第六章专家指令.docx
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第六章专家指令
第六章专家指令
6.1PID运算
6.1.1指令解说
32位指令
16位指令PID
9步
适
用
软
元:
D0~D5975
件
S3
S1
S2
K,HKnXKnYKnMKnSTCDV,Z
字软元件
D
S3
XYMS
位软元件
指令与操作数
●用于进行PID控制的PID运算程序。
达到采样时间的PID指令在其后扫描时进行PID运算。
S1
设定目标值(SV)
D
S2
设定测定现在值(PV)执行程序时,运算结果(MV)被存入中。
S3
S3
~+6设定控制参数
●
D
对于请根据以下程序,在可编程控制器RUN时,务必清除保持的内容。
D
中为指定的停电保持区内的数据寄存器元件号。
●
S3
需占有自起始的25个数据寄存器。
参数设定
控制参数在PID运算前必须预先指定。
控制参数共有25个:
S3
:
采样时间(TS)1~32767(ms)(但比运算周期短的时间数值无法执行)
S3
+1:
动作方向(ACT)bit00:
正动作1:
逆动作。
bit10:
输入变化量报警无1:
输入变化量报警有效
bit20:
输出变化量报警无1:
输出变化量报警有效
bit3不可使用
bit4自动调谐不动作1:
执行自动调谐
bit5输出值上下限设定无1:
输出值上下限设定有效
bit6~bit15不可使用
另外,请不要使bit5和bit12同时处于ON。
S3
+2:
输入滤波常数(α)0~99[%]0时没有输入滤波
S3
+3:
比例增益(Kp)1~32767[%]
S3
+4:
积分时间(T1)0~32767(×100ms)0时作为∞处理(无积分)
S3
+5:
微分增益(KD)0~100[%]0时无积分增益
S3
+6:
微分时间(TD)0~32767(×10ms)0时无微分处理
S3
+7
PID运算的内部处理占用
S3
+19
S3
+20输入变化量(增侧)报警设定值0~32767
S3
S3
+21输入变化量(增侧)报警设定值0~32767
+22输出变化量(增侧)报警设定值0~32767
S3
+23输出变化量(减侧)报警设定值有效)
S3
+24报警输出bit0输入变化量增侧溢出
bit1输入变化量减侧溢出
bit2输出变化量增侧溢出
bit3输出变化量减侧溢出
●
D
S3
PID指令可多次执行,但请注意运算使用的或软元件号不要重复。
●
S3
PID指令在子程序、步进梯形图、跳转指令中也可使用。
在这种情况下,执行PID指令前请清除+7后再使用。
●采样时间TS的最大误差为-(1运算周期+1ms)~+(1运算周期)。
●如果采样时间TS≤可编程控制器的1个运算周期,则发生PID运算错误。
●输入滤波常数有使测定值变化平滑的效果。
●微分增益有缓和输出值急烈变化的效果。
●
S3
动作方向(+1[bit0])
S3
+1的[bit0]=0:
用正动作指定系统的动作方向。
S3
+1的[bit0]=1:
用逆动作指定系统的动作方向。
●
S3
输出值上下限设定(+1[bit5])
S3
+1的bit5=1:
输出值上下限设定有效。
有抑制PID控制的积分项增大的效果。
S3
使用这个功能时,必须+1的bit2=0。
输出值
无输出值上下限
不能输出
+22
输出值上限
有输出值上下限
输出值下限不能输出
时间
●输入输出变化量报警设定
变化量=(前次的值)-(这次的值)
S3
报警标志的动作(+24)
i)输入变化量(bit1=1)ii)输出变化量(bit2=1)
输入变化量输出变化量
增侧增侧
采样采样
0次数0次数
减侧减侧
S3
S3
报警标志报警标志
+24+24
bit0ONOFFbit2ONOFF
S3
S3
+24+24
bit1OFFONbit3OFFON
为了执行PID控制得到良好的控制结果,必须求得适合于控制对象的各参数的最佳值。
这里必须求得PID的三个常数:
求PID参数
比例增益Kp;
积分时间T1;
微分时间TD。
这里就该阶路反应法来求取以上三个参数。
阶跃反应法是对控制系统施加0→x%的阶跃输出,依据输入变化判断动作特性,从而求得PID三个常数的方法。
通常取x=100,75,50。
<动作特性>
100%
输出值输出值(MV)
0%
时间
输入值的
变化量最大倾斜(R)
时间(Sec)
无用时间(L)I(Sec)
(Sec)
<动作特性和3个常数>
比例增益
(Kp)[%]
积分时间
(T1)[×100ms]
