模块七PLC模拟量及PID控制课件

包括电压、电流、温度、压力等多种类型。
模拟量信号特点
连续变化，取值范围广泛，易受干扰影响。
PLC模拟量模块介绍
模拟量输入模块
将模拟量信号转换为数字信号，便于 PLC处理。
模拟量输出模块
将PLC输出的数字信号转换为模拟量 信号，控制外部设备。
模拟量输入电路原理与实践
电路原理
通过电阻、电容等元件对模拟量信号进行滤波、放大等处理 ，以保证信号的稳定性和精度。
要点三
衰减曲线法
先将比例度设置为一个较大值，然后 逐步减小比例度，同时加大积分时间 常数，使系统响应出现衰减振荡；此 时的比例度和积分时间常数即为合适 的PID参数；最后加入微分调节，提 高系统响应速度。
03
PLC实现PID控制策略
PLC内置PID功能介绍与设置
PID算法原理
介绍比例、积分、微分三环节的作用及调节规律， 以及PID控制参数的整定方法。
实时监控数据显示和报警功能实现
实时监控数据显示
通过触摸屏界面实时显示PLC采集到的模拟量数据，如温度、压力 、流量等，方便用户随时掌握设备运行状态。
数据曲线绘制
根据实时数据绘制相应的曲线图，可以更加直观地了解设备运行趋 势和历史数据变化情况。
报警功能实现
设定报警阈值，当实时数据超过或低于阈值时，触摸屏界面上显示 报警信息，并触发声光报警装置，提醒用户及时处理。
PID控制故障
PID调节失效，导致系统失控。原因可能包括参 数设置不当、传感器故障等。
故障排查方法和步骤总结
01
观察故障现象
通过查看PLC指示灯、监控画面等 信息，了解故障的具体表现。
03
制定排查方案
针对可能的原因，制定详细的排 查方案，包括检查电源、通信线
路、模拟量信号等方面。
02
分析故障原因
根据故障现象，结合PLC工作原理 和电路图，分析可能导致故障的
实践操作
连接模拟量输入模块，配置PLC参数，进行信号采集和调试 。
模拟量输出电路原理与实践
电路原理
根据外部设备的控制需求，通过放大、转换等处理将数字信号转换为模拟量信 号输出。
实践操作
连接模拟量输出模块，配置PLC参数，进行控制实验和调试。
02
PID控制算法原理及应用
PID控制算法基本概念
PID控制器
模块七：PLC模拟量及PID控 制课件
目
CONTENCT
录
• PLC模拟量输入与输出 • PID控制算法原理及应用 • PLC实现PID控制策略 • 触摸屏界面设计与监控功能实现 • 故障诊断与排除技巧分享 • 实验环节：动手实践，深化理解
01
PLC模拟量输入与输出
模拟量信号类型及特点
模拟量信号类型
要点一
经验凑试法
根据经验，先将比例度调大，观察系 统响应，然后逐步减小比例度，直至 系统出现等幅振荡；再逐步加大积分 时间常数，消除振荡；最后加入微分 调节，提高系统响应速度。
要点二
临界比例度法
先将积分时间常数和微分时间常数设 置为无穷大，然后逐步减小比例度， 使系统出现等幅振荡；此时的比例度 即为临界比例度，临界振荡周期也相 应可得；最后根据经验公式求出合适 的PID参数。
积分调节
主要用于消除静差，提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积分时间常数，时间常数越大，积分作用越弱，反之 则越强。
微分调节
能反映偏差信号的变化趋势（变化速率），并能在偏差信号的值变得太大之前，在系统中引入一个有效 的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间。
PID参数整定方法及实例演示
优化PID参数设置
根据实际情况调整PID参数，确保系 统稳定可靠，防止PID控制故障。
06
实验环节：动手实践，深化理解
实验一：PLC模拟量输入输出实验
实验目的
实验设备
掌握PLC模拟量输入输出的基本原理和实现 方法。
PLC实验箱、模拟量输入输出模块、传感器 、变送器等。
实验步骤
实验总结
搭建实验电路，编写PLC程序，进行模拟量 输入输出实验，观察并记录实验结果。
实验总结
通过本实验，学生深入理 解了基于PLC的PID控制 系统的基本原理和实现方 法，掌握了PID控制算法 的应用场景和优势，提高 了解决实际工程问题的能 力。
实验三
01
实验目的
