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可以在现场在线整定。由于软件设计的灵活性,一般可以得到满意的效果。
3.4 PID单元的设置与整定
3.4.1 数字PID的控制算法
在模拟控制系统中,PID的控制算法的表达式为:
Tde(t)]…………………………(4-1) u(t)?kp[e(t)+?e(t)dt+TD
Tidt由于数字PID的控制是采样控制,它是根据采样时刻的偏差值来计算控制量的,因此,在PLC控制系统中,需要对上式进行离散化,即用数字形式的差分方程来代替连续系统的微分方程,此时积分项和微分项可用求和及求增量式表示为:
Tu(k)=kp[e(k)–
Ti?i?Dke(i)+TD
e(k)?e(k?1)]…………………(4-2).
T式中 T:采样周期必须足够小,才能保证系统有一定的精度。
e(k):第k次采样时的偏差值: e(k-1):第(k-1)次采样时的偏差值。 K: 采样序号k=0、1、2?。 u(k): 第k次采样的调节输出。
3.4.2 PID参数的设置
FP3型PLC配备了用于数字PID控制的功能单元,只需用[F355 PID DTXX]指令调用,并填入参数表即可实现数字PID控制:其中DTXX规定PID算法的首存储区地址,XX可在数据存储区随机设定。 参数表具体设置说明如下: (1)控制模式选择------[S]
数字PID数据处理控制模式及功能简要介绍如下: ①微分型PID与积分型PID 设定值改变时,输出值也改变。
微分型:一般情况下,当设定值改变时,执行过程会有很大的改变,但周期阻尼振荡快。
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比例一微分型:一般情况下,当设定值改变时,执行过程会有不大的改变,但周期阻尼振荡慢。 ②反向运行和正向运行。
这些参数决定当程序有变化时输出量增大还是减小。 反向运行:如查测量过程值减小,则输出将增大。 正向运行:如查测量过程值增大,则输出也增大。
③自动转换:PID参数Kp, Ti, Td的最佳值可由测量程序测量反馈。当执行自动转换时,估计值在自动转换完成后返回。
本系统S取为H8000,即:微分型、正向运行、执行时自动转换的模式类型。
(2)给定值(SP)-----[S+1]
该设定取决于过程量的目标值,其设置范围为:KO~K10000,本系统中速度调节器的目标值分别由高速计数板的经过值寄存器DT9108, DT9109和DT9116, DT9117通过F1(DMV)指令进行实时传送。而电流调节器的目标值是由速度调节器的输出值作为给定值。 (3)反馈值(PR)----[S+2]
数字PID的反馈值可用A/D转换器或光电码盘测量值作为当前过程控制值,调节使其在以下范围内:KO~K10000。本系统速度调节器的反馈值是由光电码盘的测量值送到高速计数板的经过值寄存器DT9110,DT9111通过F1(DMV)指令进行实时传送作为当前过程控制值,而电流调节器的反馈值是由A/D转换器转换后的值作为当前过程控制值。 (4)输出值(MV) -----[S+3]
输出值用来储存PID处理的结果,并使用D/A转换器或其它设备将该结果输出到程序中去,其范围是:K0~K10000。本系统速度调节器的输出值用传送指令传到电流调节器的给定值寄存器DT200中,而将电流调节器的输出值使用D/A转换器转换后去调节电液比例溢流阀的电流进而起到调速的目的。
(5)输出较低极限值-----[S+4]
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范围是:KO~K10000。本系统取为零。 (6)输出较高极限值-----[S+5]
范围是:KO~K10000。本系统取为15300。 (7)比例增益(KP)-----[S+6〕
比例增益规定PID处理使用的系数;将设定值?0.1即为实际比例增益;设定范围是:K1~K9999。本系统取210,由于系统选择自动转换模式则设定值可自动调整并重写。 (8)积分时间-----[S+7]
积分时间规定PID处理使用的系数;将设定值?0.1即为实际积分时间,其设定范围是:K1~K300000(规定增量为0.1秒),当设定值为零时积分不执行。
