第16讲 PID指令与模拟量控制

第16讲PID指令与模拟量控制一、PID算法二、PID控制回路选项三、回路输入量的转换和标准化四、PID回路输出转换为成比例的整数五、PID指令六、PID指令应用举例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、控制设定值及PID参数，进行PID运算，求得输出控制值。一、PID算法典型的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：Mn=Kc×（SPn-PVn）+Kc×（Ts/Ti）×（SPn-PVn）+Mx+Kc×（Td/Ts）×（PVn-1-PVn）比例项Kc×（SPn-PVn）积分项Kc×（Ts/Ti）×（SPn-PVn）+Mx微分项Kc×（Td/Ts）×（PVn-1-PVn）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计算中无“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。（2）如果不需要微分运算（即在PID计算中无“D”），则应将微分时间Td设定为0.0。三、回路输入量的转换和标准化在PLC进行PID控制之前，必须将其转换成标准化浮点表示法。（1）将回路输入量数值从16位整数转换成32位浮点数或实数。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（2）将实数转换成0.0～1.0之间的标准化数值。/R32000.0,AC0//使累加器中的数值标准化+R0,AC0//加偏移量0MOVRAC0,VD100//将标准化数值写入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0.0～1.0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，变为成比例实数数值ROUNDAC0,AC0//将实数四舍五入取整，变为32位整数DTIAC0,AC0//32位整数转换成16位整数MOVWAC0,AQW0//16位整数写入AQW0五、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致冷风扇，电加热元件和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25～100℃范围内可调，如图所示。PLC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ON或OFF，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PLC后，若经PID指令运算得到一个0～1的实数，把该实数按比例换算成一个0～100的整数，把该整数作为一个范围为0～10s的时间t。设计一个周期为10s的脉冲，脉冲宽度为t，把该脉冲加给电加热器或风扇，即可控制温度。1.PIC指令编程PID指令来编程2．指令向导编程先指令向导生成，再编写程序。