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西門(mén)子精智面板6AV2125-2JB23-0AX0銷(xiāo)售
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PID回路控制指令(PID)根據(jù)輸入和表(TBL)中的組態(tài)信息，對(duì)
相應(yīng)的LOOP執(zhí)行PID回路計(jì)算。
使ENO=0的錯(cuò)誤條件：
■ SM1.1 (溢出)
■ 0006 (間接尋址)
受影響的特殊存儲(chǔ)器位：
■ SM1.1 (溢出)
PID回路指令(包含比例、積分、微分回路)可以用來(lái)進(jìn)行PID運(yùn)
算。但是，可以進(jìn)行這種PID運(yùn)算的前提條件是邏輯堆棧棧頂
(TOS)值必須為1。該指令有兩個(gè)操作數(shù)：作為回路表起始地址
的“表"地址和從0到7的常數(shù)的回路編號(hào)。
在程序中多可以用8條PID指令。如果兩個(gè)或兩個(gè)以上的PID指令用了同一個(gè)回路號(hào)，那么即使這些 指令的回路表不同，這些PID運(yùn)算之間也會(huì)相互干涉，產(chǎn)生不可預(yù)料的結(jié)果。
回路表包含9個(gè)參數(shù)，用來(lái)控制和PID運(yùn)算。這些參數(shù)分別是變量當(dāng)前值(PVn)，變量前 值(PVn- 1)，設(shè)定值(SPn)，輸出值(Mn)，增益(Kc)，采樣時(shí)間(Ts)，積分時(shí)間(TI)，微分時(shí)間(TD)和積分項(xiàng)前值(MX)。
為了讓PID運(yùn)算以預(yù)想的采樣工作，PID指令必須用在定時(shí)發(fā)生的中斷程序中，或者用在主程序 中被定時(shí)器所控制以一定執(zhí)行。采樣時(shí)間必須通過(guò)回路表輸入到PID運(yùn)算中。
自整定功能已經(jīng)集成到PID指令中。對(duì)于自整定的詳細(xì)描述，參考第15章。PID整定控制面板只能用 于由PID向?qū)?chuàng)建的PID回路。
表6--43 PID回路控制指令的有效操作數(shù)
輸入/輸出 | 數(shù)據(jù)類(lèi)型 | 操作數(shù) |
TBL | BYTE | VB |
LOOP | BYTE | 常數(shù)(0到7) |
指令向?qū)?/span>
STEP 7- Micro/WIN提供了PID指令向?qū)?，指?dǎo)您定義一個(gè)閉環(huán)控制的PID算法。在命令菜單中
選擇工具 > 指令向?qū)?，然后在指令向?qū)Т斑x擇PID指令。
理解PID算法
PID控制器調(diào)節(jié)輸出，保證偏差(e)為零，使達(dá)到狀態(tài)。偏差(e)是設(shè)定值(SP)和變量
(PV)的差。PID控制的原理基于下面的算式；輸出M(t)是比例項(xiàng)、積分項(xiàng)和微分項(xiàng)的函數(shù)。
輸出 = 比例項(xiàng) + 積分項(xiàng) + 微分項(xiàng) t M(t) = KC * e + KC fle dt + Minitial + KC * de/dt 0 其中： M(t) 是作為時(shí)間函數(shù)的回路輸出 KC 是回路增益 e 是回路誤差(設(shè)定值和變量之間的差) Minitial 是回路輸出的初始值 |
為了能讓數(shù)字計(jì)算機(jī)處理這個(gè)控制算式，連續(xù)算式必須離散化為周期采樣偏差算式，才能用來(lái)計(jì)算輸 出值。數(shù)字計(jì)算機(jī)處理的算式如下：
n Mn = Kc * en + KI * Σex + + KD * (en--en - 1) 1 Minitial 輸出 = 比例項(xiàng) + 積分項(xiàng) + 微分項(xiàng) 其中： Mn 是在采樣時(shí)刻n，PID回路輸出的計(jì)算值 KC 是回路增益 en 是采樣時(shí)刻n的回路誤差值 en -- 1 是回路誤差的前一個(gè)數(shù)值(在采樣時(shí)刻n--1) ex 是采樣時(shí)刻x的回路誤差值 KI 是積分項(xiàng)的比例常數(shù) Minitial 是回路輸出的初始值 KD 是微分項(xiàng)的比例常數(shù) |
