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发表于:2010/1/12 22:22:03
#200楼
向愿意无私奉献自己多年积累的知识的楼主致谢
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发表于:2010/1/13 11:19:23
#201楼
过程控制的几种方法
一是,单回路反馈控制。它只有一个控制回路,是闭环的。
具体有:
ON/OFF控制,最简单。其办法是,把检测到的模拟量的实际值与设定值进行比较,当实际值超过时定值到某界限时,其执行回路ON(或OFF);而低过某界限时,执行回路OFF(或ON)。也可检测及处理实际值与设定值的偏差,并根据此调节控制输出ON与OFF的时间比例,以实现控制。这种控制,仅输入须用模拟量,而输出则用开关量。
   P(比例)I(积分)D(微分)控制,它由传感器、模拟量输入单元、PLC程序、模拟量输出单元(或逻辑量输出点)及执行器组成。它对偏差作PID运算,然后产生控制输出。当然,也可只有P,或PI的控制。视系统的要求而定。
PID运算可用PLC的数学运算指令实现。也可直接用PID指令,或调用PID函数块实现。也可使用PID控制的硬件单元(模块)实现。
  其它控制,如模糊控制,它的输出按其与输入对应的模糊关系确定。OMRON、西门子 就有模糊控制单元,可用以实现这种控制。
二是,串级控制。它有主辅两个控制回路,主回路与辅回路,它的主回路的设定值按要求给定,其输出不用以推动执行器,而用作辅调节器设定值。辅调节器的输出才用以推动执行器。串级控制多了辅回路,可使所控制的参数免受或少受一些其它干扰,从而提高系统的控制品质。
三是,前馈控制:它是按扰动进行的开环控制。如果弄清物料流量对温度的影响规律,可作到系统的误差为零。当然,前馈与反馈控制也可结合起来进行,以得到更高系统的控制品质。
四是,比值控制:在生产中,有时要求若干变量间保持一定的比例关系,如煤气加热炉,就要求煤气与空气要有合适的比例,即空燃比。比例调节器就是要保证在煤气变化的同时,空气也要有相应的变化。比值控制有开环、闭环及多变量比值等。
五是、其他控制:其他常用的控制方法还有均匀控制、分程控制、多冲量控制等。均匀控制用于连续生产的过程中。目的是保证,前后设备间的物料流动能得以平衡,以达到均匀生产的目的。分程控制用于有不同工况的生产过程。可作到在各个工况下,都能实现合适的控制。多冲量控制用于有多个相互有联系的被控对象,被控量不仅与控制量有关,还与其它变量有关。多冲量控制就是将这些变量组合起来,一起去控制控制量。等等。
此外,还有一些高级控制,如模糊控制、专家控制、最优控制、自适应控制、自学习控制、预测控制及复合控制。等等。
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发表于:2010/1/13 11:33:04
#202楼
闭环PID控制:

PID控制概念:
下图表示了PID控制的算法框图。从图知,它的控制值P(n)是I、KEn、D三部分的和。这里未计及偏差为零时的控制值M,但这可通过执行积分运算实现。图中M2为干扰量,R0为设定值,C为实际值,T为采样周期(PID运算间隔时间)

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在PLC控制中用它,则必须“离散化”,用相应的数值计算,代替这里的积分、微分。
如选择的采样周期为 T ,积分初值为 0,离散化后的公式应为:

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发表于:2010/1/13 16:33:29
#203楼
续上贴:
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上面公式计算仅仅是加、减、乘、除等基本运算。
所以,如选定了采样周期 T、积分常数Ti、 微分常数Td、 放大倍数K、偏差为零时的控制值M以及各个时刻的偏差值,用PLC的算术运算指令完全可进行这个运算,以求出不同时刻 n 的控制值。进而再把这个控制值输出,即可实现PID控制。  
PID控制用途广泛、使用灵活,已有很多成功的实例。在使用时,只需设定好三个参数(Kp, Ki和Kd)即可。在很多情况下,并不一定需要全部三个控制,可以取其中的一到两个控制,但比例控制控制是必不可少的。
  虽然很多工业过程是非线性或时变的,但通过对其简化可以变成基本线性和动态特性不随时间变化的系统,这样PID控制就可以用了。
其次,不少PLC已具有PID指令、PID函数块、PID单元或回路控制单元,为PLC使用PID控制,提供了方便。
PID参数Kp,Ki和Kd可以根据过程的动态特性及时整定,以达到较好的PID控制效果。如果过程的动态特性变化,例如可能由负载的变化引起系统动态特性变化,PID参数就可以重新整定。而且,新型的PLC,如OMRON CJ1机,其PID指令执行时,随时都可对PID参数进行自整定,为确定PID参数提供了很大方便。
  但是,PID控制也有其局限性。PID在控制非线性、时变、耦合及参数和结构不确定的复杂过程时,效果不是太好。如果系统过于复杂,有时可能无论怎么调参数,都不易达到目的。要是PID控制取得好的效果,关键是选定PID控制参数。要选定这些参数,首先要是对这些参数的物理意义有所了解。
参数 M, 偏差为零时的控制值,即系统平衡时所要求的控制输出。可依系统静态特性确定。
参数 T 采样周期,即计算的时间间隔。此值太大,上面公式将无法正确地反映。太小,则增加计算工作量,影响控制的即时性。为了不失真,依采样定理要求,它的倒数,即采样频率一般应大或等于系统最大频率的两倍。困难的是这个系统最大频率也不好确定。在无法确定系统最大频率的情况下,应尽可能取得小些。
参数 Ti,积分常数,此值小,积分作用增强,但有可能影响系统的稳定;太大,稳定性好,但积分作用弱。有否积分作用,不仅决定于当前偏差存在与否,还与偏差的历史有关。正是有了这个积分作用,才能消除静差。
参数 Td,微分常数,此值大,将增强微分作用;小,微分作用弱。微分作用加入,使得偏差刚产生,或增大时,增强控制作用,可加速缩小偏差;而偏差减少时,将减弱控制作用,可防止超调,增加系统的稳定性。虽然如此,但不是说微分作用越强越好。事实上,微分作用太强,也不利于噪声干扰的抑制,也会引起相应的振荡。有时,微分作用还被众多控制工程师认为是缺陷多于优点。因此,常要对太强的微分作用加以限制。
参数 k,比例作用,也即整个控制作用的放大倍数。此值大,将增强偏差的控制作用,减少控制误差。但有可能影响系统的稳定,以至于使系统出现震荡;太小,稳定性好,但控制作用弱,减少控制误差的时间将加长。比例作用,有的用比例带(或比例度)δ表示,δ与放大系数k的关系为倒数关系。即:
       δ=1/k
PID三项可作组合,简单系统可仅用 P,复杂一点的可用PI,再复杂的这三项可都用。PID 作用由比例作用(P), 积分作用(I),和微分作用(D) 共同组成。



