AB_PID指令的使用及指令详解

AB_PID指令的使用及指令详解
PID比例、积分、微分指令，是一条输入指令。

其操作数包括：
PID PID结构体；
Process Variable 过程量，即需要控制的量；
PV Data Type 过程量数据类型；
Control Variable控制变量，即用户控制设备的最终值（如;阀，气阀），用死区控制时，
则控制变量的数据应为REAL；否则误差在死区时，该点强制为0；
CV Data Type 控制变量的数据类型；
PID Master Loop PID主回路；
Inhold bit 初始化保持位；
Inhold value 初始化保持数据；
Setpoint 设定点（只用于显示当前设定值）；
Process Variable 过程变量（只用于显示整定的过程变量的当前值）；
Output % 显示输出百分率的当前值。

PID结构体，每条PID指令对应一条唯一的PID结构体。

其助记符包括：
助记符类型说明.CTL DINT.CTL的各部分存储下列状态于一个16位字节内。

户可以置位或清零下列位
位数据类型
.EN31BOOL使能指令，输入梯级调节，为真则置位
.CT30BOOL级联类型（0＝从，1＝主）.CL29BOOL级联回路（0＝否，1＝是）.PVT28BOOL跟踪过程变量（0＝否，1＝是）
.DOE27BOOL...的微分（0＝PV，1＝偏差）
.SWM26BOOL软件手动模式（0＝否，自动；1＝是手动模式）
.CA25BOOL控制作用（0＝SP-PV，1＝PV-SP）
.MO24BOOL工作模式（0＝自动，1＝手动）
.PE23BOOL PID方程（0＝独立，1＝相关）
.NDF22BOOL微分平滑处理（0＝否，1＝是）
.NOBC 21BOOL反相偏滞计算（0＝否，1＝是）.NOZC 20BOOL过零死区计算（0＝否，1＝是）.SP REAL设定点
.KP REAL独立比例增量（无量纲），相关控制器增量(无量纲）
.KI REAL独立积分增量（1/秒），相关积分时间（分钟每循环）
.KD REAL独立微分增量（1/秒），相关微分时间（分钟每循环）
.BIAS REAL前馈或偏滞百分比
.MAXS REAL最大工程单位定标值
.MINS REAL最小工程单位定标值
.DB REAL死区工程单位
.SO REAL设置输出百分比
.MAXO REAL最大输出限幅（输出百分比）
.MINO REAL最小输出限幅（输出百分比）
.UPD REAL回路更新时间
.PV REAL已标定的过程变量PV 值
.ERR REAL已标定的误差值
.OUT REAL输出百分比
.PVH REAL过程变量上限报警值
.PVL REAL过程变量下限报警值
.DVP REAL正偏移报警值
.DVN REAL负偏移报警值
.PVDB REAL过程变量报警死区
.DVDB REAL偏移报警死区
.MAXI REAL最大过程变量PV值（未标定的输入）
.MINI REAL最小过程变量PV值（未标定的输入）
.TIE REAL手动控制的牵引信号
.MAXCV REAL最大控制变量CV值（对应于100％）
.MINCV REAL最小控制变量CV值（对应于0％）
.MINTIE REAL最小牵引TIE值（对应于100％）.MAXTIE REAL最大牵引TIE值（对应于0％）
.DATA[17]REAL DATA[17]中各元素存储
.DATA[0]积分累加值
.DATA[1]微分平滑临时数据
.DATA[2]前一次.PV值
.DATA[3]前一次.ERR值
.DATA[4]前一次有效.SP值
.DATA[5]百分比标定常数
.DATA[6] .PV的标定常数
.DATA[7]微分定标常数
.DATA[8]前一次KP值
.DATA[9]前一次KI值
.DATA[10]前一次KD值
.DATA[11]相关增益KP
.DATA[12]相关增益KI
.DATA[13]相关增益KD
.DATA[14]前一次.CV值
.DATA[15] .CV的缩小标定常数
.DATA[16]牵引值的最小标定常数PID控制诸如流量、压力、温度、或液位等过程变量。

PID指令通常收到来自模拟量输入模块的过程变量PV，并且通过模拟量输出模块调节控制变量的输出CV，以保持过程控制量保持在希望的设定点上。

该指令的故障条件是：
.UPD≤0，故障类型：4，代码：35；
设定点超出范围，类型：4，代码：36。

TAB表设置：
控制实例：
PID控制方程又独立增益和相关增益两种。

方程如下：
增益项目|微分|方程
---------------------------------------------------------------------------------- 相关增益|偏差（E）
|
|过程变量PV|E=SP-PV，
|过程变量PV|E=PV-SP，
-----------------------------------------------------------------------------------
独立增量|偏差
（E）|
|过程变量PV|E=SP-PV，
|过程变量PV|E=PV-SP，
---------------------------------------------------------------------
式中：
Kp 比例增益Kp＝Ki 无量纲；
Ki 积分增益，与Ti (积分时间)可转换Ki ＝Kc/60Ti；
Kd微分增益与Td(微分时间)可转换Kd =Kd (Td )60；
Kc控制器增益；
BIAS前馈或偏滞；
CV控制变量；
dt 回路更新时间。

