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首先根据你的热电偶类型和温度变送器的计数数据将4-20MA信号线性规格化为实际温度值,然后再使用PID向导,规格化后的温度值作为反馈,目标温度值作为给定,再去调整PID参数就行了。方法很简单,但调整好需要认真和时间,间或还有那么一点点运气,才能又快又好。
PID功能块只接受0.0 - 1.0之间的实数(实际上就是百分比)作为反馈、给定与控制输出的有效数值,如果是直接使用PID功能块编程,必须保证数据在这个范围之内,否则会出错。其他如增益、采样时间、积分时间、微分时间都是实数。
因此,必须把外围实际的物理量与PID功能块需要的(或者输出的)数据之间进行转换。这就是所谓输入/输出的转换与标准化处理。《S7-200系统手册》上有详细的介绍。
S7-200的编程软件Micro/WIN提供了PID指令向导,以方便地完成这些转换/标准化处理。除此之外,PID指令也同时会被自动调用。
新版编程软件STEP 7-Micro/WIN V4.0内置了一个PID调试控制面板工具,具有图形化的给定、反馈、调节器输出波形显示,可以用于手动调试PID参数。对于没有“自整定PID”功能的老版CPU,也能实现PID手动调节。
PID参数的取值,以及它们之间的配合,对PID控制是否稳定具有重要的意义。这些主要参数是:
采样时间:
计算机必须按照一定的时间间隔对反馈进行采样,才能进行PID控制的计算。采样时间就是对反馈进行采样的间隔。短于采样时间间隔的信号变化是不能测量到的。过短的采样时间没有必要,过长的采样间隔显然不能满足扰动变化比较快、或者速度响应要求高的场合。
编程时指定的PID控制器采样时间必须与实际的采样时间一致。S7-200中PID的采样时间精度用定时中断来保证。
增益(Gain,放大系数,比例常数)
增益与偏差(给定与反馈的差值)的乘积作为控制器输出中的比例部分。过大的增益会造成反馈的振荡。
积分时间(Integral Time)
偏差值恒定时,积分时间决定了控制器输出的变化速率。积分时间越短,偏差得到的修正越快。过短的积分时间有可能造成不稳定。
积分时间的长度相当于在阶跃给定下,增益为“1”的时候,输出的变化量与偏差值相等所需要的时间,也就是输出变化到二倍于初始阶跃偏差的时间。
如果将积分时间设为最大值,则相当于没有积分作用。
微分时间(Derivative Time)
偏差值发生改变时,微分作用将增加一个尖峰到输出中,随着时间流逝减小。微分时间越长,输出的变化越大。微分使控制对扰动的敏感度增加,也就是偏差的变化率越大,微分控制作用越强。微分相当于对反馈变化趋势的预测性调整。
如果将微分时间设置为0就不起作用,控制器将作为PI调节器工作。
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