工業(yè)自動(dòng)化儀表及過(guò)程控制之?dāng)?shù)字調(diào)節(jié)器PPT課件

1、工業(yè)自動(dòng)化儀表及過(guò)程控制(5-2)Industrial Automation Instrumentations and Process Control數(shù)字控制算法數(shù)字調(diào)節(jié)器：數(shù)字式控制儀表。數(shù)字調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)算、控制功能豐富；具有數(shù)字通信功能；可靠性好，使用維護(hù)方便數(shù)字調(diào)節(jié)器主要輸入輸出量輸出值：VM(MV: Manipulated Variable)設(shè)定值：VS(SV: Setpoint variable)測(cè)量值：VP(PV:Process Variable)e=VS-VP 若：x(t)=e,y (t) =VMy (t)=f (x(t)數(shù)字系統(tǒng)的離散信號(hào)x0,x1,x2.,xny0,y1,y

2、2.,yn也記做：x(0),x(1),x(2),x(n)y(0),y(1),y(2),y(n)數(shù)字PID算法(Digital PID Algorithm)基本PID離散表達(dá)式位置式PID算法位置式數(shù)字PID算法的原理增量式數(shù)字PID算法節(jié)省內(nèi)存空間和運(yùn)算時(shí)間減少累計(jì)誤差誤差動(dòng)作影響小增量式PID算法原理算法框圖位置式PID算法框圖PID程序獲得方法三種常用PID程序編程語(yǔ)言性能對(duì)照功能開(kāi)發(fā)時(shí)間通用性?xún)r(jià)格針對(duì)性調(diào)試匯編語(yǔ)言一般長(zhǎng)差低強(qiáng)難高級(jí)語(yǔ)言強(qiáng)中中中強(qiáng)中組態(tài)軟件很強(qiáng)短好高一般易不完全微分的PID算法 由于理想的微分動(dòng)作對(duì)高頻干擾過(guò)于敏感，不能使用，為抑制干擾的影響，數(shù)字調(diào)節(jié)器仿效模擬調(diào)節(jié)器，將

3、理想的微分改為不完全微分，也稱(chēng)為有限制的微分不完全微分的PID算法易引起振蕩和超調(diào)沖擊小，系統(tǒng)穩(wěn)定不完全微分PID結(jié)構(gòu)框圖采樣周期(Sample Time)Ts的選擇采樣定理系統(tǒng)動(dòng)態(tài)指標(biāo)對(duì)象動(dòng)態(tài)特性干擾信號(hào)的頻譜控制回路數(shù)計(jì)算精度常見(jiàn)被調(diào)量的經(jīng)驗(yàn)采樣周期數(shù)字 PID 控制的改進(jìn)算法充分應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制軟件算法實(shí)現(xiàn)方便的優(yōu)點(diǎn)，在基本PID的基礎(chǔ)上，對(duì)其算法進(jìn)行各種改進(jìn)，使其達(dá)到更好的控制效果。常見(jiàn)的改進(jìn)算法有：積分分離PID微分先行PID抗積分飽和PID帶死區(qū)PID消除積分不靈敏PID混合過(guò)程PID采樣PID批量PID等變形的PID算法(Advanced PID Control) 微分先行算法比例

4、先行算法微分先行PID算法混合PID算法需要將幾種中間產(chǎn)品按一定比例混合后作為最終產(chǎn)品?；旌螾ID控制可以保證累計(jì)流量的控制。數(shù)字PID調(diào)節(jié)器(Digital PID Controller ) 數(shù)字調(diào)節(jié)器例DCS/DDC/SCADA/FCS系統(tǒng)中控室：儀表盤(pán)和控制臺(tái)過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)單回路可編程調(diào)節(jié)器特點(diǎn)：與模擬儀表兼容控制運(yùn)算功能豐富組成結(jié)構(gòu)：微處理器、內(nèi)存輸入輸出通道串口、編程接口顯示表頭調(diào)整鍵盤(pán)、操作鍵SLPC可編程控制器SLPC可編程控制器YS170 YS170(回路/趨勢(shì)/報(bào)警/調(diào)整畫(huà)面）單回路可編程控制器功能框圖單回路可編程控制器組成：主機(jī) CPU通常采用8位微處理器，通過(guò)內(nèi)部總線與接

