AB-PLC-PID控制器总结

- 针对AB PLC里的PID控制器的研究

首自信热轧作业区张余海

借鉴热轧1580的稀油泵站的出口压力控制,期望压力为4.0bar,电机为异步变频电机，变频器为AB变频器，PLC和变频器的通讯通过Device Net进行数据交换。

一、控制器里的变量介绍———-—-—-

各变量名解释：（各变量只是显示用，他们的值时根据里面的参数设定而来）

PID ：PID控制器的名字(自己命名）

Process Variable ：过程变量的输入源设定也就是反馈值（直接连到压力反馈的输入点）Tieback：手动控制时的牵引信号，因为在手动控制中，输出（OUTPUT=SETOUTPUT是人为设定的,这个Tieback有个对应的值，也就是手动设定为0，Tieback为0，如果手动设定为100％，那么Tieback输出就是4095）具体见后面的参数设定。

Control Variable：控制变量(最关键的一个参数)的输出源设定,自己命令的一个中间变量作为转换或者直接接到给到执行器的输出信号上（例如阀的开口度、电机的转速给定）。PID 控制器计算得到的是一个百分数，但是百分数无法输出给执行机构，必须转换成为数字量，这个控制变量(CV）就是依照对应关系转换得到的数字量（例如OUTPUT=0，CV=0，OUTPUT=100％，CV=16384，具体见后面参数设定)

PID Master Loop：PID的主循环,就是PID控制使用串级控制，如果是就会显示为1,如果为从就为0，但是有一个前提就是选用了串级控制(看后面的参数设定)

Ihhold Bit ：初始化保持位,来自1756模拟量输出通道的数据读出值，用于支持无冲击在启动，如果用户不想用此参数，可以设置为0.

Inhold Value：初始化保持值，来自1756模拟量输出通道的数据读出值,用于支持无冲击在启动，如果用户不想用此参数,可以设置为0.

这两个值是为了防止系统已运行，过程变量和设定偏差太大，PID控制器输出肯定是100％,带来很大的冲击,如果设置此参数,系统先不让PID控制器工作，输出一直用Inhold Value（初始化保持值），这个值可以人为的设定慢慢的变大，等到系统压力差不多达到设定压力后，然后将Ihhold Bit (初始化保持位)置0,这样系统输出就会采用PID控制器的输出了. SetPoint：设定值，

Process Variable :过程变量的实际值显示

OUTPUT:PID控制器经过计算得到的输出，百分数形式。

二、参数设置：

1、调节方式参数设置

2、PID功能块的配置参数设置

注：（1)如果控制动作选用的是E=SP—PV那么PID的输出就可以直接给到执行器进行动作,如果选用的是E=PV—SP那么输出就需要变方向，

（2）控制变量上下限为了防止输出过大，导致冲击，下限是为了防止停转等.

（3）设置死区时间是为了防止实际值在设定值附近的时候，PID进行微调，导致系统来回的振荡。

3、PID控制器的报警参数设置

注：（1）PV上限值报警和下限值报警时为了报出实际值的过大变化，这里的40。0实际上是4。0bar，因为在AB PLC里有一个工程量的变换，一般是10倍关系（见相关的比例定标配置）

4、相关的比例定标配置

注：（1）PV未定标（unscaled）的最大值就是现场实际的压力反馈值，这里设定是16bar，而工程量单元(Engineering)是实际值的10倍关系,所以是160,而在PID功能块里用的都是工程量,所以不管是设定值和反馈值都是放大十倍关系的。

（2)控制变量的定标就是将PID控制器的输出0—100％和数字量0—16384(一个整形数)进行对应,所以在PID控制器里，OUTPUT是百分数,而Control Variable 是整形数，就是在这里进行了转换.

（3）Tieback牵引值是为了在手动模式下,手动输入Setoutput的大小之后,那个百分数就不按照0-16384进行转换，而是按照0-4095进行转换。

5、标签参数设置

设置此PID控制器的名字和相关描述。

二、PID的公式计算

我们就拿上面的工程进行计算PID计算。

参数设置的是PI控制,P=2。5，Ti=0.08 ，Td=0，BIAS=0，对PV进行微分，采样周期为0。4s,实际值数据是0.01S，那么如果现在PV=2.0BAR，那么输出应该是多少，E=SP-PV=4—2=2

具体的计算要进行分时间进行计算,因为PID控制器的周期是0.4S，但是PV数据采集周期可能是0.1S，那就是E的计算会很快，例如0。1S时为2，0.2S时为1，0.3S时为0.5，0。4S时为0.2，但是输出计算只能是0。4S输出一次，那样的话,系统只会要0。4S的那个时候的误差，在0—0。4S之间变化的误差时不考虑的，也就是输出应该为。

CV=2.5[2+1/0。08＊0.2（0。4—0)]=7.5% （控制器的扫描周期是0.1s,IO的刷新周期是0。01s，那么中间扫描进来的IO都不会被使用到)

并不是下面的公式：

CV=2.5［2+1/0。08*2(0.1-0)]+2.5［1+1/0.08*1(0.2—0.1）]+2.5［0。5+1/0.08＊0.5(0.3-0.2）]+2。5[0。2+1/0.08＊0。2（0.4—0.3)］=2。5*4.5+2.5*2.25+2。5*1.125+2.5*0.45=20％