基于歐姆龍plc的pid調(diào)節(jié)

1、《 自 動(dòng) 化 技 術(shù) 與 應(yīng) 用 》2 0 0 9 年 第 2 8卷 第 7期Techniques of Automation 閉環(huán)控制; P I D 調(diào)節(jié)中圖分類號(hào): T M 4 6 4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: B文章編號(hào): 1 0 0 3 - 7 2 4 1 ( 2 0 0 9 ) 0 7 - 0 0 7 1 - 0 4PID Control on the OMRON PLC SystemYE Yong- xiang, Z

2、HANG Xu- ning( Jiangmen Polytechnic, Jiangmen 529000 China )Abstract: This paper introduces the implementation of PID control on the OMRO PLC system. An application example is alsopresented.Key

3、words: PLC; closed loop control; PID Control收稿日期: 2 0 0 9 - 0 5 - 2 61引言隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展, 可編程控制器( P L C ) 的功能越來(lái)越強(qiáng)大, 其應(yīng)用也越來(lái)越廣泛, 在工業(yè)控制的現(xiàn)場(chǎng)隨處可見(jiàn)。P L C 在控制模擬量時(shí), 較好的方法之一是與被控量組成閉環(huán)控制系統(tǒng), 進(jìn)行 P I D 調(diào)節(jié)。本文以日本歐姆龍公司生產(chǎn)的 P L C 為例子, 闡述了在

4、P L C 控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn) P I D 調(diào)節(jié)的方法。2利用 PLC 普通算術(shù)運(yùn)算指令實(shí)現(xiàn)PID 控制2 . 1PID調(diào)節(jié)的離散化常規(guī)的 P I D 控制規(guī)律為:0 1 ( ) ( ) [ ( ) ( ) ] DIde t u t Kp e t e t dt T T dt+ = + + ∫( 1 )但 P L C 控制實(shí)際上是計(jì)算機(jī)采樣控制, 它只能根據(jù)采樣時(shí)刻的偏差值計(jì)算控制量, 因此公式( 1 ) 中的積分項(xiàng)與微分項(xiàng)不能直接準(zhǔn)確計(jì)算,

5、 必須將其離散化。如果選擇的采樣周期為 T , 積分初值為 0 , 把公式( 1 ) 離散化后,轉(zhuǎn)換成公式( 2 ) [ 1 ]。0 P(n)=Ke(n)+ ( ) [ ( ) ( 1)]n dj iT T e j e n e n M T T = + ? ? + ∑( 2 )根據(jù)公式( 2 ) , 可以按算法框圖如圖( 1 ) [ 1 ] 所示進(jìn)行P I D 調(diào)節(jié)。2 . 2PID調(diào)節(jié)梯形圖根據(jù)圖( 1 ) 的算法框圖, 結(jié)合 P L

6、C 的普通算術(shù)運(yùn)算指令, 對(duì)應(yīng)的一種梯形圖如圖( 1 0 ) [ 1 ] 所示。3利用 PLC 的 PID 調(diào)節(jié)指令實(shí)現(xiàn) PID控制3 . 1PID指令格式、 設(shè)置內(nèi)容及控制方式[ 3 ]( 1 )指令格式歐姆龍 P L C 的 P I D 運(yùn)算指令格式如圖( 2 ) 所示, 其中:S : 表示輸入字, 十六進(jìn)制, 調(diào)節(jié)量輸入到這個(gè)字中;D : 控制輸出字, P I D 運(yùn)算后的 P I D 值放在這個(gè)字中;圖 1PID 調(diào)節(jié)算法框圖《

7、 自 動(dòng) 化 技 術(shù) 與 應(yīng) 用 》2 0 0 9 年 第 2 8卷 第 7期Techniques of Automation & Applications | 73P L C與 D C SPLC and DCS下使用, O N 為電流輸入, O F F 為電壓輸入。若模擬輸入1 切換開(kāi)關(guān)置為 O N , 則該輸入采用了電流輸入。( 2 )利用 C X - P 軟件設(shè)置模擬輸入的分辨率、占用通道、量程等。在軟件設(shè)置后,

8、 然后將 P L C 上電時(shí), 在線下載設(shè)置到 C P 1 H , 接著把 C P 1 H斷電并重新上電即可。設(shè)置要求如圖( 5 ) 所示。4 . 2PID參數(shù)設(shè)置步驟和要求( 1 )參數(shù)初始值的確定[ 4 ]P I D 指令設(shè)置的參數(shù)與對(duì)應(yīng)控制作用相關(guān), 如比例帶與偏差控制作用相關(guān)等等。在調(diào)節(jié) P I D 的參數(shù)時(shí),首先需要確定參數(shù)的初始值, 如果預(yù)定的參數(shù)初始值與理想的參數(shù)數(shù)值相差甚遠(yuǎn), 將給以后的調(diào)試帶來(lái)很大的困難, 因此須選擇一

9、組較好的 P I D參數(shù)初始值?？梢詰?yīng)用“擴(kuò)充響應(yīng)曲線法”來(lái)初步確定采樣周期T s , 比例系數(shù) K p , 積分時(shí)間常數(shù) T i , 微分時(shí)間 T d 。步驟如下:① 斷開(kāi)系統(tǒng)的反饋, 令 P I D 調(diào)節(jié)為 K p = 1 的比例調(diào)節(jié)器, 在系統(tǒng)輸入端加一個(gè)階躍給定信號(hào), 測(cè)量并畫(huà)出廣義被控對(duì)象的開(kāi)環(huán)階躍響應(yīng)曲線, 如圖( 6 ) 所示。② 在曲線上最大斜率處作切線, 求被控對(duì)象的純滯后時(shí)間τ和上升時(shí)間常數(shù) T 1③ 按公式( 3

10、) 求出系統(tǒng)的控制度, 若求控制度有困難可在表( 2 ) 中選取不同控制度的幾組參數(shù), 分別檢驗(yàn)控制結(jié)果。2020[ ( ) ][ ( ) ]DDC e t dte t dt∞∞ = ∫∫ 模擬控制度( 3 )圖 5模擬量口設(shè)置分配所謂控制度是指計(jì)算機(jī)直接數(shù)字控制與模擬調(diào)節(jié)器的控制效果之比。④ 根據(jù)求出的τ和 T 1 和控制度的值查表( 2 ) 即可確定初始值。( 2 )初始值的應(yīng)用調(diào)試在確定 P I D 的初始值后。在設(shè)置調(diào)試比例帶