5、口和其他部件相連，ROM存放系統(tǒng)軟件；EPROM存放用戶(hù)程序；RAM存放輸入數(shù)據(jù)、顯示數(shù)據(jù)、運(yùn)算中間值和運(yùn)算結(jié)果等.單回路可編程控制器組成：I/O 輸入通道：模擬量通道信號(hào)一般為15V的直流電壓輸入信號(hào);(X1-X5);開(kāi)關(guān)量通道通常采用光電耦合器件進(jìn)行信號(hào)隔離傳輸; (DI01-06).輸出通道：模擬量輸出分別為15V或420mA的直流信號(hào),(Y1-Y3);開(kāi)關(guān)量輸出通道一般采用光電耦合器件進(jìn)行隔離傳輸, (DO01-06).單回路可編程控制器組成：接口 人機(jī)接口：正面設(shè)置了測(cè)量值、給定值和輸出值顯示表；自動(dòng)/串級(jí)/手動(dòng)切換按鈕；給定值增減按鈕；手動(dòng)操作按鈕和狀態(tài)顯示燈。側(cè)面板上有設(shè)置和指示

6、各種數(shù)據(jù)的鍵盤(pán)、顯示器等。通信接口：數(shù)字信號(hào)由驅(qū)動(dòng)電路送出(串/并行)。單回路可編程調(diào)節(jié)器功能示意圖例：YS80 SLPCSLPC單回路可編程調(diào)節(jié)器模擬輸入：1-5V 5路模擬輸出：1-5V 2路，4-20mA 1路數(shù)字輸入輸出：6點(diǎn)比例度：6.3%-999.9%積分時(shí)間：1-9999s微分時(shí)間：1-9999s控制功能：基本控制，串級(jí)控制，選擇控制控制算法：標(biāo)準(zhǔn)PID，采樣PID，批量PID控制器工作節(jié)拍循環(huán)掃描工作方式，由內(nèi)部定時(shí)器和計(jì)數(shù)器控制。每個(gè)定時(shí)脈沖10ms，每次循環(huán)20個(gè)脈沖。每200ms完成一次循環(huán)。 （圖2-33)可編程調(diào)節(jié)器程序例SLPC用戶(hù)程序例1：把兩個(gè)變量的值相加后輸出

7、。 LD X1 LD X2 + ST Y1 END 注意： 用戶(hù)程序最多可以有99步指令可編程調(diào)節(jié)器程序例例2：狀態(tài)量運(yùn)算 LD DI1 LD DI2 OR ST DO3 END 例3：最簡(jiǎn)單控制運(yùn)算 LD X1 BSC ST Y1 END PV基本控制：基本PID運(yùn)算MV運(yùn)算寄存器工作原理LD X1LD X2+ST Y1END 五個(gè)運(yùn)算寄存器S1-S5：組成的先入后出堆棧SLPC數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)16位二進(jìn)制數(shù)組成；1位符號(hào)位：1/0 (+/-)3位整數(shù)位：000111 (0 7)12位小數(shù)位：2-12 1-2 12 (2.4410-4 0.9998)內(nèi)部數(shù)據(jù)范圍：-7.999+7.999 (1111

8、111111111110111111111111111)其中：0.0001.000對(duì)應(yīng)420mA注意：數(shù)字量/模擬量/工程量的對(duì)應(yīng)關(guān)系SLPC數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)例例有數(shù)據(jù)如下：(3400h)符號(hào)位0：正數(shù)整數(shù)：011B3D小數(shù)：0.01B1/22=0.25D3400H3.25D運(yùn)算模塊SLPC的所有運(yùn)算指令（表2-1）不同廠家的產(chǎn)品編程方法和指令會(huì)有很大的不同。學(xué)習(xí)時(shí)主要了解指令的表示方法和操作數(shù)的位置。 例：一階慣性運(yùn)算模塊LAGnLDX1 取輸入值LDP1 取時(shí)間常數(shù)LAG1一階慣性運(yùn)算STY1 結(jié)果輸出例：程序設(shè)定模塊PGM1LDp93 取起始值LDDi1 取啟動(dòng)信號(hào)LD Di2 取復(fù)位信號(hào)PGM

9、1 程序輸出運(yùn)算STA1 結(jié)果輸出 KMM單回路可編程控制器CPU： 8位采樣周期：100-500msAI：5路AO：4路DI：5點(diǎn)DO：4點(diǎn)控制運(yùn)算模塊：45個(gè)表格式組態(tài)語(yǔ)言 KMM單回路可編程控制器控制數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)例：F003：PID數(shù)據(jù)01：PID105：比例度1000：100.0% SLPC內(nèi)部寄存器SLPC內(nèi)部寄存器（16+1=17種）運(yùn)算寄存器：S1-S5模擬輸入寄存器：X1-X5模擬輸出寄存器：Y1-Y3開(kāi)關(guān)量輸入寄存器：Di1-Di6開(kāi)關(guān)量輸出寄存器：Do1-Do6參閱P.92SLPC控制模塊及編程典型控制組態(tài)程序LDX1BSCLDY2SLPC控制模塊基本控制模塊：BSC串級(jí)控制模

