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Value &

Technology 可编程序控制器 DL06 系列 PID 技术资料 [第一版] 光洋电子(无锡)有限公司 DL06PID 功能技术资料

1 目录

第一节 PID 功能概述.

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一、主要特点

1

二、PID 回路基础.3

第二节 回路参数设定.5

一、回路控制表和回路数.5

二、PID 错误标志.5

三、回路控制表的空间大小和存储单元

6

四、控制回路参数表字定义.7

五、PID 方式设定

1 的位说明(Addr+00)8

六、PID 方式设定

2 的位说明(Addr+01)9

七、方式/报警监控字(Addr+06)10

八、上升/保持表标志(Addr+33)10

九、上升/保持表地址(Addr+34)11

十、上升/保持 表编程错误标志(Addr+35)11

第三节 回路采样周期和程序流程.12

一、回路采样周期 Addr+07

12

二、选择最佳的采样周期.12

三、确定合适的采样周期(Addr+07)13

四、采样周期编程.13

五、PID 回路影响 CPU 扫描时间

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第四节 过程控制成功的十个步骤.16

第五节 回路操作基础.18

一、数据存储单元.18

二、数据源.18

三、直接存取模拟量 I/O 值.19

四、带滤波的 PV 自动传送功能.20

五、PV 值可选择从 I/O 模块的框架/插槽/通道自动传送(Addr+36)21

六、PV 值选择从寄存器自动传送(Addr+36)21

七、回路控制方式.22

八、CPU 方式和回路控制方式.23

九、如何改变回路控制方式.24

十、PID 方式的操作面板控制.25 十

一、PLC 方式对回路方式的影响.25 十

二、回路控制方式的替代.25 十

三、无扰动切换.26

第六节 PID 回路数据组态.27

一、回路参数数据类型.27

二、选择单极或双极类型.27

三、数据偏置量的处理.28

四、设定值(SP)的限制范围.28

五、设定值(SP)间接地址

29 光洋电子(无锡)有限公司 DL06PID 功能技术资料

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六、过程变量(PV)的组态.29

七、控制输出组态.30

八、偏差项的组态.31

第七节 PID 算法.32

一、位置算法

32

二、速度算法

33

三、正作用和反作用回路.34

四、比例、积分、微分项.35

五、使用 PID 控制运算子模块.36

六、微分增益的限幅.37

七、偏移项.37

八、积分分离

38

第八节 回路调整过程.39

一、开环测试

39

二、手动闭环调整过程.40

三、自整定过程.41

四、串级调整回路.45

第九节 PV 模拟量滤波

46

一、DL06 内置模拟量滤波器

46

二、在梯形逻辑程序中建立一个模拟量软件滤波.47

第十节 前馈控制.48 第十一节 时间―比例控制.50 第十二节 串级控制.52

一、简介

52

二、DL06 CPU 中的串级回路.53 第十三节 过程报警.54

一、PV 绝对值报警.55

二、PV 偏离报警.55

三、PV 变化率报警.56

四、PV 延迟报警.57

五、报警出错

57 第十四节 上升/保持发生器

58

一、简介

58

二、上升/保持表

59

三、上升/保持表的标志.61

四、上升/保持发生器有效

61

五、上升/保持控制.61

六、上升/保持控制过程的监控.62

七、上升/保持编程错误.62

八、测试上升/保持控制过程.62 第十五节 故障检修提示.63 光洋电子(无锡)有限公司 DL06PID 功能技术资料

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第一节 PID 功能概述

一、主要特点 DL06过程控制回路具有面向多种应用需求的优越的特点.主要特点为: ? 最多16个回路,采样速率可单独编程 ? 具有手动/自动/串级功能 ? 具有两种无扰动转换方式 ? 丰富的报警功能 ? 最大16段上升/保持发生器 ? 自整定 DL06 CPU可以实现过程控制功能.可选择和设置最多16个回路.所有传感器和调节器都直 接与DL06模拟量模块相连接.每个回路的过程变量、增益值、报警级别等都与每个回路在 CPU内的回路控制变量表相结合.每次扫描时DL06 CPU读过程变量值(PV)的输入.然后 在每个PLC扫描周期内进行PID回路的计算,并刷新控制输出值.控制回路利用比例-积分- 微分(PID)运算法则来产生控制输出.本章描述了回路是如何操作的,要组态和调整回路 必须做哪些工作. DL06 PID 最好的组态工具是 DirectSOFT32 编程软件,4.0 版或更新的版本.DirectSOFT32 利用对话框来帮助你设置各个回路.完成了设定之后,可以用 DirectSOFT32 的PID 趋势画 面调整每个回路.所进行的组态和调整被存入 DL06 可停电保持的 FLASH 存储器中.回路 参数也可保存在磁盘上以供日后调用. 光洋电子(无锡)有限公司 DL06PID 功能技术资料

