项目五PLC特殊功能模块应用任务三PID指令应用

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1、江西工业职业技术学院机电分院任务三PID指令应用项目五PLC特殊功能模块应用1.掌握PID指令的基本应用2.熟悉PLC的日常维护3.应用PID指令进行控制学时:3习题:5.85.6教学目的和要求目录一、任务导入和分析二、相关知识PID指令三、任务实施四、知识拓展PLC的日常维护一、任务导入与分析PLC图5-18温度检测和控制系统示意图图5-18所示为用PLC构成温度的检测和控制系统示意图。通过电压加热电热丝产生温度，温度再通过温度变送器变送为电压。加热电热丝时根据加热时间的长短可产生不一样的热能，这就需用到脉冲。输入电压不同就能产生不一

2、样的脉宽，输入电压越大，脉宽越宽，通电时间越长，热能越大，温度越高，输出电压就越高。PID控制示意图如图5-19所示。通过PLC+A／D+D／A实现PID闭环控制，只要比例，积分，微分系数取得合适，系统就容易稳定，这些都可以通过PLC软件编程来实现。图5-19PID控制示意图二、相关知识PID指令PID(比例-积分-微分)控制是一种自动控制方法，在过程控制领域中的闭环控制中得到了广泛应用。S7-200CPU提供了8个回路的PID功能，用以实现需要按照PID控制规律自动调节的控制任务，比如温度、压力、流量控制等等。PID功能一般需要模拟量

3、输入，以反映被控制的物理量的实际值即反馈，而用户设定的调节目标值即为给定。PID运算的任务就是根据反馈与给定的相对差值，按照PID运算规律计算出结果，输出给执行机构进行调节，以达到自动维持被控制的量跟随给定值变化。1.PID回路指令及算法PIDTBL，LOOP图5-20PID指令（1）PID回路指令PID回路指令功能：用回路表中的输入信息和组态信息，进行PID运算。其中回路表的起始地址TBL为VB，回路号LOOP为0～7的常数。（2）PID算法如果一个PID回路的输出M(t)是时间的函数，则：以上各量都是连续量，第一项为比例，最后一项为

4、微分，中间两项为积分。其中e是给定值与被控制变量之差，称为回路偏差。Kc叫回路增溢，M0为回路输出的初始值。用数字计算机处理这个控制算式，必须将连续算式进行离散化，公式如下：Mn=Kc(SPn-PVn)+Kc*Ts/Ti*(SPn-PVn)+MX+Kc*Td/Ts*(PVn-1-PVn)公式中包含9个用来控制和监视PID运算的参数，在PID指令使用时构成回路表，回路表的格式如表5-4所示。表5-4PID回路表参数地址偏移量数据格式I/O类型说明过程变量当前值PVn0双字，实数I过程变量：0.0～1.0给定值SPn4双字，实数I给定值:0

5、.0～1.0输出值Mn8双字，实数I/O输出值:0.0～1.0增溢Kc12双字，实数I比例常数：正、负采样时间Ts16双字，实数I单位为秒，正数积分时间Ti20双字，实数I单位为分钟，正数微分时间Td24双字，实数I单位为分钟，正数积分项前值MX28双字，实数I/O积分项前值：0.0～1.0过程变量前值PVn-132双字，实数I/O最近一次PID变量值2.PID回路类型选择在大部分模拟量控制系统中，使用的PID回路控制类型并不是都包括比例、积分、微分。通过对常量参数的设置，可以关闭不需要的控制类型。关闭比例回路：将比例增溢Kc设置为0。

6、关闭积分回路：将积分时间Ti设置为无穷大，此时只有积分初始值MX，其积分作用可以忽略。关闭微分回路：将微分时间Td设置为0。为了用PLC控制PID回路，需要将实际测量输入量、设定值、回路表中的其它输入参数进行标准化处理，即用程序将它们转化为PLC能够识别和处理的数据，例如将从AI采集来的16位整数转化为0.0～1.0之间的标准化实数。标准化实数分为：双极性（围绕0.5上下变化）；单极性（在0.0～1.0之间变化）。程序执行时将各个标准化实数量用离散化PID算式进行处理，产生一个标准化的料数运算结果，这一结果也要用程序将其转化为相应的16

7、位整数，然后周期性地将其传送到指定的AQ中，用以驱动模拟量的输出负载，最终实现控制。3.数值转换及标准化4.PID指令的控制方式S7-200PID回路没有设置控制方式，只要PID有效就可以执行PID运算。也就是说，PID运算存在一种“自动”运行方式。当PID运算不被执行时称为“手动”方式。当PID指令使能位检测到一个信号的正跳变时，PID指令将进行一系列运算，实现从手动方式到自动方式的转变。为了顺利转变为自动方式，在转换到自动方式之前，由手动方式所设定的输出值必须作为PID指令的输入写入回路表。PID指令对回路表内的数值进行下列运算，保

8、证当检测到使能位出现正跳变时，从手动方式顺利换成自动方式。其应用详教材。置给定值SPn=过程变量PVn置过程变量前值PVn-1=过程变量当前值PVn置积分项前值MX=输出值(Mn)三、任务实施编写温度检测和