三菱PLC(温度PID)实验
三菱PLC(温度PID)实验指导书
主讲:雷老师
湖北祥辉电气自动化培训中心
https://www.sodocs.net/doc/5b613042.html,
温度PID控制实验
一、实验目的
熟悉使用三菱FX系列的PID控制，通过对实例的模拟，熟练地掌握PLC控制的流程和程序调试。
二、实验设备
1.THPLC-D型（挂箱式）实验装置一台
2.FM-26温度控制挂箱一个（包含Pt100热电偶一个）
3.计算机一台(或与FX0N系列PLC相配套的手持编程器一个)
4.PC/PLC编程数据线一根
5.实验导线若干
三、接线
“Pt100输入”接电热偶（注意补偿端的连线）；“加热指示”和“冷却风扇”接PLC 主机24V电源；“控制输入”接模拟量模块（FXon-3A）的IOUT和COM；“信号输出”接模拟量模块（FXon-3A）的VIN1和COM1。
四、实验原理
(1)本实验说明
本实验为温度PID控制的演示实验。其中，系统中的Pt100为热电偶,用来监测湖北祥辉电气自动化培训中心https://www.sodocs.net/doc/5b613042.html,
受热体的温度，并将采集到的温度信号送入变送器，再由变送器输出单极性模拟电压信号，到模拟量模块，经内部运算处理后，输出模拟量电流信号到调压模块输入端，调压模块根据输入电流的大小，改变输出电压的大小，并送至加热器。
欲使受热体维持一定的温度，则需一风扇不断给其降温。这就需要同时有一加热器以不同加热量给受热体加热，这样才能保证受热体温度恒定。
本系统的给定值（目标值）是受热体温度为50℃时的值，可以预先设定后直接输入到回路中；过程变量由在受热体中的Pt100测量并经温度变送器给出，为单极性电压模拟量；输出值是送至加热器的电压，其允许变化范围为最大值的0%至100%。
(2)理解FXon系列的PID功能指令
FXon系列的PID回路运算指令的功能指令编号为FNC88,源操作数[S1],[S2],[S3]和目标操作数均为D，16位运算占9个程序步，[S1],[S2]分别用来存放给定值SV和当前测量到的反馈值PV,[S3]--[S3]+6用来存放控制参数的值,运算结果MV存放在[D]中。
PID指令用于闭环模拟量的控制，在PID控制之前，应使用MOV指令将参数设定值预先写入数据寄存器中。如果使用有断电保护功能的数据存储器，不需要重复写入。如果目标操作数[D]有断电保护功能，应使用初始化脉冲M8002的常开触点将它复位。
[S3]--[S3]+24分别用来存放PID运算的各种参数,具体如下:
[S3]采样周期(Ts)1—32767(ms)
[S3]+1动作方向(ACT)bit00:正动作1:逆动作
bit10:输入变化量报警无1:输入变化量报警有效
bit20:输出变化量报警无1:输出变化量报警有效
bit3不可使用
bit40:自动调谐不动作1:执行自动调谐
bit50:输出值上下限设定无1:输出值上下限设定有效
bit6—bit15不可使用
[S3]+2输入滤波常数(α)0—99％0时没有输入滤波
[S3]+3比例增益(Kp)1--32767％
[S3]+4积分时间(TI)0—32767(×100ms)0时作为∞处理
[S3]+5微分增益(KD)0--100％0时无微分增益
[S3]+6微分时间(TD)0—32767(×10ms)0时无微分处理湖北祥辉电气自动化培训中心https://www.sodocs.net/doc/5b613042.html,
[S3]+7----[S3]+19PID运算的内部处理占用
[S3]+20输入变化量(增侧)报警设定值0--32767
[S3]+21输入变化量(减侧)报警设定值0--32767
[S3]+22输出变化量(增侧)报警设定值和输出上限设定值
[S3]+23输出变化量(减侧)报警设定值和输出下限设定值
[S3]+24报警输出bit0输出变化量(增侧)溢出
bit1输入变化量(减侧)溢出
bit2输出变化量(增侧)溢出
bit3输出变化量(减侧)溢出
（注意:[S3]+20--[S3]+24在[S3]+1的bit1=1,bit1=1或bit5=1时被占用）在P,I,D这三种控制作用中，比例部分与误差部分信号在时间上时一致的，只要误差一出现，比例部分就能及时地产生与误差成正比例的调节作用，具有调节及时的特点。比例系数越大，比例调节作用越强，系统的稳态精度越高；但是对于大多数的系统来说，比例系数过大，会使系统的输出振荡加剧，稳定性降低。
调节器中的积分作用与当前误差的大小和误差的历史情况都有关系，只要误差不为零，控制器的输出就会因积分作用而不断变化，一直要到误差消失，系统处于稳定状态时，积分部分才不再变化，因此，积分部分可以消除稳态误差，提高控制精度。但是积分作用的动作缓慢，可能给系统的动态稳定性代来不良影响，因此很少单独使用。
积分时间常数增大时，积分作用减弱，系统的动态性能（稳定性）可能有所改善，但是，消除稳态误差的速度减慢。
根据误差变化的速度（即误差的微分），微分部分提前给出较大的调节作用，微分部分反映了系统变化的趋势，它较比例调节更为及时，所以微分部分具有超前和预测的特点。微分时间常数增大时，超调量减小，动态性能得到改善，但是抑制高频干扰的能力下降。如果微分时间常数过大，系统输出量在接近稳态值时上升缓慢。
采样时间按常规来说应越小越好，但是时间间隔过小时，会增加CPU的工作量，相邻两次采样的差值几乎没有什么变化，所以也不易将此时间取的过小，另外，假如此项取比运算时间短的时间数值，则系统无法执行。
在本系统中，PID参考参数选择如下：
(a)采样时间：2000ms，
(b)系统动作方向(ACT):K33
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