetDominant•ResetDominant这42指令为实现常见的过程控制和传动控制提供了强大的工具.WewillfocusonthecapabilitiesoftheEnhancedPIDCopyright©2011RockwellInternationalCorporation7增强型PID“增强”在哪些方面?丰富的设置模式有限的设置模式多选时间模式没有时间模式不能处理PV/CV出错轻松处理PV/CV出错可无扰动地与Cascade模式传输与Cascade模式传输有扰动功能块编辑器中的增强型PID梯形图编辑器中的标准PID速度型算法位置型算法Copyright©2011RockwellInternationalCorporation8速度型和位置型PID算法比较•PIDE指令应用速度型算法.-对偏差的改变量进行运算.-大多数DCS系统应用这种算法.•PLC-5andLogix梯形图中的PID指令应用位置型算法-直接对偏差值进行运算Copyright©2011RockwellInternationalCorporation9速度型和位置型PID算法比较•位置型算法:tEKtEKEKCVDIP•速度型算法:tEEEKtEKEKCVCVnnnDIPnn2112比例积分微分上一次计算值Copyright©2011RockwellInternationalCorporation10速度型算法的优点•容易执行适当的增益.•例如:用加热和冷却的方法实现板材内温度控制.-加热和冷却是不同的过程要求不同的增益HeatCool假设Kp=2假设Kp=1Copyright©2011RockwellInternationalCorporation11用速度型算法计算适应的增益•假设从冷却切换到加热时偏差是5%.HeatCoolAssumeKp=2AssumeKp=1tEKtEKEKCVDIPtEEEKtEKEKCVCVnnnDIPnn2112•位置型算法直接将5%的波动给输出.（这是不好的.）•速度型算法的输出则没有波动.(这是理想的.)Copyright©2011RockwellInternationalCorporation12程序或操作员状态Copyright©2011RockwellInternationalCorporation13程序/操作员模式请求•程序管理模式改变请求-‘Prog’前缀-例如:ProgOperReq=aprogramgeneratedrequesttogotoOperatorcontrol（程序发出请求执行操作员控制）-由于已经默认,功能块不能重新设置这些请求.-发出程序请求的表示是用线连到功能块的输入脚.-程序请求占有优先级-操作员模式控制占有优先级-功能块可随意地重新设置这些请求.-允许外界产生一个触发开关来使用这些请求以相同的方式做为操作员操作请求.•操作员管理模式改变请求-‘Oper’前缀-例如:OperProgReq=anoperatorgeneratedrequesttogotoProgramcontrol（操作员发出请求执行程序控制）-功能块总是重新设置这些请求.-大多人机界面通过点动触发开关的进入Copyright©2011RockwellInternationalCorporation14使用模式请求•当“ProgramLock”为真时,PIDE被所定为程序控制因为ProgProgReq为真.ProgOper显示当前循环的控制模式.•PIDE被所定为操作员控制因为ProgOperReq为真Copyright©2011RockwellInternationalCorporation15ProgOper标识Copyright©2011RockwellInternationalCorporation16操作员/程序模式选择Copyright©2011RockwellInternationalCorporation17PID模式Copyright©2011RockwellInternationalCorporation18PID模式Copyright©2011RockwellInternationalCorporation19模式优先级•串级/比例,自动,和手动这三种请求只有在正确的程序/操作员控制状态下才执行.-例如:OperManualReq表示如果PIDE在操作员控制模式下将手动执行.-由高到低的优先级排序是Manual,Auto,然后Cascade/Ratio.-换句话说,在同一时间这三种模式同时发出请求,程序将手动执行.Copyright©2011RockwellInternationalCorporation20自动模式Copyright©2011RockwellInternationalCorporation21串级模式Copyright©2011RockwellInternationalCorporation22模式指示Copyright©2011RockwellInternationalCorporation23控制模式选择和反馈指示器Copyright©2011RockwellInternationalCorporation24运行模式选择Copyright©2011RockwellInternationalCorporation25PID参数Copyright©2011RockwellInternationalCorporation26时间模式•有三种时间模式可供选择:-周期-默认模式.-根据任务更新速度(设定在周期性任务下)或者紧接着上一任务执行完(设定在连续性任务下)自动确定Δt.-手选的最简单的操作模式.-OverSample-使用者可定义时序安排和Δt.-PLC/SLC方式执行.-仅仅用于“weird”循环.-实时采样-使用实时采样速度为Δt从模拟量输入模块采样.-当模拟量输入模块时间标记改变时执行功能块.-比较经济的执行方法.Copyright©2011RockwellInternationalCorporation27TimingModeInputParameterTimingModeDefaultis0Copyright©2011RockwellInternationalCorporation28时间模式Copyright©2011RockwellInternationalCorporation29周期模式的例子周期模式专门用于执行建立在周期任务下的功能块.由于时间模式是周期性的(TimingMode=0),DeltaT自动设置任务更新时间为0.1秒.Copyright©2011RockwellInternationalCorporation30实时模式举例•流量计算采用测定体积流量的仪表.-为了尽可能精确得地计算,你想一旦当每次模拟量输入采样时就执行一次计算运算法则.-实时采样可让你轻松实现.FTCopyright©2011RockwellInternationalCorporation31实时采样模式举例设定模拟量输入模块为你想得到的实时采样速度.使RTSTimeandRTSTimeStamp可见.从模拟量输入模块连接RollingTimeStamp输入到RTSTimeStamp参数.每次它读到时间标志改变计算法则立即执行.从模拟量输入连接RealTimeSample值配置RTSTime参数.Copyright©2011RockwellInternationalCorporation32TimeModeOverviewDetermineTime-BaseModePeriodicTimingOversampleTimingRealTimeTimingTimingMode=0TimingMode=1TimingMode=2DeltaT=Oversamp