從這個(gè)公式可以看出，積分項(xiàng)是從第1個(gè)采樣周期到當(dāng)前采樣周期所有誤差項(xiàng)的函數(shù)。微分項(xiàng)是當(dāng)前 采樣和前一次采樣的函數(shù)，比例項(xiàng)僅是當(dāng)前采樣的函數(shù)。在數(shù)字計(jì)算機(jī)中，不保存所有的誤差項(xiàng)，實(shí) 際上也不必要。
由于計(jì)算機(jī)從次采樣開(kāi)始，每有一個(gè)偏差采樣值必須計(jì)算一次輸出值，只需要保存偏差前值和積 分項(xiàng)前值。作為數(shù)字計(jì)算機(jī)解決的重復(fù)性的結(jié)果，可以在任何采樣時(shí)刻必須計(jì)算的方程的一個(gè)簡(jiǎn) 化算式。簡(jiǎn)化算式是：
Mn = Kc * en + KI * en + MX + KD * (en--en - 1) 輸出 = 比例項(xiàng) + 積分項(xiàng) + 微分項(xiàng)其中： Mn 是在采樣時(shí)間n時(shí)，回路輸出的計(jì)算值 KC 是回路增益 en 是采樣時(shí)刻n的回路誤差值 en -- 1 是回路誤差的前一個(gè)數(shù)值(在采樣時(shí)刻n--1) KI 是積分項(xiàng)的比例常數(shù) MX 是積分項(xiàng)的前一個(gè)數(shù)值(在采樣時(shí)刻n -- 1) KD 是微分項(xiàng)的比例常數(shù) |
CPU實(shí)際使用以上簡(jiǎn)化算式的改進(jìn)形式計(jì)算PID輸出。這個(gè)改進(jìn)型算式是：
Mn = MPn + MIn + MDn 輸出 = 比例項(xiàng) + 積分項(xiàng) + 微分項(xiàng) 其中： Mn 是在采樣時(shí)間n時(shí)的回路輸出的計(jì)算值 MPn 是在采樣時(shí)間n時(shí)回路輸出比例項(xiàng)的數(shù)值 MIn 是在采樣時(shí)間n時(shí)回路輸出積分項(xiàng)的數(shù)值 MDn 是在采樣時(shí)間n時(shí)回路輸出微分項(xiàng)的數(shù)值 |
理解PID方程的比例項(xiàng)
比例項(xiàng)MP是增益(KC)和偏差(e)的乘積。其中KC決定輸出對(duì)偏差的靈敏度，偏差(e)是設(shè)定值(SP)與過(guò)
程變量值(PV)之差。S7-200解決的求比例項(xiàng)的算式是：
MPn = KC * (SPn -- PVn) 其中： MPn 是在采樣時(shí)間n時(shí)的回路輸出的比例項(xiàng)值 KC 是回路增益 SPn 是在采樣時(shí)間n時(shí)的設(shè)定值的數(shù)值 PVn 是在采樣時(shí)間n時(shí)變量的數(shù)值 |
理解PID方程的積分項(xiàng)
積分項(xiàng)值MI與偏差和成正比。S7-200解決的求積分項(xiàng)的算式是：
MIn = KC * TS / TI * (SPn -- PVn) + MX 其中： MIn 是在采樣時(shí)間n時(shí)的回路輸出積分項(xiàng)的數(shù)值 KC 是回路增益 TS 是回路采樣時(shí)間 TI 是回路的積分周期(也稱(chēng)為積分時(shí)間或復(fù)位) SPn 是在采樣時(shí)間n時(shí)的設(shè)定點(diǎn)的數(shù)值 PVn 是在采樣時(shí)間n時(shí)的變量的數(shù)值 MX 是在采樣時(shí)刻n--1時(shí)的積分項(xiàng)的數(shù)值 (也稱(chēng)為積分和或偏差) |
積分和(MX)是所有積分項(xiàng)前值之和。在每次計(jì)算出MIn之后，都要用MIn去更新MX。其中MIn可以被或限定(詳見(jiàn)“變量和范圍一節(jié))。MX的初值通常在次計(jì)算輸出以前被設(shè)置為Minitial( 初值)。積分項(xiàng)還包括其他幾個(gè)常數(shù)：增益(KC)，采樣時(shí)間間隔(TS)和積分時(shí)間(TI)。其中采樣時(shí)間是重 新計(jì)算輸出的時(shí)間間隔，而積分時(shí)間控制積分項(xiàng)在整個(gè)輸出結(jié)果中影響的大小。
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