从来没有哪次用PID控制温度这么累过! 点击：21726 | 回复：174
发表于：2005-10-01 21:56:00
楼主
哪位同行用S7-200的PID指令控制过温度,效果怎样?
控制对象是加热炉,12米,660KW,温度范围100-260摄氏度
控制器是CPU226+EM231热电偶+EM232模块
电热管加热,固态继电器通过周波触发器控制
希望达到的精度是正负1.0度,最大超调4.0度，响应速度
倒没有很高的要求。
我用的是S7-WIN4.0软件,程序动了三四次大手术,用过向导
生成程序,也手动写过PID程序,自整定也整了N次了
总感觉有些不如人意
起先只是用比例,后来加上了积分,微分也加上了
现在最好的效果是精度和稳定性都算达到了,但是当PV和
SV相距很近时,比如5度到10度这样子,会出现温度迟迟升
不上来的问题。
现在我的P是5.0,I是35.0,D是0.2,T是2.0我明显感觉是积
分作用不够，但是加大了就会超调的厉害，微分也不敢加
（0.5时作用已经很明显了），真的是速度和精度矛盾很突
出这台设备滞后性非常大，全输出停止后会冲出20多度；
控制周期也很长，升上来降下去一次温度要2个小时
我有些怀疑炉子本身和固态继电器的原因导致失控的问题，
但是现场有仪表的，自整定后效果可以达到要求；我知道应
该有最优的一组PID参数可以达到最好的控制效果，但是实在
太难找了，西门子技术支持说没有理论和经验数据，就靠自
己找，可是一个来回要两个多小时，找得累啊
我的问题是：
1、西门子PID指令到底好用吗?特别像我这种场合，有没有哪
位调出的效果比较满意的？
2、4.0版本的自整定整出来的参数效果怎样？
我用过四五次自整定，最快的几分钟（可能程序有问题和整定
时机不对），慢的一次要三四个小时但效果还不是很好。
另外手册上说自整定要在PV、SV靠的很近，并且MV相对平稳的
时候开始，感觉不是很好理解(这样需要手调的，自整定岂不
没多大意义了)。
3、有没有哪位做过类似的控制系统，希望能够给些建议和帮助
非常感谢
P=1800
i=300
d=0
一定可以的!P=1800
i=300
d=0
一定可以的!P=1800
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一定可以的!P=1800
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一定可以的!P=1800
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一定可以的!P=1800
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一定可以的!P=1800
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一定可以的!P=1800
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一定可以的!P=1800
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一定可以的!P=1800
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一定可以的!P=1800
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一定可以的!P=1800
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一定可以的!P=1800
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一定可以的!P=1800
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一定可以的!P=1800
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一定可以的!P=1800
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一定可以的!P=1800
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一定可以的!
发表于：2005-11-03 21:19:00
48楼
以PLC为核心的系统不适用于以模拟量控制为主的过程控制系统,推荐用以计算机为核心的控制系统(DCS系统).
DCS系统主要用功能块为编程语言，主要针对模拟量控制为主的过程控制系统。
PLC主要用于以开关量为主的机器顺控系统，此系统是一个典型的以模拟量控制为主的过程控制系统，PLC的编程语言为梯形图，梯形图用于以模拟量控制为主的过程控制系统编程和可读性都很难。
丁工,就您上面的系统，应用常规PID也挺累,最好采用的方法(此方法本人已成功用于多台大型发电锅炉)：
复杂的回路的控制策略:
应采用 规则 + 差量控制 ，规则+差量控制的重点在控制对象的规则模型的建立，规则模型的建立主要应由系统的设计人员来提供，或由控制对象的历史运行数据分析得来；如锅炉的减温水流量与锅炉负荷的函数关系应由锅炉的性能设计人员来提供。
规则+差量控制中的差量(设定值与测量值之差)控制，主要用于在系统运行时在线调整规则模型内的参数（调整哪些参数由系统的设计人员定），使规则模型更接近真实系统。
差量控制方法的选择： 对大滞后系统用模糊控制法，一般系统可采用常规PID方法。
规则 + 差量控制方法可用于多输入多输出复杂系统。
规则 + 差量控制的特点：有自学习功能(对被调整参数的记忆)，对操作人员的经验依赖性不强，控制精度高，响应快，抗干扰能力强。
方案见 http://www.autoyx.com/eng/Eng4.htm
提供从硬件到控制策略组态的整体解决方案,免费为用户做配置和报价。
http://www.autoyx.com/
不知您在哪个城市?如在上海附近,可找个机会见面聊聊.
