PLC的PID運算及運動(dòng)控制探討
加入技術(shù)交流群
1、系統初始化：一般小型PLC的系統初始化主要是進(jìn)行初始化、設置、查找擴展模塊等;
2、掃描輸入：掃描IO輸入信號;
3、執行邏輯：根據用戶(hù)PLC程序執行邏輯;
4、家務(wù)管理：PLC診斷、維護和其它系統程序執行;
5、掃描輸出：將邏輯執行的結果輸出;
6、通信管理單元：通信服務(wù)程序，響應編程軟件和其它通信任務(wù)。
PLC運行方式：
由上面可以看到PLC的運行是一種循環(huán)掃描的運行方式，實(shí)際上PLC還有定時(shí)掃描和中斷掃描共三種掃描方式。
循環(huán)掃描：PLC按上圖循環(huán)執行;
定時(shí)掃描：PLC根據用戶(hù)設置的時(shí)間定時(shí)掃描，比方說(shuō)50ms掃描一次，使用這種掃描方式，用戶(hù)需要保證用戶(hù)程序在設定時(shí)間內一定能掃描完畢，一般PLC使用定時(shí)中斷和子程序結合起來(lái)實(shí)現這個(gè)功能(這種情況下與中斷掃描方式并無(wú)不同)，但在IO掃描方面會(huì )有一些細微的不同，很可能會(huì )用到立即刷新IO的功能塊UpData_IO。
中斷掃描：中斷掃描根據外部或者內部中斷的激活中斷掃描程序的運行。比方說(shuō)外部IO中斷、高速計數中斷、定時(shí)中斷等。
十九、PID——溫控、變頻
PID(Proportional, Integral andDerivative)是閉環(huán)控制中最常用的一種算法，在包括溫控、水泵、張力、伺服閥、運控等行業(yè)得到了廣泛的應用，但因為每個(gè)應用的對象特性都不一樣，這就要求調試工程師允分了解PID的控制原理，只有這樣我們才能把PID的應用好。
PID原理：
PID是由比例、微分、積分三個(gè)部分組成的，在實(shí)際應用中經(jīng)常只使用其中的一項或者兩項，如P、PI、PD、PID等。
從控制原理來(lái)說(shuō)，當一個(gè)控制對象，我們希望控制的輸出達到我們設定的值，我們通常會(huì )使用開(kāi)環(huán)或者閉環(huán)控制，如果控制對象的響應很穩定不會(huì )受到其它環(huán)節的影響，我們可以選用開(kāi)環(huán)控制。反之如果被控對象受到設定值、負載或者源端的影響而產(chǎn)生波動(dòng)，我們應該選用閉環(huán)控制。下圖是一個(gè)溫控的原理圖：
PID執行周期(1/10秒) 〔范例〕
比例控制(P)：
比例控制是最常用的控制手段之一，這也是最符合人的感觀(guān)的一種控制，比方說(shuō)我們控制一個(gè)加熱器的恒溫100度，當開(kāi)始加熱時(shí)，離目標溫度相差比較遠，這時(shí)我們通常會(huì )加大加熱，使溫度快速上升，當溫度超過(guò)100度時(shí)，我們則關(guān)閉輸出，通常我們會(huì )使用這樣一個(gè)函數
e(t) = SP – y(t);
u(t) = e(t)*P
SP——設定值
e(t)——誤差值
y(t)——反饋值
u(t)——輸出值
P——比例系數
滯后性不是很大的控制對象使用比例控制方式就可以滿(mǎn)足控制要求，但很多被控對象中因為有滯后性。
比方說(shuō)塑膠擠出機，如果設定溫度是200度，當采用比例方式控制時(shí)，如果P選擇比較大，則會(huì )出現當溫度達到200度輸出為0后，溫度仍然會(huì )止不住的向上爬升，比方說(shuō)升至230度，當溫度超過(guò)200度太多后又開(kāi)始回落，盡管這時(shí)輸出開(kāi)始出力加熱，但溫度仍然會(huì )向下跌落一定的溫度才會(huì )止跌回升，比方說(shuō)降至170度，最后整個(gè)系統會(huì )穩定在一定的范圍內進(jìn)行振蕩。
如果這個(gè)振蕩的幅度是允許的比方說(shuō)家用電器的控制，那則可以選用比例控制，很多傳統的家用空調和我們常會(huì )發(fā)現家用空調始終是間歇工作的，當開(kāi)始制冷時(shí)我們通常會(huì )感到越來(lái)越冷，當空調停止時(shí)又會(huì )感到溫度越來(lái)越高，它采用的則是比例控制
比例值太小時(shí)的控制效果圖：
如果比例值太小，反饋值始終到不了設定值(靜態(tài)誤差)就達到了平衡(如果是加熱的話(huà)就是說(shuō)散熱與P*e(t)加熱達到了一個(gè)平衡)
比例值太大時(shí)的控制效果圖：
如果比例值太大，則被控對象會(huì )出上圖所示的振蕩，當然振蕩點(diǎn)不一定是在設定值，
評論