10、塊：CSC選擇控制模塊：SSCBSC SLPC控制模塊的功能擴(kuò)展寄存器大部分程序可訪問(wèn)大部分有默認(rèn)值提供外給、補(bǔ)償、切換、報(bào)警等功能例：FL11：A/M切換， FL11=1:A, FL11=0:MB1：PID比例度參數(shù)A4：輸出補(bǔ)償，控制輸出MVA4FL1：輸入上限報(bào)警，若eB6,則FL1=1B6：報(bào)警上限設(shè)定值 SLPC應(yīng)用實(shí)例緩沖容器選擇控制系統(tǒng) SLPC應(yīng)用實(shí)例緩沖容器選擇控制系統(tǒng)SPRG Programmer第2章 調(diào)節(jié)器練習(xí)增量式PID運(yùn)算具有許多優(yōu)點(diǎn)，但使用時(shí)必須具有下列哪項(xiàng)條件？ a. 不等周期采樣場(chǎng)合 b. 執(zhí)行器須帶有積分或累加功能 c. 需要無(wú)擾動(dòng)切換的場(chǎng)合 e. 偏差較小

11、的系統(tǒng)答：b第2章 調(diào)節(jié)器練習(xí)已知數(shù)字積分運(yùn)算：積分時(shí)間Ti=0.1s，采樣周期T=0.2s，輸入采樣值x(0)=2,x(1)=2,x(2)=1,x(3)=1,求k=3時(shí)刻的數(shù)字積分運(yùn)算結(jié)果。第2章 調(diào)節(jié)器練習(xí)已知數(shù)字積分運(yùn)算：積分時(shí)間Ti=0.1s，采樣周期T=0.2s，輸入采樣值x(0)=2,x(1)=2,x(2)=1,x(3)=1,求k=3時(shí)刻的數(shù)字積分運(yùn)算結(jié)果。解：Y(3)=(0.2/0.1)(2+2+1+1)=12第2章 調(diào)節(jié)器練習(xí)SLPC可編程調(diào)節(jié)器的主要外部連接特征包括下列哪幾項(xiàng)：A：模擬量輸入/輸出B：開(kāi)關(guān)（狀態(tài)）量輸入/輸出C：雙向串行數(shù)據(jù)接口D：SPRG編程器接口第2章 調(diào)

12、節(jié)器練習(xí)SLPC可編程調(diào)節(jié)器的主要外部連接特征包括下列哪幾項(xiàng)：A：模擬量輸入/輸出B：開(kāi)關(guān)（狀態(tài)）量輸入/輸出C：雙向串行數(shù)據(jù)接口D：SPRG編程器接口答：ABCD第2章 調(diào)節(jié)器 小結(jié)重點(diǎn)掌握PID調(diào)節(jié)規(guī)律的原理及其應(yīng)用；基本理解PID模擬電路的結(jié)構(gòu)原理；理解數(shù)字PID算法基本表達(dá)式及其原理；初步了解工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)常用模擬和數(shù)字調(diào)節(jié)器的基本結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用。5、世上最美好的事是：我已經(jīng)長(zhǎng)大，父母還未老;我有能力報(bào)答，父母仍然健康。6、沒(méi)什么可怕的，大家都一樣，在試探中不斷前行。7、時(shí)間就像一張網(wǎng)，你撒在哪里，你的收獲就在哪里。紐扣第一顆就扣錯(cuò)了，可你扣到最后一顆才發(fā)現(xiàn)。有些事一開(kāi)始就是錯(cuò)的，可只有到最后

13、才不得不承認(rèn)。8、世上的事，只要肯用心去學(xué)，沒(méi)有一件是太晚的。要始終保持敬畏之心，對(duì)陽(yáng)光，對(duì)美，對(duì)痛楚。9、別再去抱怨身邊人善變，多懂一些道理，明白一些事理，畢竟每個(gè)人都是越活越現(xiàn)實(shí)。10、山有封頂，還有彼岸，慢慢長(zhǎng)途，終有回轉(zhuǎn)，余味苦澀，終有回甘。11、人生就像是一個(gè)馬爾可夫鏈，你的未來(lái)取決于你當(dāng)下正在做的事，而無(wú)關(guān)于過(guò)去做完的事。12、女人，要么有美貌，要么有智慧，如果兩者你都不占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，那你就選擇善良。13、時(shí)間，抓住了就是黃金，虛度了就是流水。理想，努力了才叫夢(mèng)想，放棄了那只是妄想。努力，雖然未必會(huì)收獲，但放棄，就一定一無(wú)所獲。14、一個(gè)人的知識(shí)，通過(guò)學(xué)習(xí)可以得到;一個(gè)人的成長(zhǎng)，就必