掌握触摸屏界面设计的基本方 法和监控功能的实现原理，了 解触摸屏在工业自动化控制系 统中的应用场景和优势。
03
02
实验步骤
确定通讯协议
触摸屏与PLC之间需要采用相同 的通讯协议，如Modbus、
Profibus等，确保数据能够正确 传输。
设置通讯参数
根据所选通讯协议，设置相应的通 讯参数，如波特率、数据位、停止 位等，确保触摸屏与PLC之间的通 讯稳定可靠。
建立变量映射关系
在触摸屏软件中建立与PLC中变量 相对应的映射关系，确保触摸屏能 够正确显示PLC中的实时数据。
PLC内置PID功能
讲解PLC内置PID指令的使用方法，包括PID回路组 态、参数设置及调试技巧等。
PID自整定技术
介绍PLC内置PID自整定功能的实现原理及应用场景 ，提高控制系统的自适应能力。
外部调节器与PLC联动实现PID控制
80%
外部调节器选型
根据实际需求选择合适的外部调 节器，如智能仪表、变频器等， 实现与PLC的数据通信。
压力控制系统设计
以某液压系统为例，讲解压力 控制系统的原理、PLC程序编 写及PID调节技巧。
液位控制系统设计
针对某化工反应釜，设计液位 控制系统，分析系统特点并制 定相应的PID控制策略。
04
触摸屏界面设计与监控功能实现
触摸屏界面设计原则和方法
01
02
03
04
界面布局合理
根据工艺流程或操作习惯，将 相关功能按键和显示区域进行 合理布局，方便用户操作。
05
故障诊断与排除技巧分享
常见故障类型及原因分析
电源故障
PLC供电异常，导致模块无法正常工作。原因可 能包括电源线路短路、保险丝熔断等。
模拟量输入/输出故障
模拟量信号失真或无法输出。原因可能包括信号 线路干扰、模块损坏等。
通信故障
PLC与其他设备通信中断，导致数
100%
联动控制策略
设计外部调节器与PLC之间的联 动控制策略，包括数据交换格式 、控制模式切换等。
80%
系统调试与优化
对整个控制系统进行调试和优化 ，确保PID控制策略的稳定性和准 确性。
实际应用案例：温度、压力等控制系统设计
温度控制系统设计
以某工业窑炉为例，介绍温度 控制系统的硬件组成、软件设 计及PID参数整定过程。
色彩搭配协调
采用合适的色彩搭配，使界面 看起来舒适、美观，同时突出 重要信息。
字体大小适中
根据触摸屏尺寸和分辨率，选 择合适的字体大小，确保用户 能够清晰看到界面上的文字信 息。
动画效果适当
在界面设计中加入适当的动画 效果，可以提高界面的趣味性 和吸引力，但不宜过多，以免 影响操作速度。
触摸屏与PLC通讯连接设置
根据实际值与设定值的偏差，按照比例、积分、微分的运算规律 进行控制调节的控制器。
PID控制算法
根据偏差值，通过比例、积分、微分运算得出控制量，对被控对 象进行控制的一种算法。
比例、积分、微分调节作用分析
比例调节
成比例地反映偏差信号，偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用，以减少偏差。但比例调节不能消除静差。
原因。
04
逐一排查故障
按照排查方案，逐一检查相关设 备和线路，找出故障点并进行修
复。
预防性维护措施建议
定期检查电源线路
定期检查PLC供电线路，确保电源稳 定可靠，防止电源故障。
加强通信线路维护
定期检查通信线路连接情况，确保通 信畅通，防止通信故障。
强化模拟量信号防护
对模拟量信号线路进行屏蔽和接地处 理，减少信号干扰，防止模拟量故障 。
THANK YOU
感谢聆听
04
实验设备
触摸屏、PLC实验箱、通信电缆 等。
设计触摸屏界面，编写PLC程序 ，进行触摸屏界面设计及监控功 能实现实验，观察并记录实验结 果。
实验总结
通过本实验，学生深入理解了触 摸屏界面设计的基本方法和监控 功能的实现原理，掌握了触摸屏 在工业自动化控制系统中的应用 场景和优势，提高了解决实际工 程问题的能力。
通过本实验，学生深入理解了PLC模拟量输 入输出的基本原理和实现方法，掌握了相 关设备的使用方法和注意事项。
实验二
实验目的
掌握基于PLC的PID控制 系统的基本原理和实现方 法，了解PID控制算法的 应用场景和优势。
实验设备
PLC实验箱、模拟量输入 输出模块、传感器、变送 器、执行器等。
实验步骤
搭建实验电路，编写PLC 程序，进行PID控制系统 搭建与调试实验，观察并 记录实验结果。