NHR5300PID说明书

一、概述
NHR-5300系列人工智能模糊PID调节器采用先进的专家PID智能调节算法，控制精度高，无超调，具有模糊自整定功能。

仪表输出采用模块化硬件结构设计，可通过更换不同的功能模块实现多种控制方式。

PID控制输出可选：电流、电压、SSR固态继电器、单/三相SCR过零触发等多种方式。

另有两路报警输出功能，可选配变送输出，或标准MODBUS通讯接口。

仪表可取代伺服放大器直接驱动阀门（阀位控制功能）、外部给定功能、手/自动无扰动切换功能。

本系列仪表具有多类型输入功能，一台仪表可以配接不同的输入信号，大大减少了备表的数量，其适用非常广泛，可与各类传感器、变送器配合使用，实现对温度、压力、液位、容量、力等物理量的测量显示，并配合各种执行器对电加热设备和电磁、电动阀进行PID调节和控制、报警控制、数据采集等功能。

二、技术规格
位反馈值显示，0～100%输出量显示，发光二级管工作状态显示
使用环境环境温度:0～50℃；相对湿度:≤85%RH；避免强腐蚀气体。

工作电源AC 100～240V(开关电源)，50-60HZ； DC 20～29V (开关电源)。

功耗≤5W
结构标准卡入式
通讯采用标准MODBUS通讯协议，RS-485通讯距离可达1公里；RS-232通讯距离可达：15米。

注：仪表带通讯功能时，通讯转换器最好选用有源转换器
备注：外形尺寸为D、E、H的仪表继电器输出时允许负载能力为AC220V/0.6A，DC24V/0.6A 三、仪表的面板及显示功能
1）仪表外形尺寸及开孔尺寸
外形尺寸开孔尺寸
160*80mm（横式/光
柱）
152*76mm
80*160mm（竖式/光
柱）
76*152mm
96*96mm（方式）92*92mm
96*48mm（横式）92*45mm
48*96mm（竖式）45*92mm
72*72mm（方式）68*68mm
48*48mm（方式）45*45mm
2）显示窗
PV显示窗：显示测量值：在参数设定状态下, 显示参数符号
SV显示窗：显示控制目标值，在手动状态下，显示PID运算结果；在参数设定状态下，显示设定参数值
3）面板指示灯4) 操作按键
A/M：手/自动切换指示灯确认键：数字和参数修改后的确认.
EV1：事件报警指示灯翻页键：参数设置下翻键
AL1：第一报警指示灯配合键可实现自动/手动控制输出的切换
AL2：第二报警指示灯位移键：按一次数据向左移动一位
OP1：输出指示灯（正转）返回键：长按2秒可返回上一级参数
OP2：输出指示灯（反转）
OP3：输出指示灯减少键：用于减少数值
OP4：输出指示灯
增加键：用于增加数值
5）仪表配线
仪表在现场布线注意事项：
PV 输入 (测量输入)
1. 减小电气干扰，低压直流信号和传感器输入的连线应远离强电走线。

如果做不到应采用屏蔽导线，并
在一点接地。

2. 在传感器与端子之间接入的任何装置，都有可能由于电阻或漏流而影响测量精度。

热偶或高温计输入
应采用与热偶对应的补偿导线作为延长线，最好有屏蔽
RTD（铂电阻）输入
三根导线的电阻必须相同,每根导线电阻不能超过15Ω
四、通电设置
仪表接通电源后进入自检，自检完毕后，仪表自动转入工作状态，在工作状态下，按压键显示LOC，LOC参数设置如下：
1、1) Loc等于任意参数可进入一级菜单
2) Loc=132，按压键4秒可进入二级菜单；
3) Loc=130，按压键4秒可进入时间设置菜单，
对于带打印功能的表.
4) Loc等于其它值，按压键4秒退出到测量画面。