发表于：2005-11-15 20:20:00
51楼
介绍一个完全兼容西门子的产品
www.ouxin.com.cn
TrustPLC® CTS7-200 PLC完全兼容西门子S7-200 PLC系统，用户原基于西门子S7-200 PLC开发的应用程序只需通过西门子的Step7-Micro/Win重新加载到CTS7-200 PLC上，即可正常使用。
TrustPLC® CTS7-200 PLC采用了高性能RISC芯片技术和软件优化设计，布尔指令执行速度达到0.17μs每步，浮点运算速度达到8μs，开关量点数多达256点，模拟量点数多达56点，扩展I/O模块种类多达26种，因而无论是替代传统继电器完成简单控制，还是应用于特殊场合实现复杂控制，无论是快速的离散量顺序处理，还是复杂的运动控制，CTS7-200 PLC都能游刃有余。
专门为温度控制应用而量身订制的PID温控扩展模块，内置PID温控算法，用户无需编程即可实现复杂的闭环温度控制。 而且由于减轻了CPU的运算负担，控制速度更快，效果更出色。
www.ouxin.com.cn
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TrustPLC® CTS7-200 PLC采用了高性能RISC芯片技术和软件优化设计，布尔指令执行速度达到0.17μs每步，浮点运算速度达到8μs，开关量点数多达256点，模拟量点数多达56点，扩展I/O模块种类多达26种，因而无论是替代传统继电器完成简单控制，还是应用于特殊场合实现复杂控制，无论是快速的离散量顺序处理，还是复杂的运动控制，CTS7-200 PLC都能游刃有余。
专门为温度控制应用而量身订制的PID温控扩展模块，内置PID温控算法，用户无需编程即可实现复杂的闭环温度控制。 而且由于减轻了CPU的运算负担，控制速度更快，效果更出色。
发表于：2005-11-18 17:22:00
54楼
非常感谢这么多同行的意见和看法
这个项目终于彻底结束了,验收也已经通过,感觉还是比较满意。
目前为止，PID参数和上次公布的变化非常大，程序也略有改动，但效果很好。
10米长2米宽的炉子，一个控制点，现在精度可以达到正负1.0摄氏度，最大超调也不会超过两度，也可以说不会超调，另外还有三个取样点的温度稳态后的精度也可以达到一度内，升温曲线非常好。另外对于任意大小偏差和外部的扰动，效果也很好。现在只是一组参数，算是真正经得起考验了，空炉和装料时的区别只是炉内温度达到稳态的时间不同而已，这与炉体本身和它的循环速度有关的。
如果仅仅是这四个点，很早就好了。客户验收的时候测温点一共有28个，分布在各个角落，要求在规定的时间内升到设定的温度，升温过程中也不可以超调，到温后再测料温，时间和精度同样有具体要求。然后保温3-12个小时。有天装料验收，保温了12个小时，第二天早晨过来看历史曲线，感觉真是非常好，这么多天的辛苦没有白费。
以前我的做法有误区的，至少是走了弯路，真是欲速则不达。主要体现在以下两点：
首先，我只顾自己了，忽视了对炉体本身和炉内环境的要求，要达到一定的精度，炉子的保温性和热稳定性是必须的。开始调试时，我就感觉炉门的密封性很差，热量散发的很明显，当时他们技术人员搪塞我就这样，我就不管他们干下去了，后来炉门和其他一些地方作了改进，保温性和热稳定性好多了，所以我用一组参数便可以了。
其次，这台炉子的加热器设定功率偏大的，设计是660KW，后来据说400KW足够了，还有驱动固态继电器的周波控制器，线性度也非常的差，它的触发信号是4-20ma，后来我标定了一下，20毫安时加热器的电流是220A，12毫安时加热器电流约为200A，8毫安时的电流约为150A，才发现这玩意的线性度差的无法想象，以前调试参数前首先都会标定一下执行器的开度和当前值的对应情况的，这次首先是很急，再次高估了PID的调节功能，我认为PID可以完全弥补执行机构的非线性的，真是难为了西门子的S7-200。
后来我把MV的自动输出范围从本来的4-20MA改为4-12MA，效果真是立竿见影，首先是解决了超调的问题，其次是解决了系统响应满和抗扰动能力差的问题。其实我所做的，一是限死了加热器的输出功率，二是改善了周波控制器的线性度。
我认为PID参数是没有什么理论和经验数据的，即使两台完全相同的设备，如果控制环境有所差异，PID参数肯定是不同的。
现在我用的参数分别是：P：12.5；I：25.0；D：0.1；T：2.0。
现在我可以回答自己最初的两个问题了：
1、S7-200的PID指令很好用，绝对是经得起考验的，只要你的设备设计合理，状态相对稳定，绝对有一组参数可以完全满足精度和响应速度要求的。
