《温度控制PI》PPT课件

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1、温度的PID调节控制有一个恒温箱，要求温度控制在150℃（±1℃），箱内用两根电热丝进行加热，用热电偶作温度传感器，用PLC通过固态继电器控制电热丝的加热时间。当系统工作时，温度低于145℃时，发出低温报警，高于155℃时，发出高温报警。写出PLC的控制程序。分析：1、系统设备选择：（1）选择多通道温度控制模块：FX2N-4AD-TC（2）选择热电偶（选K型热电偶）（3）选择PLC：FX2N-24MR系统主电路图系统原理图FX2N-4DA-TC性能指标FX2N-4DA-TC性能指标详见其数据手册，它可以测量温度最大范围-100～+12

2、00℃或-148～+2192F，数字量输出16位二进制，利用光隔离及用DC/DC转换器使输入和PLC电源间隔离，模拟量电源DC24，60mA。FX2N-4AD-TC的线路接线FX2N-4AD-TCA/D转换的关系150度1500系统控制分析1、超温报警，可以用区间比较指令，把传感器采集来的温度的平均值和1450到1550的区间内进行比较，小于就低温报警，大于就高温报警。2、接通启动按钮，系统就进行PID调节，把设定值和当前值进行PID运算，得到输出值，利用这个输出值控制电热丝通电的时间，温差越大，输出值就越大，接通的时间越长，温差越小

3、，输出值就小，接通时间就短，当温差为零时，输出值为零，电热丝就不接通。如下图所示。设置一个固定的周期，如5s，用PWM指令自动调整电热丝接通的时间，从图中可以看出，如果系统的温差大，则PID调节出来的输出值大，接通时间长，温差小，接通的时间就短，达到调节的效果，那么有可能继电器的触点会比较频繁动作，所以要求使用固态继电器。PWM脉宽调制指令（1）、上述指令中，[S1]表示产生脉冲的宽度t（t=0~32767ms）。[S2]表示脉冲的周期T0（T0=0~32767ms）。且[S1]≤[S2]，否则出现错误。[D]是脉冲的输出点，只限于Y

4、0或Y1。（2）、当X10置OFF时，Y0停止输出脉冲。程序结构2. PLC实现PID控制的方法PLC实现模拟量PID控制的系统结构框图如下：用PLC对模拟量进行PID控制时，可以采用以下几种方法：(1)使用PID过程控制模块。这种模块的PID控制程序是PLC生产厂家设计的，并存放在模块中，用户在使用时只需要设置一些参数即可，使用起来非常方便，一块模块可以控制几路甚至几十路闭环回路。但是这种模块的价格昂贵，一般在大型控制系统中使用。如三菱的A系列、Q系列PLC的PID控制模块。(2)使用PID功能指令。现在很多中小型PLC都提供PID

5、控制用的功能指令，如FX2N系列PLC的PID指令。它们实际上是用于PID控制的子程序，与A/D、D/A模块一起使用，可以得到类似于使用PID过程控制模块的效果，价格却便宜得多。(3)使用自编程序实现PID闭环控制。有的PLC没有PID过程控制模块和PID控制指令，有时虽然有PID控制指令，但用户希望采用变型PID控制算法。在这种情况下，都需要由用户自己编制PID控制程序。PLC的PID指令[S3]采样时间（TS）：0~32767（ms）[S3]+1动作方向（ACT）bit00：正动作1：逆动作[S3]+2输入滤波常数（α）0~99%

6、0时无输入滤波[S3]+3比例增益（KP）1~32767（%）[S3]+4积分时间（TI）0~32767（%）0时作为∞处理（无积分）[S3]+5微分增益（KD）1~100（%）0时无微分增益[S3]+6微分时间（TD）3~32767（×10ms）0时无微分处理正动作是指当前值大于设定值SV时，加大执行量。例如空调控制，空调未启动时室n温上升，超过设定值，则启动空调。逆动作是指当前值小于设定值SV时，加大执行量。例如加热炉，当炉温低于设定值时必须投入加热装置，以升高炉温。①动作方向：bit=0为正动作，bit0=1为逆动作。PID

7、指令采用增量式PID算法，控制算法中还综合使用了反馈量一阶惯性数字滤波、不完全微分和反馈量微分等措施，使该指令比普通的PID算法具有更好的控制效果。PID控制是根据“动作方向”([S3]+1)的设定内容进行正作用或反作用的PID运算。PID运算公式如下：公式中，ΔMV是本次和上一次采样时PID输出量的差值，MVn是本次的PID输出量；EVn和EVn-1分别是本次和上一次采样时的误差，SV为设定值；PVn是本次采样的反馈值，PVnf、PVnf-1和PVnf-2分别是本次、前一次和前两次滤波后的反馈值，L是惯性数字滤波的系数；Dn和Dn-

8、l分别是本次和上一次采样时的微分部分；KP是比例增益，TS是采样周期，TI和TD分别是积分时间和微分时间，αD是不完全微分的滤波时间常数与微分时间TD的比值。4. PID参数的整定PID控制器有四个主要的参数KP、TI、