【关键词】 PLC,PID,自整定,闭环控制
1. 引言
现今在工业生产过程中常要用闭环控制方法来实现温度、速度、压力、液位等的模拟量控制。而现在估计有90%以上的闭环控制采用PID(Proportional-Integral-Derivative)控制器,因为PID控制不需要被控对象的数学模型。且PID控制结构简单,容易实现,有较强的灵活性和适应性。PID控制中的一个至关重要的问题是控制器的参数整定问题(即比例系数、积分时间、微分时间)的整定。
现在已有很多PLC厂家提供具有PID控制功能的产品,例如PID闭环控制模块、PID控制指令和PID控制系统功能块等,它们使用简单方便,只需要设置一些参数即可。矩形科技PLC的PID指令向导PID指令应用更加的简单方便。
1. 自整定功能介绍
使用PID功能时最头痛就是设置KP、KI、KD这三个参数,参数是否合理直接影响了PID运行后输出的结果,严重时等于没使用PID甚至更为严重,这对现场用户来说是莫大的痛苦。带自整定的功能PID功能可以轻松为用户解决这一问题,用户只要开启外部负载正常运行,开启PID的自整定功能,PID自整定完成后产生KP、KI、KD三个参数,用户可直接使用这三个参数即可,非常方便好用。
2. 矩形科技自整定PID功能
? 一个PID功能块包含了自整定功能,和PID运算功能;
? 整方法包括:继电法,单位阶跃响应法;
? 应用程序可以通过该指令实现一路或者最多32路的自整定和PID运算功能;但是任意一路在任何时刻只能处于自整定或PID运算两种功能模式中的一种;
? 该指令可以实现多段控制,且控制段数不限制;
3. PID运算功能
PID运算开启;PID运算公式采用经典数字PID中的位置式PID公式;公式如下:
Xout = KP×e(t) + (100/ TI)×∫e(t)dt + (TD/100)*de(t)/dt + Bias
其中Xout 为PID计算输出,KP为比例系数,TI为积分系数,TD为微分系数,Bias为基准输出值,
PID控制的实际效果图如下:
带32路自整定PID回路的国产矩形PLC应用:以温度控制为例
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一个PLC可以扩展7个模块,最多可以接62路PT100、热电偶等测温传感器
同时可以支持32路PID控制输出回路,带PID自整定功能,可以不用人工调PID参数
系统示意图
PLC可以通过模拟量输入通道,接PT100、热电偶等测温传感器,从而得知加热物的温度。
2. 触摸屏、PC机给PC预设了温控目标值,PLC根据目标值和传感器反馈值,进行PID运算,并输出给继电器,不要用额外的温控表。
3. 继电器通过PLC的开关量控制,从而控制加热件的接通/断开时间,来控制温度。
4. 一个PLC就集成了3路RS-485,可以外接各种modbus协议的仪表。
5. 一个PLC,同时带了1路RS-232,可以与各种牌子的触摸屏连接。
6. PLC同时带有1路RJ45以太网口,可以连上交换机,成为局域网的一个子站。
7. PC机上的组态软件,如组态王等,可以监控到PLC,并读写PLC的内部数据。
8. 组态王可根据PLC的内部数据,生成各种报表、曲线、图例等,并支持Excel格式保存。
9. 组态软件的监控画面,可显示各个设备的工作状态,并能根据用户的需求开发。
10. 如果交换机通过路由器,接入了互联网,则可以在远程访问数据。
画面示意图
矩形PLC N80-M44Mad-AC/DC的性能简介
配置:16路开关量输入,16路开关量输出,6路模拟量(电流/电压/热电阻/热电偶)输入,6路模拟量输出,1路RS-232,3路RS-485,1路100M网口。
通讯:RS-232和RS-485支持Modbus-rtu主从协议、自由通讯协议,网口支持Modbus-tcp主从协议,可与支持标准Modbus的仪表、触摸屏、组态软件轻松通讯。
PID功能:一个PLC可以扩展7个模块,最多可以接62路PT100、热电偶等测温传感器,同时可以支持32路PID控制输出回路,带PID自整定功能,可以不用人工调PID参数。
模拟量:分辨率16位,信号模数隔离,精度:0.1%。
国产PLC的优秀代表:矩形PLC,内置的Modbus-TCP(服务器/客户端)标准协议,最多可扩展7个本地模块,十分适合于做现场设备层的采集终端,做为子站通过以太网远程连接到西门子/施耐德/AB/GE等中大型PLC主站,可与WINCC、组态王、iFix、力控等任意上位机组态软件无缝连接!
国产PLC的优秀代表:矩形PLC,主机集成了Modbus-Rtu标准协议串口和Modbus-Tcp协议网口,无需网关转换,即可一网覆盖到底!在深圳新机场、大庆油田、深职院微电网等项目已经成熟应用。
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第一次接触矩形PLC介绍视频 http://v.youku.com/v_show/id_XODY5NDk1Mzc2.html
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