西門子德國授權代理商6ES7151-1AA05-0AB0

二、PID指令介紹

1.指令說明

PID指令說明如表6-76所示。

表6-76PID指令說明

2.PID控制回路參數表

PID運算由P(比例)、I(積分)和D(微分)三項運算組成，PID運算公式如下:

Mn=[KcX(SPn-PVn)]+[KcX(Ts/Ti)X(SPn-PVn)+Mx]+[KcX(Td/Ts*)X(SPn-PVn)]

在上式中，Mn為PID運算輸出值，[Kc(SPn-PVn)]為比例運算項，[KcX(Td/Ts)X(SP,-PV)+M]為積分運算項，[KcX(T/T)X(SPn-PVn)]為微分運算項。

要進行PID運算，須先在PID控制回路參數表中設置運算公式中的變量值。PID控制回路參數表見表6-77。在表中,過程變量(PVn)相當于圖6-59中的反饋信號,設定值(SPn)

相當于圖6-59中的給定信號，輸出值(Mn)為PID運算結果值，相當于圖 6-59中的控制

信號。如果將過程變量(PVn)值存放在VD200雙字單元,那么設定值(SPn)、輸出值(Mn)

則要分別存放在VD204、VD208單元。

表6-77PID控制回路參數表

3.PID運算項的選擇

PID運算由P(比例)、|(積分)和D(微分)三項運算組成，可以根據需要選擇其中的一項或兩項運算。

①如果不需要積分運算，應在參數表中將積分時間(Ti)設為無限大，這樣(Ts/Ti)

值接近0，沒有積分運算，但由于有上一次的積分值M，積分項的值也不為0.

②如果不需要微分運算，應將微分時間(Td)設為0.0。

③如果不需要比例運算，但需要積分或微分回路，可以把增益(Kc)設為0.0，系統

會在計算積分項和微分項時，把增益(Kc)當作1.0看待。

4.PID輸入量的轉換與標準化

PID控制電路有兩個輸入量:設定值和過程變量。設定值通常是人為設定的參照值，

如設置的水壓值;過程變量值來自受控對象，如壓力傳感器檢測到的水壓值。由于現實中

的設定值和過程變量值的大小、范圍和工程單位可能不一樣，在執行PID指令進行PID運算前，必須先把輸入量轉換成標準的浮點型數值。

PID輸入量的轉換與標準化過程如下:

①將輸入量從16位整數值轉換成32位實數(浮點數)。該轉換程序如圖6-60

所示。

圖6-6016位整數值轉換成32位實數

②將實數轉換成0.0~1.0之間的標準化數值。轉換表達式為

輸入量的標準化值=輸入量的實數值1跨度+偏移量

跨度值通常取32000(針對0~32000單極性數值)或64000(針對-32000~+32000

雙極性數值);偏移量取0.0(單極性數值)或0.5(雙極性數值)。該轉換程序如圖6-61

圖6-61

5. PID輸出量的轉換

在PID運算前,需要將實際輸入量轉換成0.0~1.0之間的標準值,進行PID運算，PID運算后得到的輸出量也是0.0~1.0之間的標準值，這樣的數值無法直接驅動PID的控制對象，需要將PID運算輸出的0.0~1.0標準值按比例轉換成16位整數，再送到模擬量輸出單元，通過模擬量輸出端子輸出。

PID輸出量的轉換表達式為PID輸出量整數值=(PID運算輸出量標準值-偏移量)x跨度

PID輸出量的轉換程序如圖6-62所示。

                               

圖6-62

PID指令應用舉例

下面以圖6-59所示的恒壓供水控制為例來說明PID 指令的應用。

(1)確定PID控制回路參數表的內容

在編寫PID控制程序前，要確定PID控制回路參數表的內容。參數表中的給定值SPn增益值Kc、采樣時間Ts、積分時間下、微分時間Ti。需要在PID指令執行前輸入，來自壓力傳感器的過程變量值需要在PID指令執行前轉換成標準化數值并存入過程變量單元。參數表中的變量值要根據具體情況來確定，還要在實際控制時反復調試以

達到佳控制效果。本例中的PID控制回路參數表的值見表6-78，因為希望水箱水壓維持在滿水壓的70%，故將給定值SPn設為0.7，不需要微分運算，將微分時間設為0。

(2) PID控制程序

恒壓供水PID控制程序如圖6-63所示。

表6-78PID控制回路參數表的值

圖6-63恒壓供水PID控制程序

在程序中，網絡1用于設置PID控制回路的參數表，包括設置給定值SPn增益值Kc采樣時間Ts、積分時間Ti和微分時間Td:網絡2用于將模擬量輸入AIW0單元中的整數值轉換成0.0~1.0之間的標準化數值，再作為過程變量值PVn，存入參數表的VD100單元，AIW0單元中的整數值由壓力傳感器產生的模擬信號經PLC 的A/D(模/數)轉換模塊轉換而來;網絡3用于啟動系統從參數表取變量值進行PID運算，運算輸出值M，存入參數表的VD108單元:網絡4用于將VD108中的標準化輸出值(0.0~1.0)按比例轉換成相應的整數值(0~32000)，再存入模擬量輸出 AQW0單元，AQW0單元的整數經D/A(數/模)轉換模塊轉換成模擬信號，去控制變頻器工作頻率，進而控制水泵電動機的轉速來調節水壓。

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