PID使用说明

S3
D
16 位之 S3 参数说明如下所示： S3：取樣時間最小設定值需大於程式掃描時間 S3+1~ S3+3 ：設定值超出最大值時以最大值使用 S3+4：0自动控制方向(内定值) 1 正向动作(SV-PV) 2 逆向动作(PV-SV) S3+5：假设设定 5 ，则 E 在-5~5 之区间输出值(MV)将为 0 S3+6：假设设定 1000 ，则输出值(MV)大于 1000 时将以 1000 输出
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虛線內為PID指令
1/S SV
+ -
KI
+ + +
E
KPLeabharlann MVG(s) PVKD S
三、 运算公式
1 MV K P * E t K I * E t K D * PV t S S
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加減速命令(SV)
PID
實際加減速度 (PV = S - P)
速度偵測 裝置(P)
范例三：使用 PID 指令于温度控制时之方块图(动作方向 S3+4 需设为 1)
溫度命令(SV) PID 加溫(MV) 加熱裝置
實際溫度(PV)
溫度偵測 裝置
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一、 PID 指令之参数使用说明
PID S1 S2
S1：目标值(SV) S2：测定值(PV) S3：参数 D：输出值(MV) 32 位指令名称为 DPID 其 16 位之 S3 参数表如下所示： 参数代号 S3 S3+1 S3+2 S3+3 S3+4 S3+5 S3+6 S3+7 S3+8 S3+9 S3+10 , S3+11 S3+12 S3+13 , S3+14 参 数 名 称 取样时间(Ts) 比例增益(KP) 积分增益(KI) 微分增益(KD) 动作方向(Dir) 偏差量(E)不作用范围 输出值(MV)饱和上限 输出值(MV)饱和下限 积分值饱和上限 积分值饱和下限 暂存累积之积分值 暂存前次 PV 值 系统用(暂存扫描时间) 数 值 范 围 1~2000(%sec) 0~30000(%) 0~30000(%) 0~30000(%) 0~2 0~32767 -32768~32767 -32768~32767 -32768~32767 -32768~32767 同 32bit 浮点数范围 -----
四、 注意事项与建议
1. S3+6~ S3+13 使用区只限于 EP/EH 以及 ES(v5.7 版以后)机种使用。 2. ES 机种(v5.6 版以前)只限使用一次指令，ES(v5.7 版以后)/EP/EH 无使用次 数之限制。
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同 32bit 浮点数范围 -----
32 位之 S3 参数说明与 16 位之参数说明大致上相同，其不同点只在于 S3+5 ~ S3+20 之間參數容量由原本 16 位元變為 32 位元。
二、 PID 指令方块图
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D2為命令間隔值 D3為命令間隔時間 使用者依實際狀況調整 t
0 A波形圖
t
命令延迟功能程序实例如下：
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实例二：速度控制与压力控制系统分别独立控制，使用范例二之方块图。
控制目的：速度控制使用开路控制一段时间后，再加入压力控制系统 (PID 指令)作闭路控制，然后达成压力控制目的。 控制特性说明：由于此两系统的速度与压力之间，并无特定关系可找出来 使用， 因此本架构需先达成开路式的控制速度目的， 然后再 依闭路式的压力控制， 以达成控制的目标。 另外如怕压力控 制系统之控制命令过于变化太快， 则可考虑加入实例一里的 命令延迟功能。其控制方块图如下图所示。
0 | 511 0rpm | 3000 rpm 0 | 255 0V | 5V
壓力命令值 D0
壓力命令延遲
SV D1 PID PV
MV D5
MV 轉 速度
速度 轉 電壓值 D1116
變頻器
A 波形 圖
B 波形 圖
D1110
電壓 轉 命令值
壓 力 計
0 | 511
0V | 10V
命令值 280
命令值 280 250 200 150 100 50 0 B波形圖
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福建省厦门市同安工业集中区建材园 96 栋 103 电话： 0592-7398635 传真 ：0592－7398625 3. 使用者于调整 KP、 KI 及 KD 三个主要参数时， 请先调整 KP 值(依经验值设定)， 而 KI 及 KD 值先设定为 0， 等到调整到大致上可控制时， 再依序调整 KI 值(由 小到大)以及 KD 值(由小到大)，调整范例如范例四所示。其中 KP 值为 100 则表示 100%，即对偏差值的增益为 1，小于 100%将对偏差值衰减，大于 100%将对偏差值放大，S3+4 必须为 0 ，才能双向 PID 调节。 4. 本指令动作须配合许多参数值控制， 因此请勿随意设定参数值， 以免造成无 法控制之现象。
