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PLC控制器的控制算法详解

时间:2020-04-14     浏览次数:41次

大多数PLC中都有为闭环操控算法的专用指令,即PID指令。它是一条直接用于过程操控的指令。它看起来不算复杂,可是用起来却常常不一无是处。为了剖析疑问,但又不借助太多的数学,咱们通过一个非常简略而又直观的详细例子,花较多的篇幅来介绍怎样用PLC控制柜完成操控。

    在此之前,需留意以下事项。

    (1) PID操控是一种从反应操控的理念出发,本来由模仿器材实施的,一种仅限于单进单出目标的操控技巧。因为能够在对被控目标的特性知之甚少的条件下运用,因而适应性较广,运用方便,不失为一种通用的闭环操控技巧。可是,除非目标的特性(其中主要是它的线性和动态特性)较简略,不然操控的欠佳。

    (2)它的3个操控参数,即放大系数Kp、积分时刻Ti和微分时刻Td的选用,固然在外表上他们有明白的单干,可是实际上又互相烦扰,所以正确设置很不容易,需求细心调试和经历的堆集。

    同时又因为对操控的要求,并非惟有一个统一的尺度。例如有的有望能用较强力的手法(操控参数),并且能够忍受被控参数有较大的颠簸,可是要求能赶快地趋于安稳。反之,有的有望能用较平易的手法,能够忍受被控参数逐步地趋于安稳,可是要求它尽或许地没有显着的颠簸。有的体系对被控参数的终究精度(余差)有必定要求,有的则要求不高。总之,应对不同的要求,应该运用不同的操控参数。一般都有一个不小的改变局限,并非有一个组的好参数。

    (3)本来由模仿器材进行的PID算法,现在改由PLC来完成数字离散算法。在外表上能够证明,其PLC决不会超越前者,并且还必须开端确定一个多出来的参数——采样时刻。常运用户难以下手。

    咱们仅从根基的道理出发,大致估计一下采样时刻。反应操控体系的根基头脑是依照反应回归的误差进行调整。也便是说,若反应来的误差没有改变,咱们的操控也暂时不用改变。不然是没有凭证的,盲目的,也是值得置疑的。辣么是什么原因使误差没有改变呢?咱们先说一种好的状况,便是体系现已安稳了。现已在当前的条件下完成了操控目标。也许并不圆满(有余差),可是它尽力了。其次是被操控目标有显着的纯滞后,即前次调控的,尚来不及阐扬出来。所以咱们就能够将这纯滞后时刻作为采样时刻。终究一种状况是,该体系中运用的丈量通道有限的分辩力(或因模仿丈量体系灵敏度的约束,或A/D转化器的位数有限,而使数据没有变。)使得读入的数字没有变。所以咱们能够凭证预算出的或实测的小“不变时刻”作为参阅,来开端决意采样时刻。再考虑到为保全暗号的采样规律,可将“不变时刻”之半设定为采样周期的下限。不要盲目地以为采样周期越小,操控越好,而浪费体系资源。

    采样时刻根基定下之后,一般能够用定时中止的技巧来完成操控周期。若应用程序执行时,扫描时刻改变不大,好将PLC的扫描时刻设为定值形式。采样时刻设定为PLC扫描时刻的整数倍。用计数的办法来决意采样时刻。

    (4)设定放大系数Kp是当采样时刻Ts决意之后,必须设定的第二个重要参数。也是或许令初学者宛如无从下手的工作。固然在有关“操控道理”的种种书本中,关于怎样设定放大系数Kp有许多精密的论证、计较、仿真和工程技巧。可是咱们现在的状况显着地不同于一般通用条件下的研讨。现在面临的是一个现已正确设计好的,工艺要求现已非常明白的,硬件装备完整的PLC操控体系。有许多参数及条件是咱们已知的,应该加以行使。下面艾特贸易小编介绍一种具有现场可操纵性的、非常简略的入门技巧,仅供参阅。

    咱们从前介绍过广义目标的概念,其回路图如图3-3所示。这里,它的输入来自于PID的数字输出,用GDI表明。而它的输出则是传感器经A/D转化之后,被PLC读入的数字量,用GDO表明。即使咱们对被控目标特性的探问有限,可是已然体系的输入和输出通道硬件都现已设计好,辣么DI、GDI、GDO这些数字的改变局限以及大值就都是已知的。例如,若丈量被控参数的传感器输出,经10位A/D转化后被PLC读入,它的局限是0~1023,其大值DSM为1023。同样由PLC送出的GDI,其局限以及大值都是已知的,它的大值用DIM表明。

