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32位指令16位指令PID9步适适用软元：D0~D5975件S3S1S2S3S1S2K,HKnXKnYKnMKnSTCDV,Z字软元件K,HKnXKnYKnMKnSTCDV,Z字软元件DDS3S3XYMS位软元件XYMS位软元件指令与操作数 用于进行PID控制的PID运算程序。指令与操作数达到采样时间的PID指令在其后扫描时进行PID运算。S1设定目标值(SV)S1DS2设定测定现在值(PV)执行程序时，运算结果(MV)被存入中。DS2S3S3~+6设定控制参数S3S3D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。DD中为指定的停电保持区内的数据寄存器元件号。DS3需占有自起始的25个数据寄存器。S3参数设定控制参数在PID运算前必须预先指定。控制参数共有25个：参数设定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)S3S3+1：动作方向(ACT)bit00：正动作1：逆动作。S3bit10：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S3S3+3：比例增益(Kp)1~32767[%]S3S3+4：积分时间(T1)0~32767(×100ms)0时作为∞处理(无积分)S3S3+5：微分增益(KD)0~100[%]0时无积分增益S3S3+6：微分时间(TD)0~32767(×10ms)0时无微分处理S3S3+7S3PID运算的内部处理占用S3+19S3S3+20输入变化量(增侧)报警设定值0~32767S3S3S3+21输入变化量(增侧)报警设定值0~32767S3S3+22输出变化量(增侧)报警设定值0~32767S3+23输出变化量(减侧)报警设定值有效)S3S3+24报警输出bit0输入变化量增侧溢出S3bit1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DS3PID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。DS3S3PID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。S3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])S3S3 +1的[bit0]=0：用正动作指定系统的动作方向。S3S3 +1的[bit0]=1：用逆动作指定系统的动作方向。S3S3输出值上下限设定(+1[bit5])S3S3 +1的bit5=1：输出值上下限设定有效。S3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S3无输出值上下限不能输出无输出值上下限+22输出值上限有输出值上下限输出值下限不能输出有输出值上下限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)S3i)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S3S3报警标志报警标志S3S3+24+24bit0ONOFFbit2ONOFFS3S3S3+24+24S3bit1OFFONbit3OFFON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；求PID参数积分时间 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)33LPID控制(PID动作)1.2输出值×RL20L50L(MV)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：自整定PID参数S3动作方向 +1的[bit0]S3S3比例增益 +3S3S3积分时间 +4S3S3微分时间 +6S3D传送自整定用输出值至输出值中。D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。S3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。S3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。PID命令的基本运算式S3PID控制根据中指定的动作方向的内容，执行正动S3S3作或逆动作。运算中的各值是之后单元指定的参数。S3PID基本运算式：动作方向PID运算方式正动作Ts△MV=Kp{EVn-EVn-1}+EVn+Dn1TIEVn=PVnf-SVTDaD·TDDn=(-2PVnf-1+PVnf+PVnf-2)+·Dn-1Ts+aD·TDTs+aD·TDMVn=Σ△MV逆动作Ts△MV=Kp{EVn-EVn-1}+EVn+Dn1TIEVn=SV-PVnfTDaD·TDDn=(2PVnf-1-PVnf-PVnf-2)+·Dn-1Ts+aD·TDTs+aD·TDMVn=Σ△MV△符号说明EVn：本次采样时的偏差Dn：本次的微分项符号说明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)X10X11ch2FX2N~48MRFX2N-4AD-TCCOMY0Y1X10X11ch2FX2N~48MRFX2N-4AD-TCCOMY0Y1温度槽温度槽故障显示~X010：自动调揩指令~LX011：PID控制指令L电加热器②、设定内容：自整定时PID控制时S1目标值<>S1500(+50℃)500(+50℃)参数