(9)微分时间-----[S+8]
规定PID处理使用的系数;将设定值?0.1即为实际微分时间,其设定范围是:K1-K1000(规定增量为0.1秒),由于系统选择自动转换模式其设定值可自动调整并重写。
(10)采样时间(TS)-----[S+9]
用来设定PID处理使用的系数;将设定值?0.01即为实际控制时间,设定范围是:K1~K6000。(规定增量为0.O1秒)。
通过调整PID各参数,可以使系统处于最佳状态,只根据增大比例常数可以加快系统的响应,有利于减小静差。但过大的比例常数具有较大的超调,并产生振荡,使稳定性变坏。增大积分常数虽有利于减小超调使系统稳定,但系统静差的消除将减慢。另外增大微分常数可以加快系统响应,增加稳定性,但对于干扰信号的抑制能力却有所减弱。所以对PID各参数的调整,需要通过反复试验、反复试凑可得到的。
本系统的数据区为DT100~DT110, DT200~DT210,运算工作区是DT111~DT119, DT211~DT219。
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3.5 A/D单元的设置
3.5.1 通道的选择
FP3的A/D单元有4个输入通道,其模拟量输入范围和类型是由该单元背面的开关进行设定的。本系统具体设定为CH1通道:即SW1-2:OFF。输入信号为 (4~20mA), SW1-4: ON状态。 3.5.2 I/0分配
根据FP3的自由编址方式,本系统A/D单元可安装在9号槽,其对应的I/0分配情况如表3-7所示。
表3-7 A/D单元I/O分配表
输入点编号 X90 X91 X92 X93 X94 X95~X97 X98 X99 X9A X9B X9C X9D X9E X9F 说 明 A/D转换准备好标志(可作为CHO-CH3四个通道输出数据条件) A/D转换准备好标志(可作为CHO通道输出数据的条件) A/D转换准备好标志(可作为CH1通道输出数据的条件) A/D转换准备好标志(可作为CH2通道输出数据的条件) A/D转换准备好标志(可作为CH3通道输出数据的条件) 未用 CHO标志位(当A/D转换值大于上限值时,该接点“ON”) CHO标志位(当A/D转换值小于下限值时,该接点“ON”) CH1标志位(当A/D转换值大于上限值时,该接点“ON”) CH1标志位(当A/D转换值小于下限值时,该接点“ON”) CH2标志位(当A/D转换值大于上限值时,该接点“ON”) CH2标志位(当A/D转换值小于下限值时,该接点“ON”) CH3标志位(当A/D转换值大于上限值时,该接点“ON”) CH3标志位(当A/D转换值小于下限值时,该接点“ON”) 表中说明:
(1)、当某通道不工作时,则表中其相应的接点OFF. (2)、当A/D转换单元工作异常时,则所有的接点均为OFF. (3)、A/D转换单元只占用输入接点不占用输出接点。
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3.5.3 共享存储器的分配
A/D单元共享存储器分配如表3-8所示。
表3-8 A/D单元共享存储器表 地址号 K0 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 K11 K12 K13 K14 K15 K16 K17 K18 K19 K20 K21 K22 K23 K24 K25 K26 K27
说 明 “采样/平均”切换控制 CH0平均次数设定 CH1平均次数设定 CH2平均次数设定 CH3平均次数设定 报警控制,可分别设定各通道超限时是否报警 CH0上限设定(A/D转换输出值) CH0下限设定(A/D转换输出值) CH1上限设定(A/D转换输出值) CH1下限设定(A/D转换输出值) CH2上限设定(A/D转换输出值) CH2下限设定(A/D转换输出值) CH3上限设定(A/D转换输出值) CH3下限设定(A/D转换输出值) 比例变换控制,可设定是否进行比例变换 CHO偏移量设定 CH0满量程设定 CH1偏移量设定 CH1满量程设定 CH2偏移量设定 CH2满量程设定 CH3偏移量设定 CH3满量程设定 存放CH0已转换好的数据 存放CH1已转换好的数据 存放CH2已转换好的数据 存放CH3已转换好的数据 存放错误代码 25