14、須通過(guò)磨練。若是自己沒(méi)有盡力，就沒(méi)有資格批評(píng)別人不用心。開(kāi)口抱怨很容易，但是閉嘴努力的人更加值得尊敬。15、如果沒(méi)有人為你遮風(fēng)擋雨，那就學(xué)會(huì)自己披荊斬棘，面對(duì)一切，用倔強(qiáng)的驕傲，活出無(wú)人能及的精彩。5、人生每天都要笑，生活的下一秒發(fā)生什么，我們誰(shuí)也不知道。所以，放下心里的糾結(jié)，放下腦中的煩惱，放下生活的不愉快，活在當(dāng)下。人生喜怒哀樂(lè)，百般形態(tài)，不如在心里全部淡然處之，輕輕一笑，讓心更自在，生命更恒久。積極者相信只有推動(dòng)自己才能推動(dòng)世界，只要推動(dòng)自己就能推動(dòng)世界。6、人性本善，純?nèi)缜逑魉冬摖q。欲望與情緒如風(fēng)沙襲擾，把原本如天空曠蔚藍(lán)的心蒙蔽。但我知道，每個(gè)人的心靈深處，不管烏云密布還是陰淤

15、蒼茫，但依然有一道彩虹，亮麗于心中某處。7、每個(gè)人的心里，都藏著一個(gè)了不起的自己，只要你不頹廢，不消極，一直悄悄醞釀著樂(lè)觀，培養(yǎng)著豁達(dá)，堅(jiān)持著善良，只要在路上，就沒(méi)有到達(dá)不了的遠(yuǎn)方！8、不要活在別人眼中，更不要活在別人嘴中。世界不會(huì)因?yàn)槟愕谋г共粷M而為你改變，你能做到的只有改變你自己！9、欲戴王冠，必承其重。哪有什么好命天賜，不都是一路披荊斬棘才換來(lái)的。10、放手如拔牙。牙被拔掉的那一刻，你會(huì)覺(jué)得解脫。但舌頭總會(huì)不由自主地往那個(gè)空空的牙洞里舔，一天數(shù)次。不痛了不代表你能完全無(wú)視，留下的那個(gè)空缺永遠(yuǎn)都在，偶爾甚至?xí)惓炷?。適應(yīng)是需要時(shí)間的，但牙總是要拔，因?yàn)樘矗越K歸還是要放手，隨它去。1

16、1、這個(gè)世界其實(shí)很公平，你想要比別人強(qiáng)，你就必須去做別人不想做的事，你想要過(guò)更好的生活，你就必須去承受更多的困難，承受別人不能承受的壓力。12、逆境給人寶貴的磨煉機(jī)會(huì)。只有經(jīng)得起環(huán)境考驗(yàn)的人，才能算是真正的強(qiáng)者。自古以來(lái)的偉人，大多是抱著不屈不撓的精神，從逆境中掙扎奮斗過(guò)來(lái)的。13、不同的人生，有不同的幸福。去發(fā)現(xiàn)你所擁有幸運(yùn)，少抱怨上蒼的不公，把握屬于自己的幸福。你，我，我們大家都可以經(jīng)歷幸福的人生。14、給自己一份堅(jiān)強(qiáng)，擦干眼淚；給自己一份自信，不卑不亢；給自己一份灑脫，悠然前行。輕輕品，靜靜藏。為了看陽(yáng)光，我來(lái)到這世上；為了與陽(yáng)光同行，我笑對(duì)憂傷。15、總不能流血就喊痛，怕黑就開(kāi)燈，想念就聯(lián)系，疲憊就放空，被孤立就討好，脆弱就想家，不要被現(xiàn)在而蒙蔽雙眼，終究是要長(zhǎng)大，最漆黑的那段路終要自己走完。5、從來(lái)不跌倒不算光彩，每次跌倒后能再站起來(lái)，才是最大的榮耀。6、這個(gè)世界到處充滿著不公平，我們能做的不僅僅是接受，還要試著做一些反抗。7、一個(gè)最困苦、最卑賤、最為命運(yùn)所屈辱的人，只要還抱