基于PLC的溫度PID控制.doc

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1、基于PLC的溫度PID控制一、PID算法在工業(yè)生產(chǎn)過程控制中，模擬量PID（由比例、積分、微分構(gòu)成的閉合回路）調(diào)節(jié)是常用的一種控制方法。運(yùn)行PID控制指令，S7-200將根據(jù)參數(shù)表中的輸入測量值、控制設(shè)定值即PID參數(shù)，進(jìn)行PID運(yùn)算，求得輸出控制值。PID控制回路的參數(shù)表地址偏移量參數(shù)數(shù)據(jù)格式參數(shù)類型說明0過程變量當(dāng)前值PV雙字，實(shí)數(shù)輸入必須在0.0~1.0范圍內(nèi)4給定值SP雙字，實(shí)數(shù)輸入必須在0.0~1.0范圍內(nèi)8輸出值M雙字，實(shí)數(shù)輸出在0.0~1.0范圍內(nèi)地址偏移量參數(shù)數(shù)據(jù)格式參數(shù)類型說明12增益K雙字，實(shí)數(shù)輸入比例常量，可為正數(shù)或

2、負(fù)數(shù)16采樣時(shí)間Ts雙字，實(shí)數(shù)輸入以秒為單位，必須為正數(shù)20積分時(shí)間Ti雙字，實(shí)數(shù)輸入以分鐘為單位，必須為正數(shù)24微分時(shí)間Td雙字，實(shí)數(shù)輸入以分鐘為單位，必須為正數(shù)28上一次的積分值Mn雙字，實(shí)數(shù)輸出0.0和1.0之間（根據(jù)PID運(yùn)算結(jié)果更新）32上一次過程變量PVn-1雙字，實(shí)數(shù)輸出最近一次PID運(yùn)算值典型的PID算法包括三項(xiàng)：比例項(xiàng)、積分項(xiàng)和微分項(xiàng)，即：輸出=比例項(xiàng)+積分項(xiàng)+微分項(xiàng)計(jì)算機(jī)在周期性地采樣并離散化后進(jìn)行PID運(yùn)算，算法如下：二、PID控制回路選項(xiàng)常用的控制回路有PI、PID。（1）如果不需要積分回路（即在PID運(yùn)算中無“I

3、”），則應(yīng)將積分時(shí)間Ti設(shè)為無限大。由于積分項(xiàng)Mx的初始值，雖然沒有積分運(yùn)算，積分項(xiàng)的數(shù)值也可能不為零。（積分時(shí)間與積分效果成反比關(guān)系）（2）如果不需要微分運(yùn)算（即在PID運(yùn)算中無“D”），則應(yīng)將微分時(shí)間Td設(shè)定為0.0。（微分時(shí)間與微分效果成正比關(guān)系）注：PID參數(shù)設(shè)定的原則：先設(shè)比例放大系數(shù)（比例放大系數(shù)越大，回路的調(diào)節(jié)速度越快，但是比例放大系數(shù)過大，也會(huì)造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，產(chǎn)生振蕩，所以要找一個(gè)合適的比例放大系數(shù)）；再設(shè)積分時(shí)間（用來消除余差）三、回路輸入量的轉(zhuǎn)換和標(biāo)準(zhǔn)化在PLC進(jìn)行PID控制前，必須將其轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)表示法。（1）將回

4、路輸入量數(shù)值從16位整數(shù)轉(zhuǎn)換成32為浮點(diǎn)數(shù)或?qū)崝?shù)。下列指令說明如何將整數(shù)數(shù)值轉(zhuǎn)換成實(shí)數(shù)。ITDAIW0,AC0//將輸入數(shù)值轉(zhuǎn)換成雙字DTRAC0,AC0//將32位整數(shù)轉(zhuǎn)換成實(shí)數(shù)（0~32000）（2）將實(shí)數(shù)轉(zhuǎn)換成0.0~1.0之間的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值。/R32000.0,AC0//使累加器中的數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化+R0.0,AC0//加偏移量0MOVRAC0,VD100//將標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值寫入PID回路參數(shù)表中一、PID回路輸出轉(zhuǎn)換為成比例的整數(shù)程序執(zhí)行后，PID回路輸出0.0~1.0之間的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)數(shù)數(shù)值，必須被轉(zhuǎn)換成16位成比例整數(shù)數(shù)值，才能驅(qū)動(dòng)模擬輸出

5、。PID回路輸出成比例實(shí)數(shù)數(shù)值=（PID回路輸出標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)數(shù)值-偏移量）×取值范圍MOVRVD108,AC0//將PID回路輸出送入AC0*R32000.0,AC0//AC0的值乘以取值范圍，變成成比例實(shí)數(shù)數(shù)值ROUNDAC0,AC0//將實(shí)數(shù)四舍五入取整，變成32位整數(shù)DTIAC0,AC0//32為整數(shù)轉(zhuǎn)換成16位整數(shù)MOVWAC0,AQW0//16位整數(shù)寫入AQW0一、PID指令二、PID指令應(yīng)用舉例在恒溫箱內(nèi)裝有一個(gè)電加熱元件和一個(gè)制冷風(fēng)扇，電加熱元件和制冷風(fēng)扇的工作狀態(tài)只有OFF和ON，即不能自行調(diào)節(jié)。現(xiàn)要控制恒溫箱的溫度恒定，且能

6、在25~100℃范圍內(nèi)可調(diào)，如圖所示：CPU224XP自帶模擬量I/O規(guī)格信號(hào)類型I/O信號(hào)電壓信號(hào)電流信號(hào)模擬量輸入×2±10V——模擬量輸出×10~10V0~20mAPLC軟元件分配如下：Q1.0控制接通加熱器Q1.1控制接通制冷風(fēng)扇AIW0接收溫度傳感器的溫度檢測值控制方法：對(duì)恒溫箱進(jìn)行恒溫控制，要對(duì)溫度值進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。PID運(yùn)算的結(jié)果去控制接通電加熱器或制冷風(fēng)扇，但由于電加熱器或制冷風(fēng)扇只能為OFF或ON，不能接受模擬量調(diào)節(jié)，故采用“占空比”的調(diào)節(jié)方法。溫度傳感器檢測到的溫度值送入PLC后，諾經(jīng)PID指令運(yùn)算得到一個(gè)0~1的實(shí)數(shù)

7、，把該實(shí)數(shù)按比例換算成一個(gè)0~100的整數(shù)，把該整數(shù)作為一個(gè)范圍為0~10s的時(shí)間t，設(shè)計(jì)一個(gè)周期為10s的脈沖，脈沖寬度為t，把該脈沖加給電加熱器或制冷風(fēng)扇，即可控制溫度。符號(hào)表符號(hào)地址符號(hào)地址設(shè)定值VD204微分時(shí)間VD224回路增益VD212控制量輸出VD208采樣時(shí)間VD216檢測值VD200積分時(shí)間VD220PID指令編寫：