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占比/積分兌換/求微分(PID)控制回路控制代碼 PID控制回路控制代碼(PID)依據(jù)鍵入與表(TBL)里的組態(tài)軟件信息內容，對 對應的LOOP實行PID控制回路測算。 使ENO=0錯誤標準： SM1.1 (外溢) 0006 (間接尋址) 受影響獨特存儲芯片位： SM1.1 (外溢) PID控制回路命令(包括占比、積分兌換、求微分控制回路)可用于開展PID運 算。可是，能夠進行這類PID計算的前提是邏輯性局部變量棧頂 (TOS)值應為1。該命令有兩種操作數(shù)：做為控制回路表起始地址 的“表”詳細地址和在0到7的常量的控制回路序號。 在系統(tǒng)中*多可用8條PID命令。假如兩個以上以上PID命令使用了同一個控制回路號，那么就算這種 命令的控制回路表不一樣，這種PID計算中間還會彼此干預，造成無法挽回得到的結果。 控制回路表包括9個主要參數(shù)，用于控制與監(jiān)控PID計算。這種主要參數(shù)分別為過程變量當前值(PVn)，過程變量前 值(PVn--1)，預設值(SPn)，導出值(Mn)，增益值(Kc)，檢測時間(Ts)，積分時間(TI)，求微分時長(TD)和 積分兌換項前值(MX)。 為了能讓PID計算以預料的采樣率工作中，PID命令務必用于按時所發(fā)生的中斷處理程序中，或是用于源程序 里被計時器所控制以一定工作頻率實行。檢測時間需要通過控制回路表導入到PID計算中。 自整定作用早已整合到PID命令中。針對自整定的詳細說明，參照第15章。PID整定值操作面板只能用 于由PID指導建立的PID控制回路。 表6--43 鍵入/導出 PID控制回路控制代碼的高效操作數(shù) 基本數(shù)據(jù)類型 操作數(shù) TBLBYTEVB LOOPBYTE常量(0到7) 命令指導 STEP 7--Micro/WIN帶來了PID命令指導，具體指導您界定一個閉環(huán)控制系統(tǒng)流程的PID優(yōu)化算法。在指令界面中 選擇工具>命令指導，之后在命令指導對話框中挑選PID命令。 提醒 低限設定點或限制設定點要跟過程變量的低限和限制相匹配。 145 S7-200可編程序控制器系統(tǒng)軟件指南 了解PID優(yōu)化算法 PID控制器調整導出，確保誤差(e)為零，使操作系統(tǒng)做到平衡狀態(tài)。誤差(e)是預設值(SP)和過程變量 (PV)的差。PID控制的基本原理根據(jù)下邊的式子；導出M(t)是占比項、積分兌換項和求微分項的函數(shù)公式。 導出= 占比項 M(t) = KC *e 積分兌換項 求微分項 t KC edt Minitial 0 KC *de/dt 在其中： M(t) KC e Minitial 是時間函數(shù)的控制回路導出 是控制回路增益值 是控制回路偏差(預設值和過程變量間的差) 是控制回路輸出初值 為了讓數(shù)字計算機解決這一操縱式子，持續(xù)式子務必離散化為周期時間取樣誤差式子，才可以用于測算輸 出值。數(shù)字計算機處理式子如下所示： Mn = Kc *en n Σ KI *ex Minitial 1 導出= 占比項 KD *(en-- e n-1) 積分兌換項 求微分項 在其中： Mn 要在取樣時時刻刻n，PID控制回路輸出測算值 KC 是控制回路增益值 en en--1 ex KI Minitial 是取樣時時刻刻n的控制回路誤差 是控制回路偏差的前一個標值(在取樣時時刻刻n--1) 是取樣時時刻刻x的控制回路誤差 是積分兌換項比例常量 是控制回路輸出初值 KD 是求微分項比例常量 從這一公式計算能夠得知，積分兌換項是以第1個采樣周期到現(xiàn)階段采樣周期全部誤差項的函數(shù)公式。求微分項是現(xiàn)階段 取樣與前一次采集的函數(shù)公式，占比項僅僅是現(xiàn)階段取樣的函數(shù)公式。在數(shù)字計算機中，不儲存每一個誤差項，實 際上都多余。 因為電子計算機從第一次取樣逐漸，每有一個誤差采樣值務必測算一次導出值，只需儲存誤差預測值和積 分項目預測值。做為數(shù)字計算機克服的可重復性得到的結果，可以獲得在所有的取樣時時刻刻務必計算出來的方程式的一個簡 化式子。