案例解析丨三菱PID控制实例

点击关注，PLC进阶就上“技成PLC课堂”！

三菱PLC和FX2N-4AD-TC实现温度PID闭环控制系统的学习参考。







风机鼓入的新风经加热交换器、制冷交换器、进入房间。
原理说明：进风不断被受热体加温，欲使进风维持一定的温度，这就需要同时有一加热器以不同加热量给进风加热，这样才能保证进风温度保持恒定。



PLC接线图如下，按图接好线。配线时，应使用带屏蔽的补偿导线和模拟输入电缆配合，屏蔽一切可能产生的干扰。FX2N-4ad-tc的特殊功能模块编号为0。



输入和输出点分配表 :



这里介绍PID控制改变加热器（热盘管）的加热时间从而实现对温度的闭环控制。



在温度控制系统中，电加热器加热，温度用热电耦检测，与热电耦型温度传感器匹配的模拟量输入模块 FX2N-4ad-tc将温度转换为数字输出，cpu将检测的温度与温度设定值比较，通过PLC的PID控制改变加热器的加热时间从而实现对温度的闭环控制。PLC控制时和自动调谐时电加热器的动作情况如上图所示。其参数设定内容如下表所示。



三菱PLC和FX2N-4ad-tc实现温度PID闭环控制系统程序设计：







用选择开关置x10作为自动调谐控制后的PID控制，用选择开关置x11作为无自动调谐的PID控制。
当选择开关置x10时，控制用参数的设定值在PID运算前必须预先通过指令写入，见图程序0步开始，m8002为初始化脉冲，用MOV指令将目标值、输入滤波常数、微分增益、输出值上限、输出值下限的设定值分别传送给数据寄存器d500、d512、d515、d532、d533。
程序第26步，使m0得电，使用自动调谐功能是为了得到最佳PID控制，自动调谐不能自动设定的参数必须通过指令设定，在第29步～47步之间用MOV指令将自动调谐用的参数（自动调谐采用时间、动作方向自动调谐开始、自动调谐用输出值）分别传送给数据寄存器d510、d511、d502。
程序第53步开始，对FX2N-4ad-tc进行确认、模式设定，且在PLC运行中读取来自FX2N-4ad-tc的数据送到PLC的d501中，103步开始对pid动作进行初始化。
第116步开始，x10闭合，在自动调谐后实行PID控制，当自动调谐开始时的测定值达到目标值的变化量变化1/3以上，则自动调谐结束，程序第128步～140步，自动调谐结束，转移到通常动作，m1复位。
第47步，将通常动作的采样时间设定值500ms用脉冲执行型MOV（p）指令送给d510，进行PID控制。
用选择开关置x11作为无自动调谐的PID控制（当选择开关置断开位置时，将PID动作初始化，即d502清零）。
程序116步，执行PID指令。加热器动作周期t246设为2秒，当加热器动作周期2秒钟到，通过复位指令将t246清零，因为m3动作，t246重新计时。通过触点比较指令，控制加热器是否工作，由于PID调节获得需要的加热时间的数据置于d502中，d502不是固定值，靠PID来调节，在PID调节过程中，m3动合触点始终是闭合的，当加热时间通过t246记录的数据小于PID传送的数据d502时，加热器加热，否则停止加热，等待加热器动作周期2秒到，t246清零并重新计时，此时加热器又加热，周而复始。
通过PID控制不断调节加热器的加热时间，从而实现了恒温控制。当控制参数的设定值或PID运算中的数据发生错误时，则运算错误标志辅助继电器m8067变为on状态，通过y0输出给故障指示灯显示。

三菱FXPLC的PID控制指令

FX2N的PID指令的编号为FNC88，如图所示源操作数［S1］、［S2］、[S3]和目标操作数[D]均为数据寄存器D，16位指令，占9个程序步。［S1］和［S2］分别用来存放给定值SV和当前测量到的反馈值PV，［S3］~[S3]＋6用来存放控制参数的值，运算结果MV存放在［D］中。源操作数［S3］占用从［S3］开始的25个数据寄存器



PID指令是用来调用PID运算程序，在PID运算开始之前，应使用MOV指令将参数设定值预先写入对应的数据寄存器中。如果使用有断电保持功能的数据寄存器，不需要重复写入。如果目标操作数[D]有断电保持功能，应使用初始化脉冲M8002的常开触点将其复位。
PID指令可以同时多次使用，但是用于运算的[S3]、[D]的数据寄存器元件号不能重复。PID指令可以在定时中断、子程序、步进指令和转移指令内使用，但是应将［S3］＋7清零（采用脉冲执行的MOV指令）之后才能使用。控制参数的设定和 PID运算中的数据出现错误时，“运算错误”标志M8067为 ON，错误代码存放在D8067中。
PID指令采用增量式PID算法，控制算法中还综合使用了反馈量一阶惯性数字滤波、不完全微分和反馈量微分等措施，使该指令比普通的PID算法具有更好的控制效果。PID控制是根据“动作方向”（[S3]+1）的设定内容，进行正作用或反作用的PID运算。

RECOMMEND
延伸阅读电气故障诊断口诀大全入门必备！88张PPT带你学习PLC基础知识必备软件，电气工程师人手一份！电工为什么累死都不愿意转行？118张图片搞定供电系统电气图识图


想要更多PLC课程资料？扫码关注 即可了解课程详情


点击领取128G自动化学习资料！