實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)#優(yōu)選.

1、溫度 PID 控制實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜な褂萌?FX 系列的 PID 控制，通過(guò)對(duì)實(shí)例的模擬，熟練地掌握 PLC 控制的 流 程和程序調(diào)試。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1. THPLC-D 型掛箱式實(shí)驗(yàn)裝置一臺(tái)2. FM-26 溫度控制掛箱一個(gè)包含 Pt100 熱電偶一個(gè)3. 計(jì)算機(jī)一臺(tái) 或與 FX0N 系列 PLC 相配套的手持編程器一個(gè) 4. PC/PLC 編程數(shù)據(jù)線(xiàn)一根5. 實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線(xiàn)假設(shè)干“Pt100 輸入接電熱偶 注意補(bǔ)償端的連線(xiàn) ；“加熱指示和“冷卻風(fēng)扇接 PLC 主機(jī) 24V 電源；“控制輸入接模擬量模塊 FXon-3A 的 IOUT 和 COM ；“信號(hào)輸 出 接模擬量模塊 FXon-3A 的

2、VIN1 和 COM 。1四、實(shí)驗(yàn)原理1 本實(shí)驗(yàn)說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)為溫度 PID 控制的演示實(shí)驗(yàn)。其中，系統(tǒng)中的 Pt100 為熱電偶 , 用來(lái)監(jiān)測(cè) 受 熱體的溫度， 并將采集到的溫度信號(hào)送入變送器， 再由變送器輸出單極性模擬電壓 信號(hào)， 到模擬量模塊，經(jīng)內(nèi)部運(yùn)算處理后，輸出模擬量電流信號(hào)到調(diào)壓模塊輸入端， 調(diào)壓模塊 根據(jù)輸入電流的大小，改變輸出電壓的大小，并送至加熱器。欲使受熱體維持一定的溫度，那么需一風(fēng)扇不斷給其降溫。這就需要同時(shí)有一加熱 器 以不同加熱量給受熱體加熱，這樣才能保證受熱體溫度恒定。本系統(tǒng)的給定值目標(biāo)值是受熱體溫度為 50 C時(shí)的值，可以預(yù)先設(shè)定后直接輸 入 到回路中；過(guò)程變量由在受

3、熱體中的 Pt100 測(cè)量并經(jīng)溫度變送器給出，為單極性電 壓模 擬量；輸出值是送至加熱器的電壓，其允許變化范圍為最大值的0% 至 100%。2 理解 FXon 系列的 PID 功能指令FXon 系列的 PID 回路運(yùn)算指令的功能指令編號(hào)為 FNC88, 源操作數(shù) S1,S2,S3 和 目標(biāo)操作數(shù)均為 D， 16 位運(yùn)算占 9 個(gè)程序步， S1,S2 分別用來(lái)存放給定值 SV 和 當(dāng) 前測(cè)量到的反應(yīng)值PV,S3-S3+6用來(lái)存放控制參數(shù)的值,運(yùn)算結(jié)果MV存放在D中。PID 指令用于閉環(huán)模擬量的控制，在 PID 控制之前，應(yīng)使用 MOV 指令將參數(shù)設(shè)定1 / 6word.值預(yù)先寫(xiě)入數(shù)據(jù)存放器中。

4、如果使用有斷電保護(hù)功能的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器， 不需要重復(fù)寫(xiě)入。如果目標(biāo)操作數(shù)D有斷電保護(hù)功能，應(yīng)使用初始化脈沖M8002的常開(kāi)觸點(diǎn)將它復(fù)位注意在:S3+20-S3+24P,I,D這三種控制作用中，比例局部與誤差局部信號(hào)在時(shí)間上時(shí)一致的，只要S3-S3+24分別用來(lái)存放PID運(yùn)算的各種參數(shù),具體如下S3采樣周期(Ts) 132767(ms)S3+1動(dòng)作方向(ACT) 1bit0 0:正動(dòng)作1:逆動(dòng)作bitl 0:輸入變化量報(bào)警無(wú)1:輸入變化量報(bào)警有效bit2 0:輸出變化量報(bào)警無(wú)1:輸出變化量報(bào)警有效bit3不可使用bit4 0:自動(dòng)調(diào)諧不動(dòng)作1:執(zhí)行自動(dòng)調(diào)諧bit5 0:輸出值上下限設(shè)定無(wú)1:輸出值上

5、下限設(shè)定有 效bit6bit15不可使用S3+2輸入濾波常數(shù)a0 99 %0時(shí)沒(méi)有輸入濾波S3+3比例增益(Kp) 1-32767%S3+4積分時(shí)間(TI)032767( X 100ms)0時(shí)作為X處理S3+5微分增益(KD) 0-100 % 0時(shí)無(wú)微分增益S3+6微分時(shí)間(TD) 032767( X 10ms)0時(shí)無(wú)微分處理S3+7 .TS3+19PID運(yùn)算的內(nèi)部處理占用S3+20輸入變化量增側(cè)報(bào)警設(shè)定值 0-32767S3+21輸入變化量減側(cè)報(bào)警設(shè)定值 0-32767S3+22輸出變化量增側(cè)報(bào)警設(shè)定值和輸出上限設(shè)定值S3+23輸出變化量減側(cè)報(bào)警設(shè)定值和輸出下限設(shè)定值S3+24報(bào)警輸出bit