[此贴子已经被作者于2010-1-13 16:34:51编辑过]
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发表于:2010/1/13 16:37:14
#204楼
如下图:
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当设定值从0突变到x时,在比例(P)作用、比例积分(PI)作用和比例积分微分(PID)作用下,被调量y变化的过渡过程。可以看出,比例积分微分作用效果为最佳,能迅速地使y达到设定值x。比例积分作用则需要稍长的时间。比例作用则最终达不到设定值,而有余差。
所以,先确定采样周期T,再就是比例系数K,然后为积分常数Ti,再就是微分常数Td。
而且这些参数整定,多都是在凭经验,在现场调试中具体确定。一般是,先取一组数据,将系统投运,然后对系统人为加一定扰动,如改变设定值,再观察调节量的变化过程。若得不到满意的性能,则重选一组数据。反复调试,直到满意为止。

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发表于:2010/1/13 16:43:20
#205楼
以下为三菱编程手册对PID指令的描述:
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它的参数设定,如下:
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发表于:2010/1/13 16:47:20
#206楼
续上贴:
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有前面可知,关键是参数的确定:
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参数选定:大体的步骤是,
1。选定合适的采样周期T
对流量控制系统,一般为1到5秒,优先选用1到2秒。
对压力控制系统,一般为3到10秒,优先选用6到8秒。
对液位控制系统,一般为6到8秒。
对温度控制系统,一般为10到20秒。
对成分控制系统,一般为15到20秒。
当然,以上这些数据也是很笼统的,仅仅是参考数。
从实际经验看,T 最好尽可能选得小些。T 小,并把积分作用(见以下参数Td解释)适当减弱,可作到,既加快调节过程,而又避免由系统离散原因引起的超调。
2。选定合适的比例带δ
这时设Ti为∞(无穷大),Td为0,从大到小改变比例带,直到得到较好的的过程曲线。
3。选定合适的积分常数Ti
将比例 带放大1.2倍,从大到小改变积分时间常数,直到得到较好的的过程曲线。
4。再定合适的比例带δ
积分时间常数不变,再改变比例带(增大或减小),看过程曲线是否改善。若有改善,则继续调整比例带;若没有改善,则将原定的比例带减小,再变更积分时间常数,以改善控制过程曲线。如此多次反复,直到得到合适的比例带及积分时间常数。
5。选定合适的微分常数Td
一般讲,微分时间常数可在积分时间常数的6分之一到4分之一间选定。而且,引入微分作用后,积分时间常数可适当减小。这些参数选定后,再观察过程曲线是否理想。如不当,可再作相应调整,直到满意为止。
有关PID控制器(硬件PID控制器)的PID参数整定,在互联网上,曾流行这样口诀,现转载介绍如下,供参考!
  参数整定找最佳,从小到大顺序查
  先是比例后积分,最后再把微分加
  曲线振荡很频繁,比例度盘要放大
  曲线漂浮绕大湾,比例度盘往小扳
  曲线偏离回复慢,积分时间往下降
  曲线波动周期长,积分时间再加长
  曲线振荡频率快,先把微分降下来
  动差大来波动慢。微分时间应加长
  理想曲线两个波,前高后低4比1
  一看二调多分析,调节质量不会低    
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发表于:2010/1/13 20:06:55
#207楼
不错不错!
希望楼主继续下去!
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发表于:2010/1/14 7:57:31
#208楼
续上贴:
PID的自动调谐功能:
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发表于:2010/1/14 8:01:21
#209楼
当使用PID指令进行参数设定和运算时,如果出错,则M8067为1,同时D8067中也写入相应错误代码,大致参考如下:
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