台达DVP-PLC烤箱温度控制程序设计范例

烤箱温度控制（温度专用的PID自动调整功能）

    【控制要求】

   (1)使用者对烤箱的温度环境特性不了解，控制的目标温度为80℃，利用PID指令温度环境下专用的自动调整功能实现烤箱温度的PID控制。

   (2)利用DVP04PT-S温度模块测得烤箱的现在值温度后传给PLC主机，DVP12SA主机先使用温度自动调整参数功能(D204=K3)做初步调整，自动计算出最佳的PID温度控制参数。调整完毕后，自动修改动作方向为已调整过的温度控制专用功能(D204=K4)，并且使用该自动计算出的参数实现对烤箱温度的PID控制。

   (3)使用该自动调整的参数进行PID运算，其输出结果(D0)作为GPWM指令的输入。GPWM指令执行后Y0输出可变宽度的脉冲（宽度由D0决定）控制加热器装置，从而自动实现对烤箱温度的PID控制。

    控制时序如图15-18所示。

    图15-18    控制时序

    【元件说明】

    表15-10    元件说明

    【控制程序】

    控制程序如图15-19所示。

    图15-19    控制程序

    【程序说明】

   (1)该指令格式如下：

   S1为目标值(SV)；

   S2为现在值(PV)；

   S3为参数（通常需自己进行调整和设置，参数的定义可参考表15-11）；

    D为输出值(MV)（D最好指定为停电保持的数据寄存器）。

   (2) PID指令使用的控制环境很多，因此应适当地选取动作方向。本例中温度自动调整功能只适用于温度控制环境，切勿使用在速度、压力等控制环境中，以免引起不当现象。

    (3)一般来说，由于控制环境不一样，PID的控制参数（除温度控制环境下提供自动调整功能外）需靠经验和测试来调整，一般的PID指令参数调整步骤如下：

   1)首先将KI及KD值设为0，接着先后分别设设置KP为5、10、20及40，分别记录其SV及PV状态，其结果如图15-20所示。

    图15-20    SV与PV关系（一）

   2)观察图15-20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，但是由于启动过快，因此输出值MV瞬间值会很大，所以考虑暂不选用；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；KP为5时，其反应过慢，因此也暂不考虑使用。

   3)选定KP为10后，先调整KI值由小到大（如1、2、4～8），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；最后可得如图15-21所示的PV与SV的关系。

    图15-21    SV与PV关系（二）

    注：本方法仅供参考，因此使用者还需依实际控制系统状况自行调整适合的控制参数。

   (4)温度控制环境下台达PLC的PID指令提供了自动调整功能，可不用调整PID参数就能达到理想的温度控制效果，本例中温度自动调整的过程如下：

   1)初步调整，自动计算最佳PID温度控制参数，存在D200～D219，其温度响应曲线如图15-22所示。

    图15-22    温度响应曲线（一）

   2)使用自动调整好的PID参数（D200～D219中参数）做温度控制，其温度响应曲线如图15-23所示。

    图15-23    温度响应曲线（二）

    由图15-23可看出经过自动调整后，使用调整好的参数进行温度控制的效果还不错，而且控制时间大约只使用了20min。

   (5) PID的取样时间需与GPWM的周期设置相同，但两个指令的时间单位不同，PID单位为10ms，GPWM单位为1ms。

   (6)现在值(PV)的取样时间最好是PID取样时间2倍以上，温度控制时建议为2～6s。

   (7) API144 GPWM、AP178 FROM、API79 TO指令的用法请参考相关资料。

   (8) 16位PID指令参数(S3)见表15-11。

    表15-11    16位PID指令参数

   1)若使用者参数设置超出范围将以左右极限为其设置值，但动作方向( DIR)若超出范围则预设为0。

   2)取样时间Ts的最大差值为-（1次扫描周期+1ms）～+（1次扫描周期）。如果误差值对输出造成影响，应将扫描周期加以固定，或使用于时间中断子程序内。

   3) PID的测定值(PV)在PID执行运算动作前必须是一个稳定值。如果要抓取DVP-04AD/DVP-04XA/DVP-04PT/DVP-04TC模块的输入值作PID运算时，应注意这些模块的A/D转换时间。

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