2 PID回路性能 特点 回路数 最多16个回路 占用CPU 存储器 32字(8个存储区)/回路,使用上升/保持,则64字. PID算法 PID的位置和速度方程式 控制输出极性 可选正向作用或反向作用 偏差项特性曲线 可选择为线性、偏差的平方根、偏差的平方 回路刷新速率 (PID的运算时间) 0.05-99.99s,用户可编程 最小回路刷新速率 1~4回路0.05s 5~8回路0.1s 9~16回路0.2s 回路方式 自动、手动(操作员控制)或串级控制 上升/保持发生器 每个回路最多8步上升/保持(16段),有上升/保持步号显示 PV曲线 选择标准线性,或开方(流量仪表输入) 设定值上下限 规定设定值的最小和最大值 测量值上下限 规定测量值的最小和最大值 比例增益 规定增益为 0.01-99.99 积分(复位) 规定复位时间为0.1-999.8,以秒或分为单位. 微分(频率) 规定微分时间从0.01-99.99s 速率限制 规定微分增益限制为1-20 无扰动切换Ⅰ 当控制开关从手动切换到自动时, 自动初始化偏移值和设定值 无扰动切换Ⅱ 当控制开关从手动切换到自动时, 自动设置偏移为控制输出 阶跃偏移 设定值变化大时, 提供比例调整 防止超调 对于位置式PID,当控制输出达到0%或100%时(当输出消除饱合 时,加速了回路的恢复), 它抑制了积分作用. 偏差死区 规定偏差项(SP-PV)的允许偏差(+/-),使控制输出值不作变 化. 报警特性 特点 死区 规定所有报警的报警区死区是0.1%-5% PV报警值 选择低-低,低,高和高-高的PV报警设定值 PV偏离 规定PV值偏离设定值的两个报警范围 变化率 当PV超过了你规定的变化率上下限时进行检测 光洋电子(无锡)有限公司 DL06PID 功能技术资料

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二、PID 回路基础 PID控制回路的关键部分如下面的方块图所示.从PLC到制造过程再回到PLC的这条路径,就是 闭环回路控制 . 制造过程―对原料施加一系列的作用,此过程可能包括材料的物理变化和/或化学变化.这种变 化会使材料更利于其特定的用途,并最终有利于其成品的完成. 过程变量―原材料的一些物理特性的测量.用某些种类的传感器进行测量.例如,如果加工过 程要用一个加热炉,要控制的就是温度.温度就是一个过程变量. 设定值―即理论上的理想的过程变量值,或能够生产出最佳产品的理想值.设备操作者知道这 个值,并可以手工设置它或把它输入PLC程序以供以后自动运行使用. 外部干扰―控制系统试图消除无法预料的信号源所造成的偏差.例如,如果燃料的输入值是恒 定的,那么加热炉在天热时要比在天冷时更热.加热炉控制系统必须抵销这种影响,在任何季 节里都维持一个恒定的炉温.因此,天气(无法预料的)是此过程的干扰源之一. 偏差项―过程变量与设定值之间的代数差值. 这是控制回路偏差值, 当过程娈量等于设定值 (理想)值时,它等于零.一个运行良好的控制回路能够使偏差幅度较小. 回路计算―对偏差项的数学算法的实时应用,产生一个合适的控制输出命令,使偏差量最小化. 可使用各种控制算法,DL06使用比例-积分-微分(PID)算法(以后会更多). 控制输出―回路计算的结果,就变成了过程控制要作的命令(例如加热炉中的加热器刻度). 回路组态―设置并优化控制回路执行的初始化操作. 回路计算功能使用组态参数实时调整增益、 偏移量等等. 回路监控―此功能可让操作者观察控制回路的方式和执行情况.它与回路组态一起使用,优化 回路的执行结果(使偏差项最小). 光洋电子(无锡)有限公司 DL06PID 功能技术资料