2、如果Loc＝577，在Loc菜单下，同时按住键和
键达4秒，可以将仪表的所有参数恢复到出厂默认设置。

3、在其它任何菜单下，按压键4秒可退出到测量画面。

★返回工作状态
1.手动返回：在仪表参数设定模式下，按压键4秒后，仪表即自动回到实时测量状态。

2.自动返回：在仪表参数设定模式下，不按任何按键，30秒后，仪表将自动回到实时测量状态。

五、参数设置
5．1 一级参数设置
在工作状态下，按压键PV显示LOC，SV显示参数数值：按或键来进行设置，长按键2秒可返回上一级参数，Loc等于任意参数可进入一级参数。

一级参数如下：
参数符号名称设定范围说明出厂预定值
Loc 设定参数禁锁
LoC=00
LoC≠00
LoC=132
LoC≠132
无禁锁（可进入修改一级参数）
禁锁（设定参数不可修改）
无禁锁（可进入修改二级参数设
定）
禁锁（设定参数不可修改）
00
AL1 第一报警值-1999～9999 第一报警的报警设定值
其功能请参照8.1报警设置说明
5.0
AL2 第二报警值-1999～9999 第二报警的报警设定值
其功能请参照8.1报警设置说明
5.0
AL3 第三报警值-1999～9999 第三报警的报警设定值
其功能请参照8.1报警设置说明
5.0
5．3 二级参数设置
在工作状态下，按压
键PV 显示LOC ，SV 显示参数数值：按
或
键来进行设置，长按
键2
秒可返回上一级参数，当Loc=132，按压键4秒，进入二级菜单：
注1：PIDL 、PIDH 的定义：PIDL 、PIDH 等于仪表控制输出的上下限幅值
如：设定PIDL=10%，则仪表控制输出量最小为：10%。

设定PIDH=90%，则仪表控制输出量最大为：90%， 注2：Pb 、Pk 、Cb 、Ck 的计算公式：
Pk=预定全量程÷显示量程×原Pk ； Pb=预定量程下限-显示量程下限×Pk+原Pb ；
例：一直流电流4-20mA 仪表，测量量程为：-200-100KPa,现作校对时发现输入4mA 时显示-202，输入20mA 时显示1008。

（仪表设定：Pb=0,Pk=1） 根据公式：Pk=预定全量程÷显示全量程×原Pk
Pk=［1000-（-200）］÷［1008-（-202）］×1=1200÷1210×1≈0.992
Pb=预定量程下限-显示量程下限×Pk+原Pb
Pb=-200-(-202×0.992)+0=-200-(-200.384)=0.384 现设定：Pb=0.384； Pk=0.992 注3：输出迁移Oub 、OuK 、Ctb 、Ctk,设置如下：
仪表变送及控制输出以0～20mA 或0～5V 校对，如欲更改输出量程或输出偏差调整，可以利用以下公式实现。

公式中，当输出为电流信号，满量程＝20，当输出为电压信号，满量程＝5。

例1：变送电流0～20mA 输出，现欲改为4～20mA 输出。

测量时，输出零点值输出为0mA ，输入满量程时输出为20mA ，当前Oub ＝0，当前OuK ＝1。

满量程预定输出下限
当前输出下限当前新--
=Oub Oub 满量程预定输出上限
当前输出上限当前新--
=K K Ou Ou 2.0204
00=--
=Oub 新
所以，将Oub 设置为0.2，OuK 不变，就实现了从0～20mA 输出改为4～20mA 输出了。

例2：变送电流4～20mA 输出，测量时，输出零点值输出为4.2mA ，输入满量程时输出为20.5mA ，当前Oub ＝0.2，当前OuK ＝1。

注4：量程：PL 、PH 、F-L 、F-H 的设定如下：
例：一直流电流输入仪表，原量程为0-500Pa ，欲将量程改为：-100.0～500.0Pa
设定：DP=1（小数点在十位），PL=-100.0，PH=500.0。

