實驗指導書#優(yōu)選.

1、溫度 PID 控制實驗一、實驗目的熟悉使用三菱 FX 系列的 PID 控制，通過對實例的模擬，熟練地掌握 PLC 控制的 流 程和程序調(diào)試。二、實驗設(shè)備1. THPLC-D 型掛箱式實驗裝置一臺2. FM-26 溫度控制掛箱一個包含 Pt100 熱電偶一個3. 計算機一臺 或與 FX0N 系列 PLC 相配套的手持編程器一個 4. PC/PLC 編程數(shù)據(jù)線一根5. 實驗導線假設(shè)干“Pt100 輸入接電熱偶 注意補償端的連線 ；“加熱指示和“冷卻風扇接 PLC 主機 24V 電源；“控制輸入接模擬量模塊 FXon-3A 的 IOUT 和 COM ；“信號輸 出 接模擬量模塊 FXon-3A 的

2、VIN1 和 COM 。1四、實驗原理1 本實驗說明本實驗為溫度 PID 控制的演示實驗。其中，系統(tǒng)中的 Pt100 為熱電偶 , 用來監(jiān)測 受 熱體的溫度， 并將采集到的溫度信號送入變送器， 再由變送器輸出單極性模擬電壓 信號， 到模擬量模塊，經(jīng)內(nèi)部運算處理后，輸出模擬量電流信號到調(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，那么需一風扇不斷給其降溫。這就需要同時有一加熱 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)的給定值目標值是受熱體溫度為 50 C時的值，可以預先設(shè)定后直接輸 入 到回路中；過程變量由在受

3、熱體中的 Pt100 測量并經(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 回路運算指令的功能指令編號為 FNC88, 源操作數(shù) S1,S2,S3 和 目標操作數(shù)均為 D， 16 位運算占 9 個程序步， S1,S2 分別用來存放給定值 SV 和 當 前測量到的反應值PV,S3-S3+6用來存放控制參數(shù)的值,運算結(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，應使用 MOV 指令將參數(shù)設(shè)定1 / 6word.值預先寫入數(shù)據(jù)存放器中。

4、如果使用有斷電保護功能的數(shù)據(jù)存儲器， 不需要重復寫入。如果目標操作數(shù)D有斷電保護功能，應使用初始化脈沖M8002的常開觸點將它復位注意在: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在時間上時一致的，只要S3-S3+24分別用來存放PID運算的各種參數(shù),具體如下S3采樣周期(Ts) 132767(ms)S3+1動作方向(ACT) 1bit0 0:正動作1:逆動作bitl 0:輸入變化量報警無1:輸入變化量報警有效bit2 0:輸出變化量報警無1:輸出變化量報警有效bit3不可使用bit4 0:自動調(diào)諧不動作1:執(zhí)行自動調(diào)諧bit5 0:輸出值上下限設(shè)定無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時沒有輸入濾波S3+3比例增益(Kp) 1-32767%S3+4積分時間(TI)032767( X 100ms)0時作為X處理S3+5微分增益(KD) 0-100 % 0時無微分增益S3+6微分時間(TD) 032767( X 10ms)0時無微分處理S3+7 .TS3+19PID運算的內(nèi)部處理占用S3+20輸入變化量增側(cè)報警設(shè)定值 0-32767S3+21輸入變化量減側(cè)報警設(shè)定值 0-32767S3+22輸出變化量增側(cè)報警設(shè)定值和輸出上限設(shè)定值S3+23輸出變化量減側(cè)報警設(shè)定值和輸出下限設(shè)定值S3+24報警輸出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時被占用)差一出現(xiàn)，比例局部就能及時地產(chǎn)生與誤差成正比例的調(diào)節(jié)作用， 具有調(diào)節(jié)及時的 特點 比例系數(shù)越大，比例調(diào)節(jié)作用越強，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度越高；但是對于大多數(shù)的 系統(tǒng)來說， 比例系數(shù)過大，會使系統(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，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作緩慢，可能給系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性代來不良影響，因此很少單獨使 用。積分時間常數(shù)增大時，積分作用減弱，系統(tǒng)的動態(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，它較比例調(diào)節(jié)更為及時，所以微分局部具有超前和預 測的特 點。微分時間常數(shù)增大時，超調(diào)量減小，動態(tài)性能得到改善，但是抑制高頻干擾的能力下降。如果微分時間常數(shù)過大，系統(tǒng)輸出量在接近穩(wěn)態(tài)值時上升緩慢。采樣時間按常規(guī)來說應越小越好，但是時間間隔過小時，會增加CPU的工作量，相鄰兩次采樣的差值幾乎沒有什么變化，所

8、以也不易將此時間取的過小，另外，假設(shè)此項取比運算時間短的時間數(shù)值，那么系統(tǒng)無法執(zhí)行。在本系統(tǒng)中，PID參考參數(shù)選擇如下：(a) 采樣時間：2000ms，(b) 系統(tǒng)動作方向(ACT):K33(c) 輸入濾波常數(shù)(a：K20(d) 比例增益(KP):K50(e) 積分時間：10 X 100ms(f) 微分增益：0(g) 微分時間：50 X 10ms為了使溫度變送器正常工作，還要對其參數(shù)進行設(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)，例如上限報警值HIAL、參數(shù)鎖Loc等等，對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)。如果沒有按鍵操作，約 30秒鐘后會自動退出設(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、實驗過程按提示正確完成連線后，把實驗程序由計算機下載到 PLC主機中注意：此過 程中必須使PLC主機處于STOP狀態(tài)，；啟動系統(tǒng)開關(guān)，把 PLC主機置于RUN狀態(tài)， 由加熱器和風扇同時工作對受熱體加熱和散熱；當受熱體溫度升至46 C時，系統(tǒng)進入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PID運算后的輸出量D200存放系統(tǒng)目標值D201存放低于目標值5 C的中間值即46 CD202存放采樣時間PID參數(shù)存放的起始地址D203存放系統(tǒng)動作方向ACT D204存放輸入濾波常數(shù) aD205存放比例增益D206存放積分時間D207存放微分增益D208存放微分時間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)的加熱器由四個內(nèi)熱式烙鐵芯構(gòu)成，長時間的滿負荷工作會使受熱體溫度明顯升高，影響掛箱內(nèi)環(huán)境溫