2、自整定我后来没有用过，不过此前整定得出的参数效果很差的原因已经很清楚，我想德国人既然推出，肯定效果还是可以的。起初对西门子的这项功能甚至PID指令心里没底，也给SLC的技术打过电话。现在看来我是多虑了。
欢迎回帖，多多交流！
这个项目终于彻底结束了,验收也已经通过,感觉还是比较满意。
目前为止，PID参数和上次公布的变化非常大，程序也略有改动，但效果很好。
10米长2米宽的炉子，一个控制点，现在精度可以达到正负1.0摄氏度，最大超调也不会超过两度，也可以说不会超调，另外还有三个取样点的温度稳态后的精度也可以达到一度内，升温曲线非常好。另外对于任意大小偏差和外部的扰动，效果也很好。现在只是一组参数，算是真正经得起考验了，空炉和装料时的区别只是炉内温度达到稳态的时间不同而已，这与炉体本身和它的循环速度有关的。
如果仅仅是这四个点，很早就好了。客户验收的时候测温点一共有28个，分布在各个角落，要求在规定的时间内升到设定的温度，升温过程中也不可以超调，到温后再测料温，时间和精度同样有具体要求。然后保温3-12个小时。有天装料验收，保温了12个小时，第二天早晨过来看历史曲线，感觉真是非常好，这么多天的辛苦没有白费。
以前我的做法有误区的，至少是走了弯路，真是欲速则不达。主要体现在以下两点：
首先，我只顾自己了，忽视了对炉体本身和炉内环境的要求，要达到一定的精度，炉子的保温性和热稳定性是必须的。开始调试时，我就感觉炉门的密封性很差，热量散发的很明显，当时他们技术人员搪塞我就这样，我就不管他们干下去了，后来炉门和其他一些地方作了改进，保温性和热稳定性好多了，所以我用一组参数便可以了。
其次，这台炉子的加热器设定功率偏大的，设计是660KW，后来据说400KW足够了，还有驱动固态继电器的周波控制器，线性度也非常的差，它的触发信号是4-20ma，后来我标定了一下，20毫安时加热器的电流是220A，12毫安时加热器电流约为200A，8毫安时的电流约为150A，才发现这玩意的线性度差的无法想象，以前调试参数前首先都会标定一下执行器的开度和当前值的对应情况的，这次首先是很急，再次高估了PID的调节功能，我认为PID可以完全弥补执行机构的非线性的，真是难为了西门子的S7-200。
后来我把MV的自动输出范围从本来的4-20MA改为4-12MA，效果真是立竿见影，首先是解决了超调的问题，其次是解决了系统响应满和抗扰动能力差的问题。其实我所做的，一是限死了加热器的输出功率，二是改善了周波控制器的线性度。
我认为PID参数是没有什么理论和经验数据的，即使两台完全相同的设备，如果控制环境有所差异，PID参数肯定是不同的。
现在我用的参数分别是：P：12.5；I：25.0；D：0.1；T：2.0。
现在我可以回答自己最初的两个问题了：
1、S7-200的PID指令很好用，绝对是经得起考验的，只要你的设备设计合理，状态相对稳定，绝对有一组参数可以完全满足精度和响应速度要求的。
2、自整定我后来没有用过，不过此前整定得出的参数效果很差的原因已经很清楚，我想德国人既然推出，肯定效果还是可以的。起初对西门子的这项功能甚至PID指令心里没底，也给SLC的技术打过电话。现在看来我是多虑了。
欢迎回帖，多多交流！
发表于：2005-11-20 23:26:00
59楼
我刚做过一个天然气加热镀锌炉的项目，也是用PLC控制锌液的温度，通过实际观察，PID控制很难达到理想要求，特别对大惯性量的温度来说，本身降低一度或升一度都是很长的时间，如果采用PID控制，PID的循环采样时间应该设的很大，这个好像很多人在说到大惯性的温度PID控制时都没有考虑到这个采样时间，而一味考虑,P,I,D这几个参数的值，基本上对大惯性温度变化缓慢的对象来说作用不大。
我后来采用限幅的方法，采用逐步逼近的方法，实际值与设定值比较，实际值偏大输出就大，实际值偏小输出值就小，这样可以控制超调量，也起到控制的作用，PID功能主要是判断输出的方向。
我后来采用限幅的方法，采用逐步逼近的方法，实际值与设定值比较，实际值偏大输出就大，实际值偏小输出值就小，这样可以控制超调量，也起到控制的作用，PID功能主要是判断输出的方向。
发表于：2005-11-23 00:46:00
60楼
P=1800
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一定可以的!P=1800
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