按确认键，量程更改完毕。

5．4 分度号表
12020
201K =--
=Ou 新
六、仪表型谱及接线图
6．1仪表型谱
NHR-5310— / — / / / / （）——（）
单路控制（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10）NHR-5320— / — / / / / （）——（）
外给定控制（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10）NHR-5330— / — / / / / （）——（）
注：规格尺寸为F、H型的仪表不带RS232C打印接口
6．2仪表接线图
NHR-5310单路输入PID调节器接线图
规格尺寸为F型接线图
规格尺寸为H型接线图
NHR-5320单双路输入（外给定）PID调节器接线图
规格尺寸为F型接线图
NHR-5330双路输入（阀位控制）PID调节仪接线图
规格尺寸为F型接线图
注: 外形代码为F的电压、电流输入必须通过短路环切换外形代码为F的主板示意图如下: J1、J2为第一路输入信号切换位置
J3、J4为第二路（外给定或阀位反馈）输入信号切换位置
七、调节设置
7.1 报警设置
报警输出（AL1、AL2、AH1、AH2）
★关于回差：
本仪表采用报警输出带回差，以防止输出继电器在或报警输出临界点上下波动时频繁动作。

具体输出状态如下：
★测量值由低上升时：★测量值由高下降时：
★位式上限报警输出：★位式下限报警输出：
★偏差内报警输出：★偏差外报警输出：
7.2 自动/手动无扰动切换方法
在仪表自动控制输出状态下，同时按压键和键，仪表将自动跟踪输出量，A/M指示灯 (红)亮，
即已完成自动/手动无扰动切换，此时可按或键手动改变仪表输出量的百分比(范围:0～100%)。

手动状态下，仪表PV显示：实时测量值； SV显示：仪表输出量的百分比。

7.3 系统PID参数和自整定
系统调试时，可利用自整定功能，方便地找到系统最佳的PID参数，提高调节品质。

在设置好控制目
标值SV后，在仪表测量状态下，进入一级参数设定，设定AUT=1，确认后按住键5秒退至测量状态下，仪表开始自整定。

如图示的AUT启动时，A/M灯闪烁，在测量PV值到达SV值设定值后，将自动造成对系统二、三次扰动。

根据超振荡的大小和恢复的周期，自动算出系统的PID参数。

AUT整定完成，A/M灯灭，系统即可正常使用。

（一般对于正常系统自整定只需整定一次或两次）
注：自整定时，如遇断电或复位，仪表将以自整定前的设
定值为准进行控制。

自整定时，其它操作被禁止。

自整定完毕后，可根据现场实际情况手动修改自整定
后的参数设定值，以达到理想控制郊果。

当手动修改完设定值，转到自动状态时，仪表一定要
断电再上电才能实现PID跟踪效果。

自整定示意图
7.4 PID参数手动调整
对于滞后和变频控制等特殊系统，若反复整定效果不理想，可手动修改PID参数。

A．如超调过大，如对到达稳定时间要求不高，可增大比例P克服超调。

B．如要加快到达稳态的时间，而允许少量超调时，可适当减少比例P。

C．当测量值在设定值上下缓慢波动时，可适当减少积分时间I或增大比例P。

D．当测量值在设定值上下频繁波动时，可适当减小微分时间D
7.5 超调抑制系数SF
控制输出对应PID参数的超调抑制系数SF，调整SF可使被控参数的过渡过程无超调（或欠调）。

原理是提前进入比例调节，延迟进行积分调节（克服积分饱和）。

SF对过渡过程的影响见图一，理论上，到达新设定值，过快的调节速度，容易产生振荡，而中间图的效果较为理想。

可根据工艺时间和允许超调量，现场具体选择超调抑制系数SF（0.00~1.00），SF=0.00为常规PID，SF=1.00超调抑制作用强，速度慢。

初次使用者建议采用出厂值（SF=0.00）。

图一：有超调、振荡无超调、无振荡漾欠超调、过渡时间长
7.6 控制输出工作原理
1．模糊PID自整定工作状态
（1）自动控制状态：
仪表上电后自动处于跟踪状态，仪表采样PV输入信号，并将PV输入显示于PV显示窗上，控制目标值（或输出量的百分比）显示于SV显示窗上
（2）手动操作状态：
当需要进行手动操作控制时，在PV显示输入值状态下，同时按压键和键，仪表将跟随当前输
出量，自动转入手动控制输出量状态，仪表自动/手动(A/M)指示灯亮，即可实现自动/手动无扰动切换。