    体系在工作时,误差△=SPL-GDO,除非体系现已彻底安稳,并且没有余差,也便是说暂时不用调节。不然关于一个能够安稳的体系,能够丈量出的小误差值是1,所以能够必定,放大系数Kp必定小于控制柜的大输出数DIM。不然由△×Kp计较出的DI,将会登时超出DI容许的大值DIM。这将处于饱满状况,本质上变成了开环状况,是咱们所不有望的。再考虑到正常工作时,被控参数呈现的误差大多为传感度量程的10%左右,也便是GDO的大值DSM的10%左右。所以能够进一步估计,放大系数Kp小于10×DIM/DSM。

    它便是咱们开端估计出的、可用的放大系数的值。作为调试用的放大系数,一般可取大值的0.5~1,即Kp=(5~10)×DIM/DSM。

    这种轻便的工程参数整定法非常简略,读者不妨一试。若有望进一步得到较好的操控质量,可对放大系数进行0.618形式搜索。

    这种现场可操纵的技巧适用于一般的目标,也便是纯延时不太大,目标特性不因时刻而有较大的改变,输入和输出比例系数改变不非常显着的目标。用较为工作的术语称为“无显着的纯滞后,非时变的线性体系”。要求较高的读者,请进一步参阅相关的操控外表。

    (5)在开端调试时,为了能赶快掌握,能够仅设定控制柜的放大系数(增益)Kp,暂时不运用微分和积分,也便是将微分时刻常数设为0,而将积分时刻常数设得尽或许地大。待调试根基胜利后,再凭证需求添加其他。一般状况下,可用2~3倍采样时刻Ts作为微分时刻Td,5~10倍微分时刻作为积分时刻Ti。两条准则:积分只能缩短体系的余差(终究精度),对其他操控质量有害无益。微分可改善操控的动态性能,提高操控质量,但过分时或许引发振荡,降低抗烦扰才能。再提示一句,微分时刻越长,微分越强;积分时刻越短,积分越强。

    (6)在前面计较放大系数时,咱们用的是大值。可是工作中GDI和GDO的改变量△GDI和△GDO,它们本来是可正可负的。当其比值为正时,称为正特性目标,应运用PID的正算法。反之.称为负特性目标,应运用PID的“反”算法。用错了,体系就由负反应变成了正反应,或许导致失控的严重结果。

    (7) PID算法可分为位置式和增量式两种。PLC中多运用增量式算法,即由PID算出来的结果,是这一次扫描后的输出改变量。实际的输出,还要加上前一次扫描后的输出值。

    (8)调试操控体系时,应该随时留意操控体系中的每一个环节是否工作在正常局限以内。这里主要有两方面的疑问应该留意:①被控目标的工作是否超出容许的局限。例如,电动机是否超速?物料是否会从容器溢出或被抽干?等等。所以主张在进行PID体系调试之前,应该开端编制并测试好体系的护卫程序,并投入正常工作。②在PLC内筹办用来作为操控输出的数字量,也便是PID计较出的输出数,是否超出局限?例如,用来输出到12位D/A模块的数字量,大于4095。必将导致输失足误。即使计较出的数字量超出4095时,强行改成4095后再送到D/A模块,这样模块固然不失足,可是整个操控体系则由原来的闭环变成了开环。暗号的传递被堵塞,成为了不可控的体系。这在设定的放大系数过大,或是呈现“积分饱满”时或许会常常遇到。所以在设定工作参数时,要防止呈现这种状况。

    (9)用离散算法实施PID操控,并非计较机的刚烈。咱们应该进一步发挥它的利益,防止其不足。取代模仿器材的算法软件,在辨别、选定、寄放和各类计较方面,具有显着的优势。所以在有条件时,尽或许地运用种种其他更、更直观的算法作为补充,如数字滤波、前馈算法、变结构算法、变参数算法、自适应和自学习算法、模糊操控算法等,计较机在这方面显然有显着的优势。

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