AB_PID指令的使用及指令详解

AB_PID指令的使用及指令详解PID     比例、积分、微分指令，是一条输入指令。其操作数包括：PIDPID结构体；ProcessVariable过程量，即需要控制的量；PVDataType  过程量数据类型；ControlVariable 控制变量，即用户控制设备的最终值（如;阀，气阀），用死区控制时，则控制变量的数据应为REAL；否则误差在死区时，该点强制为0；CVDataType  控制变量的数据类型；PIDMasterLoop PID主回路；Inholdbit   初始化保持位；Inholdvalue  初始化保持数据；Setpoint    设定点（只用于显示当前设定值）；ProcessVariable过程变量（只用于显示整定的过程变量的当前值）；Output%    显示输出百分率的当前值。PID结构体，每条PID指令对应一条唯一的PID结构体。其助记符包括：助记符       类型              说明.CTL        DINT       .CTL的各部分存储下列状态于一个16位字节内。户可以置位或清零下列位位         数据类型.EN    31    BOOL    使能指令，输入梯级调节，为真则置位.CT     30    BOOL     级联类型（0＝从，1＝主）.CL     29    BOOL     级联回路（0＝否，1＝是）.PVT    28    BOOL     跟踪过程变量（0＝否，1＝是）.DOE    27    BOOL     ...的微分（0＝PV，1＝偏差）.SWM    26    BOOL     软件手动模式（0＝否，自动；1＝是手动模式）.CA     25    BOOL     控制作用（0＝SP-PV，1＝PV-SP）.MO     24    BOOL     工作模式（0＝自动，1＝手动）.PE     23    BOOL     PID方程（0＝独立，1＝相关）.NDF    22    BOOL     微分平滑处理（0＝否，1＝是）.NOBC   21    BOOL     反相偏滞计算（0＝否，1＝是）.NOZC   20    BOOL     过零死区计算（0＝否，1＝是）.SP         REAL     设定点.KP         REAL     独立比例增量（无量纲），相关控制器增量(无量纲）.KI         REAL     独立积分增量（1/秒），相关积分时间（分钟每循环）.KD         REAL     独立微分增量（1/秒），相关微分时间（分钟每循环）.BIAS        REAL     前馈或偏滞百分比.MAXS        REAL     最大工程单位定标值.MINS        REAL     最小工程单位定标值.DB         REAL     死区工程单位.SO         REAL     设置输出百分比.MAXO        REAL     最大输出限幅（输出百分比）.MINO       REAL     最小输出限幅（输出百分比）.UPD        REAL     回路更新时间.PV         REAL     已标定的过程变量PV值.ERR        REAL     已标定的误差值.OUT        REAL     输出百分比.PVH        REAL     过程变量上限报警值.PVL        REAL     过程变量下限报警值.DVP        REAL     正偏移报警值.DVN        REAL     负偏移报警值.PVDB        REAL     过程变量报警死区.DVDB       REAL     偏移报警死区.MAXI        REAL     最大过程变量PV值（未标定的输入）.MINI        REAL     最小过程变量PV值（未标定的输入）.TIE        REAL     手动控制的牵引信号.MAXCV        REAL     最大控制变量CV值（对应于100％）.MINCV       REAL     最小控制变量CV值（对应于0％）.MINTIE      REAL     最小牵引TIE值（对应于100％）.MAXTIE       REAL     最大牵引TIE值（对应于0％）.DATA[17]     REAL     DATA[17]中各元素存储.DATA[0]              积分累加值.DATA[1]             微分平滑临时数据.DATA[2]             前一次.PV值.DATA[3]             前一次.ERR值.DATA[4]             前一次有效.SP值.DATA[5]             百分比标定常数.DATA[6]              .PV的标定常数.DATA[7]              微分定标常数.DATA[8]             前一次KP值.DATA[9]              前一次KI值.DATA[10]            前一次KD值.DATA[11]              相关增益KP.DATA[12]            相关增益KI.DATA[13]            相关增益KD.DATA[14]             前一次.CV值.DATA[15]             .CV的缩小标定常数.DATA[16]             牵引值的最小标定常数PID控制诸如流量、压力、温度、或液位等过程变量。PID指令通常收到来自模拟量输入模块的过程变量PV，并且通过模拟量输出模块调节控制变量的输出CV，以保持过程控制量保持在希望的设定点上。