如果不想用PID的某一项，仅需设置其增益为零即可。

PID指令的手动输出模式有两种，包括软件手动（.SWM），手动（.MO）。

软件手动是通过软件设定输出百分比，一般由操作员输入；手动是把牵引值作为输入，通过调节其中变量以产生相同的输出，牵引（TIEBACK）的输入一般来自硬件的手控或自控工作站。

PID指令提供由手动转自动的无冲击转换模式。

PID指令反相计算使.CV跟随手动模式设定的输出，或手动模式的牵引值所需要的积分累加项的值，所以无冲击；即使没有使用积分控制，也能提供无冲击转换，PID指令会修改.BIAS，是.CV跟踪手动设定的输出或牵引值，.BIAS会保持最后的值。

当然也可以置位PID数据结果体.NOBC，PID指令将不反相计算，即不再提供无冲击转换。

PID指令回路更新时间，即对过程变量的采样周期，对于变化较慢的变量，如温度，可以1秒或更长的时间；变化较快的量，如压力、流量，可以250ms；更快的如卷扬机的张力要10ms 或更快。

PID指令本身的运算也需要时间，所以需要把指令的执行和过程变量PV的采样周期同步。

执行PID指令最简单的方法是把PID指令放在周期性任务中，设定回路更新时间等于周期性任务的时间，并保证PID指令每次扫描周期性任务都执行，例如使用一个无条件的梯级。

当使用周期性任务时，要确保处理器更新过程变量所以需要的输入比周期性任务快得多5－10倍，例如PID回路处理一个需250ms的周期性任务，使用250ms的更新回路时间.UPD＝25，并配置输入模块至少25－50ms产生一次数据。

执行PID指令的另外一种方法是把指令放在连续任务中，并用计时器的完成位来触发PID指令，但精度稍微差点。

执行PI指令最准确的方法是利用1756模拟量输入模块的实时采样特性，每采样一个数据，更新由模块产生的滚动时间标记Rolling Time Stamp，监视时间标记，当变化时，就已经收到一个新的过程变量，就执行PID指令。

故回路更新时间设置位RTS时间。

为保证不错过所有过程变量的采样，应以比RTS更快的速度执行逻辑指令。

例如RTS＝250ms，则可把PID指令放在100ms周期性任务中，甚至可以放在连续的任务中，只要保证其程序逻辑能比250ms更快更新即可。

下面就是用RTS要执行PID指令，PID指令执行与否和输入的模拟变量有关，如果输入模块错误，或被拿掉，则控制器收不到时间标志，将停止执行PID指令，强制变为软件手动输出模式，并每次扫描时执行回路控制，这样操作员就能在手动模式改变PID回路输出。

当控制器从编程转到运行状态或上电时，PID指令可以配合1756模拟量输出模块，以支持无冲击转换。

当模拟量输出模块出错或编程时，模拟量输出模块将其输出设置为配置时指定的错状态值，当控制器和模块通讯上了或由编程模式转到运行模式时，通过使用PID指令参数的初始化保持位和初始化保持值，自动重新配置，使其控制输出等于模拟量输出。

PID的微分平滑器，是一个低通滤波器，这种平波作用影响采用较大的增益，所以，过程控制中需要较大的微分Kd>10时，应禁止微分平滑（No Derivative Smoothing）或在PID结构体中置位.NDF位。

PID的死区控制，简而言之就所设定一个误差范围，在这个误差范围内，输出不发生变化，可以减少最终设备的磨损。

用死区控制时，控制变量一定要用REAL型数据，否则在死区会被强制为零。

不用时可在配置列表设置禁止过零死区（No zero crossing for beadband）或置位.NOZC。

PID指令的前馈或偏滞，通过把.BIAS送到PID指令的前馈/偏滞值，以补充来自系统的干扰。

当未使用积分时，使用一定的前馈/偏滞值可以保持输出量PV接近设定点。

级串回路，即把一个回路的输出百分比给另外一个PID的设定点，来级联两个回路。

从回路基于MAXS和MINS，自动转换主回路的百分比为工程单位，作为从路的设定点。

比率控制，可以通过MUL指令保证两个量具有一定的比率。

目的数为控制数（PID指令使用的结果设定点），A为非受控量，B比率。

在实际调试中，只能先大致设定一个经验值，然后根据调节效果修改。

对于温度系统：P（%）20--60，I（分）3--10，D（分）0.5--3
对于流量系统：P（%）40--100，I（分）0.1--1
对于压力系统：P（%）30--70，I（分）0.4--3
对于液位系统：P（%）20--80，I（分）1--5
参数整定找最佳，从小到大顺序查
先是比例后积分，最后再把微分加
曲线振荡很频繁，比例度盘要放大
曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳
曲线偏离回复慢，积分时间往下降
曲线波动周期长，积分时间再加长
曲线振荡频率快，先把微分降下来
动差大来波动慢。

微分时间应加长
理想曲线两个波，前高后低4比1 一看二调多分析，调节质量不会低。