PV = SV點
KP = 10, KI = 8, KD = 0.2
時間(sec)
附注：本范例仅供参考，因此使用者还需依实际控制系统之状况，再自行 调整其适合之控制参数。
六、实例
实例一：利用 PID 指令于压力控制系统，使用范例一之方块图。
控制目的：使控制系统达成压力目标值 控制特性说明：此系统需要渐渐达成控制目的，因此过快的达成控制目的 时，可能会造成系统超控或无法负荷之现象。 建议解决方法：方法一利用较大之取样时间达成 方法二利用延迟命令的功能达成，其控制方块图如下图。
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福建省厦门市同安工业集中区建材园 96 栋 103 电话： 0592-7398635 传真 ：0592－7398625 S3+7：假设设定-1000 ，则输出值(MV)小于-1000 时将以-1000 输出 S3+6 需大於等於 S3+7 ，否則上限值與下限值將互掉 S3+8：假设设定 1000 ，则积分值大于 1000 时将以 1000 输出且不再积分 S3+9：假设设定-1000 ，则积分值小于-1000 时将以-1000 输出且不再积分 S3+8 需大於等於 S3+9 ，否則上限值與下限值將互掉 S3+10, S3+11 為累積之積分值，通常只供參考用，但是使用者還是可以依需求 清除或修改，不過須以 32bit 浮點數修改之 S3+12 為前次測定值，通常只供參考用，但是使用者還是可以依需求修改 32 位之 S3 参数表如下所示： 参数代号 S3 至 S3+4 S3+5 , S3+6 S3+7 , S3+8 S3+9 , S3+10 S3+11 , S3+12 S3+13 , S3+14 S3+15 , S3+16 S3+17 , S3+18 S3+19 , S3+20 参 数 名 称 参数定义同 16 位定义 偏差量(E)不作用范围 32 位输出值饱和上限 32 位输出值饱和下限 32 位积分值饱和上限 32 位积分值饱和下限 32 位累积之积分值 32 位之前次 PV 值 系统用(暂存扫描时间) 数 值 范 围 ---0 ~ 2147483647 -2147483648~2147483647 -2147483648~2147483647 -2147483648~2147483647 -2147483648~2147483647
KP = 40 KP = 20
KP = 10
SV = 1
KP = 5
時間(sec)
步骤 2：观察上图后得知 KP 为 40 时，其反应会有过冲现象，因此不选用； 而 KP 为 20 时， 其 PV 反应曲线接近 SV 值且不会有过冲现象， 但是 由于激活过快， 因此输出值 MV 瞬间值会很大， 所以考虑暂不选用； 接着 KP 为 10 时，其 PV 反应曲线接近 SV 值并且是比较平滑接近， 因此考虑使用此值；最后 KP 为 5 时，其反应过慢，因此也暂不考虑 使用。 步骤 3：选定 KP 为 10 后，先调整 KI 值由小到大(如 1 、2 、4 至 8)，以不超 过 KP 值为原则； 然后再调整 KD 由小到大(如 0.01 、 0.05、 0.1 及 0.2)， 以不超过 KP 的 10%为原则； 最后可得如下图之 PV 与 SV 的关系图。
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范例四：PID 指令参数调整建议步骤说明 假设控制系统之受控体 G(s)的转移函数为一阶的函数 G s
b (一般马 sa
达的模型均为此函数)，命令值 SV 为 1，取样时间 Ts 为 10ms。建议调整步 骤如下： 步骤 1：首先将 KI 及 KD 值设为 0，接着先后分别设定 KP 为 5、10、20 及 40 ， 并分别记录其 SV 及 PV 状态，其结果如下图所示。
0 | 255
M3 D40 速度命令 0rpm | 3000rpm D30+
M2=ON
D32 D31 +
速度 轉 電壓值
D1116
變頻器
MV值 轉換成 加減速值
D0 壓力命令
M0=ON 延遲功能 D1 (可不加入) SV
D5 MV
PID
M1=ON
PV
D1110
壓 力 表
部分程序实例如下：
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其中在自动及正向动作时
E t SV PV
而在逆动作时
E t PV SV
另外 PV t S 表示 PV t 的微分值，以及 E
t 1 表示 Et 的积分值
S
由上述公式中可得知本指令与一般 PID 指令有所不同，其不同点乃在于微分值使用 上的变化，为了避免一般 PID 指令于初次起动时所造成瞬间微分值过大之缺点，因 此本指令采用监看测定值(PV)之微分状况，当测定值(PV)变化量过大时，则本指令 之微分值也将变大。
五、范例
范例一：使用 PID 指令于一般位置或速度控制时之方块图(动作方向 S3+4 需
位置命令(SV) PID MV 受控裝置
Encoder
设为 0) 0)
速度命令(S)
PV
范例二：使用 PID 指令与变频器搭配控制时之方块图(动作方向 S3 +4 需设为
+ +
S + MV
加減速輸出(MV)
變頻器