微分时间
(TD)[×100ms]
仅有比例控制(P动作)
1输出值
×
RL(MV)
PI控制(PI动作)
0.9输出值
×
RL(MV)
33L
PID控制(PID动作)
1.2输出值
×
RL(MV)
20L
50L
自整定PID参数
为了能得到最佳PID控制,使用自整定功能。
就是用阶跃反应法自动设定重要参数:
S3
动作方向+1的[bit0]
S3
比例增益+3
S3
积分时间+4
S3
微分时间+6
●
D
传送自整定用输出值至输出值中。
这个自动调谐用输出值请根据输出设备在输出可能最大值的50%~100%范围内使用。
●请设定自整定不能设定的参数(采样时间、输入滤波、微分增益等)以及目标值等。
若不能满足下述的注意事项,则自整定结果可能不正确。
注意事项:
◆目标值的设定
自整定开始时的测定值和目标值的差如不是150以上则不能正确自整定。
因此,若不是150以上情况时,先设定自整定用目标值,待自整定完成后,
再次设定目标值。
◆采样时间
自整定时的采样时间必须在1秒(1000ms)以上。
另外本采样时间推荐使用大大长于输出变化周期的时间值。
●
S3
+1(ACT)的bit4设为ON后,则自整定开始。
●变化量达1/3(开始时的测定值-目标值)以上时,则自整定结束,
S3
+1(ACT)的bit4自动变为OFF。
●自动调谐请在系统处于稳定状态时开始。
如在不稳定的状态开始,则不能正确进行自动调谐。
●必须在PID运算执行前,将正确的测定值读入PID测定值(PV)中。
特别对模拟量输入模块的输入值进行PID运算时,需注意其转换时间。
PID命令的基本运算式
本指令根据速度形、测定值徵分形运算式,进行PID运算。
S3
PID控制根据中指定的动作方向的内容,执行正动
S3
作或逆动作。
运算中的各值是之后单元指定的参数。
PID基本运算式:
动作方向
PID运算方式
正动作
Ts
△MV=Kp{EVn-EVn-1}+EVn+Dn1
TI
EVn=PVnf-SV
TDaD·TD
Dn=(-2PVnf-1+PVnf+PVnf-2)+·Dn-1
Ts+aD·TDTs+aD·TD
MVn=Σ△MV
逆动作
Ts
△MV=Kp{EVn-EVn-1}+EVn+Dn1
TI
EVn=SV-PVnf
TDaD·TD
Dn=(2PVnf-1-PVnf-PVnf-2)+·Dn-1
Ts+aD·TDTs+aD·TD
MVn=Σ△MV△
符号说明
EVn:
本次采样时的偏差Dn:
本次的微分项
EVn-1:
1个周期前的偏差Dn-1:
1个周期前的微分项
SV:
目标值Kp:
比例增益
PVnf:
本次采样时的测定值(滤波后)Ts:
采样周期
PVnf-1:
1个周期前的测定值(滤波后)TI:
积分常数
PVnf-2:
2个周期前的测定值(滤波后)TD:
微分常数
△MV:
输出变化量
MVn:
本次的操作量
PVnf是根据读入的测定值由下列运算式求得的值。
[滤波后的测定值PVnf]=PVn+L(PVnf-1-PVn)
PVn:
本次采样时的测定值
L:
滤波系数
PVnf-1:
1个周期前的测定值(滤波后)
6.1.2应用示例
①、系统构成:
温度传感器带屏蔽的补偿导线
(热电偶)
X10X11
ch2
FX2N~48MR
FX2N-4AD-TC
COMY0Y1
温度槽
故障显示
~
X010:
自动调揩指令
L
X011:
PID控制指令
电加热器
②、设定内容:
自整定时
PID控制时
S1
目标值<>
500(+50℃)
500(+50℃)
参数
S3
采样时间(Ts)<>
3000ms
500ms
S3
输入滤波(a)<+2>
70%
70%
S3
微分增益(KD)<+5>
0%
0%
S3
输出值上限<+22>
2000(2秒)
2000
S3
输出值下限<+23>
0
0
动作方向(ACT)
S3
输入变化量报<+1bit1
无
无
S3
输出变化量报警<+1bit2>
无
无
S3
输出值上下限设定<+1bit5>
有
有
D
输出值<>
1800
根据运算
③、电热器动作:
●
D502X1ms
OFFONONONONON
2秒(2000ms)2秒(2000ms)2秒(2000ms)
<周期>
●<自动调谐时>最大输出的90%时
1.8秒(1800ms)1.8秒(1800ms)1.8秒(1800ms)
2秒(2000ms)2秒(2000ms)2秒(1800ms)
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- 第六 专家 指令