簡單化算式是： Mn= Kc *en 導出= KI *en  MX 占比項 KD *(en-- e n-1) 積分兌換項 求微分項 在其中： Mn 要在檢測時間n時，控制回路輸出測算值 KC 是控制回路增益值 en en--1 KI MX 是取樣時時刻刻n的控制回路誤差 是控制回路偏差的前一個標值(在取樣時時刻刻n--1) 是積分兌換項比例常量 是積分兌換項的前一個標值(在取樣時時刻刻n--1) KD 是求微分項比例常量 146 第6章 S7-200指令系統(tǒng) CPU實際應用之上簡單化式子的優(yōu)化方式測算PID導出。這一改進版算式是： Mn= MPn 導出= MIn MDn 占比項 積分兌換項 求微分項 在其中： Mn 要在檢測時間n后的控制回路輸出測算值 MPn 要在檢測時間n時控制回路導出占比項的值 MIn MDn 要在檢測時間n時控制回路導出積分兌換項的值 要在檢測時間n時控制回路導出求微分項的值 了解PID方程式比例項 占比項MP是增益值(KC)和誤差(e)的相乘。在其中KC確定導出對偏差敏感度，誤差(e)是預設值(SP)與過 程變量類型(PV)差值。S7-200克服的求占比項的算式是： MPn= KC* (SPn-- P V n) 在其中： MPn 要在檢測時間n后的控制回路輸出占比項值 KC 是控制回路增益值 SPn PVn 要在檢測時間n后的預設值的值 要在檢測時間n時全過程變量的數(shù)值 了解PID方程式的積分兌換項 積分兌換項值MI與誤差和正相關。S7-200克服的求積分項的算式是： MIn= KC*T S/TI* 在其中： MIn 要在檢測時間n后的控制回路導出積分兌換項的值 KC 是控制回路增益值 TS TI SPn PVn MX 是控制回路檢測時間 是電路的積分兌換周期時間(又稱為積分時間或校準) (SPn-- P V n) MX 要在檢測時間n后的設置點標值 要在檢測時間n后的全過程變量的數(shù)值 要在取樣時時刻刻n--1后的積分兌換項的值 (又稱為積分兌換和或誤差) 積分兌換和(MX)是所有積分兌換項前值總和。在每一次算出MIn以后，都會用MIn去升級MX。在其中MIn能夠 被更改或限制(詳細“自變量和范疇一節(jié))。MX的初始值一般在第一次測算導出之前被設為Minitial( 初 值)。積分兌換項還包含其他一些常量：增益值(KC)，檢測時間間距(TS)和積分時間(TI)。在其中檢測時間是重 新測算導出時間間隔，而積分時間操縱積分兌換項在所有輸入?yún)?shù)中危害大小。 147 S7-200可編程序控制器系統(tǒng)軟件指南 了解PID方程式的求微分項 求微分項值MD與偏差轉變正相關。S7-200應用下列算式來求得求微分項： MDn= KC*TD/ TS* ((SPn-- P V n)--(SPn--1-- P V n--1)) 為防止因為預設值變動的求微分功效所引起的導出中階躍函數(shù)轉變或振蕩，對于此事表達式加以改進，假設設置 值穩(wěn)定不會改變(SPn =SPn--1)。那樣，可以使用過程變量的改變取代偏差轉變，測算式子可改善為： MDn= KC*TD/ 或 (SPn-- P V n-- S P n  PVn--1) TS* MDn= KC*TD/ 在其中： MDn 要在檢測時間n時控制回路導出求微分項的值 KC 是控制回路增益值 TS TD 是控制回路檢測時間 (PVn--1-- P V n) TS* 是電路的求微分周期時間(又稱為求微分時間或速度) SPn SPn--1 PVn 要在檢測時間n時設置點標值 要在檢測時間n--1時設置點標值 要在檢測時間n時全過程變量的數(shù)值 PVn--1 要在檢測時間n--1時全過程變量的數(shù)值 為了能下一次測算求微分項值，務必儲存過程變量，而非誤差。在第一取樣時時刻刻，復位為 PVn--1=PVn。 控制回路控制方式的挑選 在很多自動控制系統(tǒng)中，只需一種或多種控制回路控制方式。比如只需占比控制回路或是比例積分控制回路。根據(jù) 設定變量定義主要參數(shù)，可以考慮所需要的控制回路控制方式。 如果不想要積分兌換姿勢(PID測算里沒有“I”)，能把積分時間(校準)置為無窮“INF”。即便沒有積 分功效，積分兌換項還是不要為零，由于有初始值MX。 如果不想要求微分控制回路，能把求微分時長置為零。 如果不想要占比控制回路，但是需要積分兌換或積分求微分控制回路，能把增益值設成0.0。系統(tǒng)軟件會到計算積分項的微 分項目時，把增益值作為1.0對待。 控制回路鍵入的轉變和規(guī)范化 每一個控制回路有兩種輸出量，預設值和過程變量。預設值一般是一個固定不動數(shù)值，例如設置的汽車速度。過 程自變量是和PID控制回路導出相關，能夠考量導出對自動控制系統(tǒng)功效大小。在汽車速度整個系統(tǒng)的案例 中，過程變量應當是**測量車胎轉速比的限速計鍵入