6、O輸出變化量增側(cè)溢出bit1輸入變化量減側(cè)溢出bit2輸出變化量增側(cè)溢出bit3輸出變化量減側(cè)溢出在S3+1的bit1=1,bit仁1 或bit5=1時(shí)被占用)差一出現(xiàn)，比例局部就能及時(shí)地產(chǎn)生與誤差成正比例的調(diào)節(jié)作用， 具有調(diào)節(jié)及時(shí)的 特點(diǎn) 比例系數(shù)越大，比例調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度越高；但是對(duì)于大多數(shù)的 系統(tǒng)來(lái)說(shuō)， 比例系數(shù)過(guò)大，會(huì)使系統(tǒng)的輸出振蕩加劇，穩(wěn)定性降低。調(diào)節(jié)器中的積分作用與當(dāng)前誤差的大小和誤差的歷史情況都有關(guān)系，只要誤差不為零，控制器的輸出就會(huì)因積分作用而不斷變化，一直要到誤差消失，系統(tǒng)處于穩(wěn)定2 / 6word.狀態(tài)時(shí)，積分局部才不再變化，因此，積分局部可以消除穩(wěn)態(tài)誤差，提

7、高控制精度但是積分作用的動(dòng)作緩慢，可能給系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性代來(lái)不良影響，因此很少單獨(dú)使 用。積分時(shí)間常數(shù)增大時(shí)，積分作用減弱，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能(穩(wěn)定性)可能有所改善， 但是，消除穩(wěn)態(tài)誤差的速度減慢。根據(jù)誤差變化的速度(即誤差的微分)，微分局部提前給出較大的調(diào)節(jié)作用，微 分部 分反映了系統(tǒng)變化的趨勢(shì)，它較比例調(diào)節(jié)更為及時(shí)，所以微分局部具有超前和預(yù) 測(cè)的特 點(diǎn)。微分時(shí)間常數(shù)增大時(shí)，超調(diào)量減小，動(dòng)態(tài)性能得到改善，但是抑制高頻干擾的能力下降。如果微分時(shí)間常數(shù)過(guò)大，系統(tǒng)輸出量在接近穩(wěn)態(tài)值時(shí)上升緩慢。采樣時(shí)間按常規(guī)來(lái)說(shuō)應(yīng)越小越好，但是時(shí)間間隔過(guò)小時(shí)，會(huì)增加CPU的工作量，相鄰兩次采樣的差值幾乎沒(méi)有什么變化，所

8、以也不易將此時(shí)間取的過(guò)小，另外，假設(shè)此項(xiàng)取比運(yùn)算時(shí)間短的時(shí)間數(shù)值，那么系統(tǒng)無(wú)法執(zhí)行。在本系統(tǒng)中，PID參考參數(shù)選擇如下：(a) 采樣時(shí)間：2000ms，(b) 系統(tǒng)動(dòng)作方向(ACT):K33(c) 輸入濾波常數(shù)(a：K20(d) 比例增益(KP):K50(e) 積分時(shí)間：10 X 100ms(f) 微分增益：0(g) 微分時(shí)間：50 X 10ms為了使溫度變送器正常工作，還要對(duì)其參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。在根本狀態(tài)(顯示狀態(tài)或下按 鍵并保持約2秒鐘，即進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置狀態(tài)(顯示狀態(tài))。在參數(shù)設(shè)置狀態(tài)下按鍵，儀表將依次顯示各參數(shù)，例如上限報(bào)警值HIAL、參數(shù)鎖Loc等等，對(duì)于配置好并鎖上參數(shù)鎖的儀表，只出現(xiàn)操作

9、工需要用3 / 6word.到的參數(shù)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)。用、等鍵可修改參數(shù)值，按 鍵并保持不放，可返回顯示上一參數(shù)。先按鍵不放接著再按鍵可退出設(shè)置參數(shù)狀態(tài)。如果沒(méi)有按鍵操作，約 30秒鐘后會(huì)自動(dòng)退出設(shè)置參數(shù)狀態(tài)。需要設(shè)定的參數(shù)有CTRL = 0 SN = 21 DIL = 000.0 DIH = 100.0 DIP = 1六、實(shí)驗(yàn)過(guò)程按提示正確完成連線(xiàn)后，把實(shí)驗(yàn)程序由計(jì)算機(jī)下載到 PLC主機(jī)中注意：此過(guò) 程中必須使PLC主機(jī)處于STOP狀態(tài)，；啟動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)關(guān)，把 PLC主機(jī)置于RUN狀態(tài)， 由加熱器和風(fēng)扇同時(shí)工作對(duì)受熱體加熱和散熱；當(dāng)受熱體溫度升至46 C時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入PID控制狀態(tài)，使受熱體的溫度保持在設(shè)定值50 C。七、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址分布存放器地址功能描述D0存放由FXon-3A模塊米集的輸入量D1存放經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算后的輸出量D200存放系統(tǒng)目標(biāo)值D201存放低于目標(biāo)值5 C的中間值即46 CD202存放采樣時(shí)間PID參數(shù)存放的起始地址D203存放系統(tǒng)動(dòng)作方向ACT D204存放輸入濾波常數(shù) aD205存放比例增益D206存放積分時(shí)間D207存放微分增益D208存放微分時(shí)間D224存放輸出上限設(shè)定值D225存放輸出下限設(shè)定值九、考前須知:本掛箱內(nèi)的加熱器由四個(gè)內(nèi)熱式烙鐵芯構(gòu)成，長(zhǎng)時(shí)間的滿(mǎn)負(fù)荷工作會(huì)使受熱體溫度明顯升高，影響掛箱內(nèi)環(huán)境溫