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來源:潯之漫智控技術(上海)有限公司   2023年01月31日 10:00  

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 PID運算

  PID運算是FB58的運算核心,主要通過對偏差信號(設定值SP_INT-過程值PV)進行比例、積分、微分運算來得到對閥門、變頻器等執行機構的控制信號。具體流圖如下圖所示:

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  圖7 PID運算流程

  從上述流程圖中有如下幾點信息:

  - 比例、積分和微分都是對比例和增益參數的乘積之積的運算,其在時間域上的表達式為:

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  - 特殊地,在積分時間TI和微分時間TD為0的時候,積分作用和微分作用被取消激活,此時為純比例控制;

  - 對于反作用方式,需要將增益GAIN設置為負數;

  - PFAC_SP為比例弱化功能。在設定值SP_INT發生階躍變化時,設置比例因子PFAC_SP,從而達到減弱因為設定值修改而導致的不穩定,該比例因子PFAC_SP的取值范圍是0.0~1.0;

  - 對于積分作用,在I_ITL_ON為1的時候,積分結果就是I_ITLVAL;

  - 積分功能中的INT_HPOS和INT_HNEG參數為正向積分功能保持和反向積分功能保持,如果此時偏差ER和增益GAIN的乘積為正,且INT_HPOS為True,那么此次運算周期中積分的增加量為0,即積分項LMN_I的輸出不會改變。INT_HNEG的作用與此類似。

  - 微分功能中的D_F參數是微分因子,在微分運算中和周期時間CYCLE作用類似。

  2.4 手動/自動切換

  FB58的手動/自動切換是通過參數MAN_ON來完成的,在MAN_ON為True的時候,PID處在手動工作狀態,此時,手動值通過參數MAN給出。

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  圖8 控制輸出

  默認情況下,LMN_HLM和LMN_LLM分別是100.0和0.0,從上圖中可以看出,手動值的有效數值范圍也應該是0.0~100.0。

  在參數MAN_ON為False的情況下,PID投入運行,控制回路處于自動工作狀態。

  為了降低手動/自動切換過程中擾動,算法通過如下措施來實現無擾切換:

  - 在自動的狀態下,比例和積分的運算結果之和會寫入到單元MAN中,這樣在由自動切換到手動的過程中不會引起控制輸出波動;

  - 在手動的狀態下,積分項的輸出等于MAN的值減去比例項的值(偏差ER*增益Gain),而在自動狀態中,積分項是一個累計的結果,這樣在切換到自動狀態時積分項不會有太大的突變。

  從上面的分析可以知道,FB58已經集成了相應的無擾切換的功能,不需要編寫額外的程序來實現。

  2.5 保存和重新裝載參數

  保存和重新裝載控制器參數是FB58中的新功能,主要用來實現在多套參數之間的切換。

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  圖9 控制參數保存和重新裝載

  從上圖中可以看出,控制參數的處理有三種方式:

  (1)從PID_CON/PI_CON中裝載

  要實現此裝載,必須滿足如下幾種條件:

  手動控制狀態(MAN_ON=True);

  PID_CON.GAIN或者PI_CON.GAIN不為0;

  LOAD_PID為1

  如果參數PID_ON為1,則從PID_CON中裝載如下參數:

  GAIN、TI、TD,并計算CONZONE=250.0/GAIN

  如果參數PID_ON為0,則從PI_CON中裝載如下參數:

  GAIN、TI、TD,并計算CONZONE=250.0/GAIN。特殊地,此時會關閉控制帶功能,即設置CON_ZONE參數為0,并讓微分參數TD設置為0.0。

  裝載完成之后,參數LOAD_PID會自動復位。

  值得注意的是,如果PID_CON中保存的增益參數PID_CON.GAIN為0,則自動會修改PID_ON為0,并轉而從PI_CON中獲取參數。

  注:PID_CON/PI_CON中的參數來自于自整定過程。

  (2)保存參數

  保存參數可以在任何工作狀態下進行,只需設置參數SAVE_PAR為1即可。可以將如下參數保存找PAR_SAVE結構體中:

  PFAC_SP、GAIN、TI、TD、D_F、CONZ_ON、CON_ZONE

  在保存結束之后,參數位SAVE_PAR會自動復位。

  (3)重新裝載參數

  重新裝載是“保存參數”的逆過程,但其執行是需要條件的:

  手動控制狀態(MAN_ON=True);

  PAR_SAVE.GAIN不為0;

  參數UNDO_PAR為1。

  在重新裝載完成之后,參數UNDO_PAR會自動復位。

  3 高級功能


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