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1、基于 PLC 的温度 PID 控制一、PID 算法在工业生产过程控制中，模拟量 PID（由比例、积分、微分构成的闭合回路）调节是常用的一种控制方法。运行 PID 控制指令，S7-200 将根据参数表中的输入测量值、控制设定值即 PID 参数，进行 PID运算，求得输出控制值。PIDPID 控制回路的参数表控制回路的参数表地址偏移量地址偏移量参数参数数据格式数据格式参数类型参数类型说明说明0过程变量当前值 PV双字，实数输入必须在 0.01.0 围4给定值 SP双字，实数输入必须在 0.01.0 围8输出值 M双字，实数输出在 0.01.0 围地址偏移量地址偏移量参数参数数据格式数据格式参数类型
2、参数类型说明说明12增益 K双字，实数输入比例常量，可为正数或负数16采样时间 Ts双字，实数输入以秒为单位，必须为正数20积分时间 Ti双字，实数输入以分钟为单位，必须为正数24微分时间 Td双字，实数输入以分钟为单位，必须为正数0.0 和 1.0 之间（根据 PID 运算28上一次的积分值 Mn双字，实数输出结果更新）32上一次过程变量 PVn-1双字，实数输出最近一次 PID 运算值典型的 PID 算法包括三项：比例项、积分项和微分项，即：输出=比例项+积分项+微分项计 算 机 在 周 期 性 地 采 样 并 离 散 化 后 进 行PID运 算，算 法 如 下：Mn Kc（SPn PVn
3、）+KcTsT（SPn PVn）MX+Kcd（SPn PVn）TiTs比例项：Kc（SPn PVn）积分项：KcTs（SPn PVn）MXTiTd（SPn PVn）Ts微分项：Kc二、PID 控制回路选项常用的控制回路有 PI、PID。（1 1）如果不需要积分回路（即在 PID 运算中无“I”），则应将积分时间 Ti 设为无限大。由于积分项 Mx 的初始值，虽然没有积分运算，积分项的数值也可能不为零。（积分时间与积分效果成反比关系）（积分时间与积分效果成反比关系）（2 2）如果不需要微分运算（即在 PID 运算中无“D”），则应将微分时间 Td 设定为 0.0。（微分时间（微分时间与微分效果成
4、正比关系）与微分效果成正比关系）注：PID 参数设定的原则：先设比例放大系数比例放大系数（比例放大系数越大，回路的调节速度越快，但是比例放大系数过大，也会造成系统不稳定，产生振荡，所以要找一个合适的比例放大系数）；再设积分时间积分时间（用来消除余差）三、回路输入量的转换和标准化在 PLC 进行 PID 控制前，必须将其转换成标准浮点表示法。（1）将回路输入量数值从 16 位整数转换成 32 为浮点数或实数。下列指令说明如何将整数数值转换成实数。ITD AIW0,AC0/将输入数值转换成双字DTR AC0,AC0/将 32 位整数转换成实数（032000）（2）将实数转换成 0.01.0 之间的
5、标准化数值。/R 32000.0,AC0/使累加器中的数值标准化+R 0.0,AC0/加偏移量 0MOVR AC0,VD100/将标准化数值写入 PID 回路参数表中四、PID 回路输出转换为成比例的整数程序执行后，PID 回路输出 0.01.0 之间的标准化实数数值，必须被转换成 16 位成比例整数数值，才能驱动模拟输出。PIDPID 回路输出成比例实数数值回路输出成比例实数数值=（PIDPID 回路输出标准化实数值回路输出标准化实数值-偏移量）取值围偏移量）取值围MOVR VD108,AC0/将 PID 回路输出送入 AC0*R 32000.0,AC0/AC0 的值乘以取值围，变成成比例实
6、数数值ROUND AC0,AC0/将实数四舍五入取整，变成 32 位整数DTI AC0,AC0/32 为整数转换成 16 位整数MOVW AC0,AQW0/16 位整数写入 AQW0五、PID 指令六、PID 指令应用举例在恒温箱装有一个电加热元件和一个制冷风扇，电加热元件和制冷风扇的工作状态只有 OFF 和 ON，即不能自行调节。现要控制恒温箱的温度恒定，且能在 25100围可调，如图所示：CPU224XPCPU224XP 自带模拟量自带模拟量 I/OI/O 规格规格信号类型I/O 信号模拟量输入2电压信号电流信号10V模拟量输出1PLC 软元件分配如下：Q1.0控制接通加热器Q1.1控制接
7、通制冷风扇AIW0接收温度传感器的温度检测值010V020mA控制方法：控制方法：对恒温箱进行恒温控制，要对温度值进行 PID 调节。PID 运算的结果去控制接通电加热器或制冷风扇，但由于电加热器或制冷风扇只能为OFF 或 ON，不能接受模拟量调节，故采用“占空比”的调节方法。温度传感器检测到的温度值送入PLC后，诺经PID指令运算得到一个01的实数，把该实数按比例换算成一个0100的整数，把该整数作为一个围为010s 的时间 t，设计一个周期为10s 的脉冲，脉冲宽度为t，把该脉冲加给电加热器或制冷风扇，即可控制温度。符号表符号表符号符号设定值回路增益采样时间积分时间地址地址VD204VD212VD216VD220符号符号微分时间控制量输出检测值地址地址VD224VD208VD200PIDPID 指令编写：指令编写：