该指令的故障条件是：.UPD≤0，故障类型：4，代码：35；设定点超出范围，类型：4，代码：36。TAB表设置：控制实例：PID控制方程又独立增益和相关增益两种。方程如下：增益项目      |  微分   |     方程----------------------------------------------------------------------------------相关增益      |  偏差（E）|   | 过程变量PV |  E=SP-PV，| 过程变量PV |  E=PV-SP，-----------------------------------------------------------------------------------独立增量      | 偏差（E）  |  | 过程变量PV |  E=SP-PV，| 过程变量PV |  E=PV-SP，---------------------------------------------------------------------式中：Kp比例增益Kp＝Ki无量纲；Ki积分增益，与Ti(积分时间)可转换Ki＝Kc/60Ti；Kd 微分增益与Td (微分时间)可转换Kd=Kd(Td)60；Kc 控制器增益；BIAS前馈或偏滞；CV控制变量；dt回路更新时间。如果不想用PID的某一项，仅需设置其增益为零即可。PID指令的手动输出模式有两种，包括软件手动（.SWM），手动（.MO）。软件手动是通过软件设定输出百分比，一般由操作员输入；手动是把牵引值作为输入，通过调节其中变量以产生相同的输出，牵引（TIEBACK）的输入一般来自硬件的手控或自控工作站。PID指令提供由手动转自动的无冲击转换模式。PID指令反相计算使.CV跟随手动模式设定的输出，或手动模式的牵引值所需要的积分累加项的值，所以无冲击；即使没有使用积分控制，也能提供无冲击转换，PID指令会修改.BIAS，是.CV跟踪手动设定的输出或牵引值，.BIAS会保持最后的值。当然也可以置位PID数据结果体.NOBC，PID指令将不反相计算，即不再提供无冲击转换。PID指令回路更新时间，即对过程变量的采样周期，对于变化较慢的变量，如温度，可以1秒或更长的时间；变化较快的量，如压力、流量，可以250ms；更快的如卷扬机的张力要10ms或更快。PID指令本身的运算也需要时间，所以需要把指令的执行和过程变量PV的采样周期同步。执行PID指令最简单的方法是把PID指令放在周期性任务中，设定回路更新时间等于周期性任务的时间，并保证PID指令每次扫描周期性任务都执行，例如使用一个无条件的梯级。当使用周期性任务时，要确保处理器更新过程变量所以需要的输入比周期性任务快得多5－10倍，例如PID回路处理一个需250ms的周期性任务，使用250ms的更新回路时间.UPD＝25，并配置输入模块至少25－50ms产生一次数据。执行PID指令的另外一种方法是把指令放在连续任务中，并用计时器的完成位来触发PID指令，但精度稍微差点。执行PI指令最准确的方法是利用1756模拟量输入模块的实时采样特性，每采样一个数据，更新由模块产生的滚动时间标记RollingTimeStamp，监视时间标记，当变化时，就已经收到一个新的过程变量，就执行PID指令。故回路更新时间设置位RTS时间。为保证不错过所有过程变量的采样，应以比RTS更快的速度执行逻辑指令。例如RTS＝250ms，则可把PID指令放在100ms周期性任务中，甚至可以放在连续的任务中，只要保证其程序逻辑能比250ms更快更新即可。下面就是用RTS要执行PID指令，PID指令执行与否和输入的模拟变量有关，如果输入模块错误，或被拿掉，则控制器收不到时间标志，将停止执行PID指令，强制变为软件手动输出模式，并每次扫描时执行回路控制，这样操作员就能在手动模式改变PID回路输出。当控制器从编程转到运行状态或上电时，PID指令可以配合1756模拟量输出模块，以支持无冲击转换。当模拟量输出模块出错或编程时，模拟量输出模块将其输出设置为配置时指定的错状态值，当控制器和模块通讯上了或由编程模式转到运行模式时，通过使用PID指令参数的初始化保持位和初始化保持值，自动重新配置，使其控制输出等于模拟量输出。PID的微分平滑器，是一个低通滤波器，这种平波作用影响采用较大的增益，所以，过程控制中需要较大的微分Kd>10时，应禁止微分平滑（NoDerivativeSmoothing）或在PID结构体中置位.NDF位。PID的死区控制，简而言之就所设定一个误差范围，在这个误差范围内，输出不发生变化，可以减少最终设备的磨损。用死区控制时，控制变量一定要用REAL型数据，否则在死区会被强制为零。不用时可在配置列表设置禁止过零死区（Nozerocrossingforbeadband）或置位.NOZC。PID指令的前馈或偏滞，通过把.BIAS送到PID指令的前馈/偏滞值，以补充来自系统的干扰。当未使用积分时，使用一定的前馈/偏滞值可以保持输出量PV接近设定点。级串回路，即把一个回路的输出百分比给另外一个PID的设定点，来级联两个回路。从回路基于MAXS和MINS，自动转换主回路的百分比为工程单位，作为从路的设定点。比率控制，可以通过MUL指令保证两个量具有一定的比率。目的数为控制数（PID指令使用的结果设定点），A为非受控量，B比率。在实际调试中，只能先大致设定一个经验值，然后根据调节效果修改。对于温度系统：P（%）20--60，I（分）3--10，D（分）0.5--3对于流量系统：P（%）40--100，I（分）0.1--1对于压力系统：P（%）30--70，I（分）0.4--3对于液位系统：P（%）20--80，I（分）1--5参数整定找最佳，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 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