現在國內外一些著名的品牌廠家?guī)缀跽摂嗟恼麄€工業(yè)自動化控制領域，如：國外的有艾默生、西門子;國內的有：浙大中控、和利時等，那么在這些控制系統(tǒng)中最常規(guī)的PID控制是怎么實現的，他們又是怎么進行編程組態(tài)得到的PLD運算的，本文就常規(guī)的PID及起模塊進行總結以及應用做個簡單的介紹：

一、DCS及PLC控制系統(tǒng)中PID的運算

1指令解說

l上式T為梯形圖時間繼電器周期輸出，在此引為采樣及調節(jié)周期。

lS1為設定的目標值，又稱給定值

lS2為實際測定值。

lS3為PID控制參數的起始參數單元，控制參數占用S3后續(xù)的25個D數據寄存器。具體說明如下：

S3+0:TS采樣時間設定為K1(1T)

S3+1:ACT.運算方向一般設為H0001;

設為H0000時為反PID運算。

S3+2:L濾波系數0-99%0%無濾波。參考設定為K50

0000-99.00

S3+3:KP比例増益0-32767%參考設定為K2000。

0000-327.67

S3+4:TI積分時間0-32767(?1T)參考設定為K500。

S3+5:KD微分増益0-32767%一般設定為K0。

0000-327.67

S3+6:TD微分參數0-32767(?1T)設定為K0，無微分

S3+7:偏差，浮點數表示，占兩個字節(jié)：S7+7，S7+8。

E(K)=SV-PV(ACT.0=1)

E(K)=PV-SV(ACT.0=0)

S3+8:

S3+9:偏差的一階導數，浮點數表示。S3+9，S3+10

E(K)'=E(K)-E(K-1)

S3+10:

S3+11:偏差的二階導數，浮點數表示。S3+11，S3+12

E(K)''=E(K)'-E(K-1)'

S3+12:

S3+13:本次濾波后的實測值，浮點數表示。S3+13，S3+14。

PVF(K)=PV(K)+L?[PVF(K-1)-PV(K)]

S3+14:

S3+15:PID的微分調整項，浮點數表示。S3+15，S3+16。

PID_D(K)=[TD?E(K)''+KD?TD?PID_D(K-1)]/(TS+KD?TD)

S3+16:

S3+17:PID的本次調整輸出，浮點數表示。S3+17，S3+18

DMV(K)=DMV(K-1)小數部分+KP[E(K)'+TS?E(K)/TI+PID_D(K)]

S3+18:

S3+19:PID控制的輸出值，取值范圍：0-32767。

MV(K)=MV(K-1)+INT(DMV)

S3+20:SH上限報警設定為K20000

S3+21:SL下限報警設定為K20

S3+22:OH上限幅值設定為K10000

S3+23:OL下限幅值設定為K20

S3+24:ALM.0SH上限報警時ON

ALM.1SL下限報警時ON

ALM.2OH上限輸出時ON

ALM.3OL下限輸出時ON

PID運算式

1.PVF(K)=PV(K)+L?[PV(K-1)-PV(K)]

E(K)=SV(K)-PVF(K)

E(K)'=E(K)-E(K-1)

E(K)''=E(K)'-E(K-1)'

2.D(K)=[TD?E(K)''+KD?TD?D(K-1)]/(TS+KD?TD)

3.MV(K)=MV(K-1)+KP?[E(K)'+TS?E(K)/TI+D(K)]

符號說明：

PV：測定值。SV：目標值。MV：輸出值。

PVF：濾波后的測定值。

L：濾波系數。

TS：采樣時間。

KP：比例増益。

TI：積分時間。

TD：微分時間。

KD：微分増益。

PV(K)：本次采樣測定值。

D(K)：微分項。

INT(DMV)：PID本次增量輸出。

PV(K-1)：一個調節(jié)周期T前測定值。

二、DCS及PLC控制系統(tǒng)中PID的運算的應用

案例一.控制一組(四臺)實驗電爐，溫度檢測用PT100熱電阻，工作溫度在100℃以下，控制精度要求在0.1℃,超調小于0.5℃。熱源為電阻絲，每電爐發(fā)熱總功率380VAC8KW。

控制方案：選一混合型PLC作調節(jié)控制單元，其輸出控制四個三相智能模塊硅，辦公室計算機與PLC通信，作溫度跟蹤記錄。

各通道的設置參數(由人機界面或字符屏設定)：

0通道1通道2通道3通道

AI通道設定溫度D300D310D320D330

P參數D301D311D321D331

I參數D302D312D322D332

D參數D303D313D323D333

PID手動自動切換M100M110M120M130

手動加M101M111M121M131

手動減M102M112M122M132

實測溫度D10D11D12D13

DA通道輸出電流D20D21D21D23

選取其中一路作簡要說明:

第一步：規(guī)劃并設定控制區(qū)參數。PID控制共占用28個數據寄存器，第一路控溫規(guī)劃到D2000-D2027。

第二步：PID調節(jié)與手動調節(jié)要相互協調，做到無擾切換。示例中，手動調節(jié)和自動調節(jié)最終輸出都歸入D2028

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