4 下图以实物元件的形式来显示每个回路的组成. 例子中的制造过程包括装有一种液体 的反应容器.传感器探头测量的过程变量可能是压力、温度或其它参数.传感器信号通过一 个变送器被放大,并以模拟量的方式通过连接线路传送到PLC的输入模块. PLC从模拟量输入模块上读出PV.CPU进行回路计算,并且写到模拟量输出端.在加 工过程中,此信号传送给一个设备,例如一个加热器、阀、泵等.过了一段时间,液体发生 了变化,传感器探头可以测量到其变化.过程也相应地产生了变化.紧接其后的回路就进行 计算,回路以这种方式连续工作. 图中所示的计算机用来运行 DirectSOFT32, 和DirectLOGIC 可编程序控制器的 PLC 编 程软件. DirectSOFT32, 4.0 版或更新的版本, 可以编制 DL06 PLC 的程序 (包括 PID 特性) . 软件以编辑器为特征组态回路参数.它还有 PID 回路趋势画面的功能,在回路调整过程中, 这一点十分有用.如何使用该软件的详细说明参考 DirectSOFT32 手册. 光洋电子(无锡)有限公司 DL06PID 功能技术资料

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第二节 回路参数设定

一、回路控制表和回路数 DL06 PLC只能从R-存储器中的参数表获得其PID回路过程指令.对于DirectLogic PLC来说,RLL中的这一类 PID指令 是不存在的.但是,CPU可以从储存的R寄存器地址中读到参 数设置.如下表所示,你必须在R7640中设置一个值指向主控制回路参数表.然后你需要用编 程方法把你想要CPU计算运行的回路数设置到R7641中.当R7640或R7641无法正常编程时, R7642中的错误标志将被置位. 地址 参数设置 数据类型 范围 读/写R7640 回路参数表指针 八进制 R1400-R7340, R10000-R37740 写R7641 回路数 BCD 0-16 写R7642 回路错误标志 二进制 0或1 读 如果回路数是

0 ,在梯形图程序扫描时,回路控制器将被关闭.回路控制器从1开始, 按升序排列使用回路.例如,当指到2和3时,就不能用回路1和4.回路控制器要对R7641中规 定的回路进行控制.

二、PID 错误标志 在R7640和R7641中CPU会报告设定参数的任何错误.这是通过从程序到运行方式转换时, 在R7642中设置相应的位来实现的. 如果使用DirectSOFT32回路设置对话框,它的范围自 动检查功能会防止可能出现的设置错误.但是,设置参数可以用其它方法被写入,例如RLL, 所以在这种情况下,错误标志寄存器是十分有用的. 下表列出了R7642中记录的错误. 位 错误说明(0=无错误,1=错误)

0 起始地址(R7640中)超出R-寄存器低位范围.

1 起始地址(R7640中)超出R-寄存器高位范围.

2 选择的回路数(R7641中)大于8.

3 控制回路参数表超过了R7377界限.用靠近R1200的地址. 当快速检查时,如果CPU处于Run方式,并且R7642=0000,就没有编程错误发生. 光洋电子(无锡)有限公司 DL06PID 功能技术资料

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三、回路控制表的空间大小和存储单元 当程序转换到运行方式时,CPU读出回路设置参数,如下图所示.此时,CPU就知道了控制回 路参数表的存储单元和它设置的回路数.然后,在程序扫描期间,PID回路利用回路数据执行 计算,产生报警等等.在每次回路计算时CPU将读出或写入一些回路控制表的参数. 回路参数表包括了在R7641中选择的那些回路的数据.每个回路配置在控制回路参数表中 占用32字(八进制0-37).例如,假设使用了4个回路,并且选 择了R2000作为起始地址.那么,回路1的回路参数表将占用 R2000-R2037,回路2将占用R2040-R2077,??回路4占用 R2140-R2177. 光洋电子(无锡)有限公司 DL06PID 功能技术资料

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