PDF《PLC 的PID 自整定技术研究与实现》

3 所示 , 完整的自整定过程要执行

4 个连续的阶段 : ① 阶段

1 , 稳定化 , 在启动 A T 过程时开始.在该阶段中 , PLC 自整定执行检查以确保过程变量处 于稳态.② 阶段

2 , 对过程应用第一个阶 跃变化.该阶段将生成过程阶跃响应. ③ 阶段

3 , 松弛阶段 , 在第一个阶跃响应 稳定之后开始.松弛向平衡状态发展 , 这种平衡是由自整定开始之前应用于过 程的输出确定的.④ 阶段

4 , 以阶段

2 中 相同的数量和方式对过程应用第二个阶 跃变化.阶段

4 完成时 , 自整定过程结 束,并且 A T 参数已计算并存储在各存 储器字中.

2 PID 自整定系统设计与实现

211 硬件设计与实现 控制系统组成如图

4 所示 , 一台油加 热器由加热炉体、载体传输通道、膨胀系统及电控装置构成 , 与用热设备组成了一个循环加热系统.热载体 (导热油) 在炉 体内被电热管加热后 , 用热油泵通过管路传送到用热设备 , 放 热后再次回到炉体内升温 , 实现连续循环过程.温度控制系统 为闭环负反馈系统 , 由热电偶检测的油温信号对应的 mV 信号 , 传送至 Twido PLC 模拟量模块的输入端 , PLC 的CPU 本体模块 的固态继电器输出 DC24V 的PWM 信号 , 传送至继电器 , 驱动 改变固定期内的输出占空比 , 从而控制电热器的输出功率.

212 软件设计与实现 通过 TwidoSuite 组态和编程软件 (版本 V210116) , 可以 ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net ・

1546 ・ 计算机测量与控制 第17 卷图4PLC 系统电路接线图 方便地完成 PID 的组态.要确保 PID 控制和自整定过程正确 运行 , PLC 必须配置为周期模式执行扫描.在周期模式下 , PLC 的每个扫描定期启动.这样采样率就在测量过程中保持 恒定 ;

而在循环模式中 , 一旦上一扫描结束 , 新扫描就启动 , 因此各扫描之间的采样周期不平衡. PLC 程序用梯形图语言编程 , 自整定参数[4 ] 的变量编程 如表 1.其中自整定 PV 极限 %MW7 保存 A T 过程中测量的过 程变量不应超过的极限 ;

自整定输出 %MW8 保存应用于过程 的步进变化值.通过人机交互管理整个自整定过程 , Twido2 Suite 软件的自整定执行界面如图

5 所示. 表1变量编程列表 类型 参数 变量 赋值 输入 PID 自整定 输出 当前值 %IW1.

0 设定点 %MW1

0 Kp %MW4

0 Ti %MW5 Td %MW6 PV 极限 %MW7

1500 输出 %MW8

10000 动作 %M25 数字输出 %MW3

0 3 PID 自整定执行结果分析 以采样周期 Ts 的确定方法为例说明.采样周期是 PID 控 制的关键参数 , 可从 A T 时间常数 T 推导出 Ts .有两种方法 可以求得正确的采样周期 : 过程响应曲线与反复试验方法.

311 过程响应曲线方法 在控制过程输入中设置步进变化 , 然后记录随时间变化的 过程输出曲线.过程响应曲线方法将工业对象近似用一阶惯性 环节和纯滞后环节串联 , 传递函数为 Y U = K

1 + Ts ・ e-τ s .过程 响应曲线如图

6 所示 , 测量简单热过程的时间常数 T.实验条 件为 : 过程发生在电阻加热的压力空........