此
时，SV显示输出量(0～100%)，输出值大小可按压键(增加输出量)或键 (减少输出量)来调节。

同
时按压键和键，仪表即返回自动控制输出量状态，此时仪表将跟随当前输出量，根据控制器设定
参数中的积分时间，按控制逼近方法，自动跟随PV变化，转回自动控制状态。

2.阀位控制状态:
仪表可接受双路的模拟输入信号，送往仪表的PVin和SVin接线端，PVin输入信号显示测量值，由PV 显示器显示；SVin输入信号显示阀位反馈值，由SV显示器显示。

根据用户的具体要求，仪表可输出模拟量(如0～10mA、4～20mA、0～5V、1～5V等)或其它控制信号(如阀位控制的正反转等)。

(1)自动操作状态:
仪表在自动控制输出时，将根据模糊PID控算法，当控制输出量百分比小于SV阀位反馈值时，仪表输出反转，直至控制输出量=SV阀位反馈值。

当控制输出量百分比大于SV阀位反馈值时，仪表输出正转，直至控制输出量=SV阀位反馈值。

★当前控制输出量的大小可将仪表切换至手动状态即可查看。

(2)手动操作状态
在仪表自动跟踪状态下，同时按压键和键，仪表将跟随当前输出量，转入手动控制输出量状态，仪表自动/手动(A/M)指示灯亮，即可实现自动/手动无扰动切换。

SV显示百分比输出值(0～100%)，此时:
1）按压键，仪表即增加输出量(输出正转)，直至仪表的控制输出量=阀位反馈值后，松开键。

2）按压键，仪表即减少输出量(输出反转)，直至仪表的控制输出量=阀位反馈值后，松开键停止
输出。

3）同时按压键和键，仪表即返回自动控制输出量状态，此时仪表将根据实时测量值控制阀门开
度大小。

3.外给定控制状态：
仪表可接受双路的模拟输入信号，送往仪表的PVin和SVin接线端，PVin输入信号显示测量值，由PV 显示器显示；SVin输入信号显示外给定值，由SV显示器显示。

仪表的控制目标值由SVin输入信号给定，根据用户的具体要求，仪表可输出模拟量(如0～10mA、4～20mA、0～5V、1～5V等)。

(1)自动控制状态(模拟量输出)
自动上电后处于自动控制状态。

仪表采样PVin输入信号，根据PID控制算法控制模拟量的输出，并将测量值显示在PV显示器上，输出量或控制目标显示在SV显示器上。

(2)手动操作状态:
当需要进行手动操作控制时，在PV显示测量值状态下，同时按压键和键，仪表将跟随当前
输出量，自动转入手动控制输出量状态，仪表自动/手动(A/M)指示灯亮，即可实现自动/手动无扰动切换。

此时，SV显示输出量(0～100%)，输出值大小可按压键(增加输出量)或键(减少输出量)来调节。

同时按压键和键，仪表即返回自动控制状态。

7.7打印功能
1、手动打印
在仪表测量值显示状态下，按压键，即打印出当前的实时测量值。

2、定时打印
当时间测定等于间隔时间时，仪表将控制打印机进行定时打印，定时打印时将打印当前实时测量值。

打印格式为：
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TIME PRINT
2009－04－14 ----------------------日期
21：06：15 ----------------------时间
PV= －250℃ -----------------------第一通道测量值
SV= 500 -----------------------控制目标值
Out= 0.0% ------------------------百分比输出值
Alm：○ ● -----------------------报警状态
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3、接线方式
八、仪表通讯
本仪表具有通讯功能，可在上位机上实现数据采集、参数设定、远程监控等功能。

技术指标：通讯方式串行通讯RS-485，RS-232，波特率 1200 ～ 9600 bps
数据格式一位起始位，八位数据位，一位停止位
★具体参数参见《仪表通讯手册》。