PID控制器阀门流量
PID控制器阀门流量
PID控制器阀门流量1、简介
1.1 背景和目的
1.2 范围和适用性
1.3 定义和缩略词
2、PID控制器基本原理
2.1 PID控制器概述
2.2 比例(P)控制
2.3 积分(I)控制
2.4 微分(D)控制
2.5 PID控制器参数调节
3、阀门流量控制系统概述
3.1 控制对象和目标
3.2 控制回路结构
3.3 采集传感器
3.4 执行机构
3.5 控制策略选择
4、设计PID控制器阀门流量
4.1 调节器和控制器选型
4.2 开环试验和参数估计
4.3 封闭回路试验和精细调整
4.4 控制策略验证和优化
5、PID控制器阀门流量实施和测试 5.1 控制器硬件安装和联接
5.2 控制器软件参数设置
5.3 控制器动态响应测试
5.4 控制器稳态性能测试
6、控制器优化和性能改进
6.1 参数自整定方法
6.2 先进控制方法应用
6.3 控制器鲁棒性改进
7、安全和维护
7.1 安全注意事项
7.2 设备维护和巡检
7.3 故障排除和故障分析
8、附件
- 附件一、PID控制器产品手册
- 附件二、阀门流量控制系统电路图
- 附件三、阀门流量控制系统安装指南
9、法律名词及注释
9.1 PID控制器：比例-积分-微分控制器
9.2 阀门流量：在一个管道中经过的流体的体积
9.3 控制对象：待控制的系统或过程
（通过提供输入信号来控制或调节其关键参数）
9.4 控制回路：控制器、传感器和执行机构组成的闭环系统 9.5 参数调节：通过调整PID控制器的参数来改善控制性能。
pid的工作原理和应用
PID的工作原理和应用1. 什么是PID控制器PID（Proportional-Integral-Derivative）控制器是一种常用的自动控制系统，它可以根据所控制对象的反馈信号，通过比例、积分、微分这三个操作，实现对输出量的调节，从而使得系统的输出达到预期目标。
2. PID控制器的工作原理PID控制器依靠三个主要参数来实现控制，这三个参数分别是比例（P）、积分（I）和微分（D）。
•比例（P）控制是根据当前误差的大小来调整输出量的大小，从而实现对系统的控制。
比例控制的基本公式为：P = Kp * e(t)，其中P为输出量的大小，Kp为比例增益，e(t)为当前误差。
•积分（I）控制是用于消除系统的稳态误差，它通过积累误差的积分项来调整输出量。
积分控制的基本公式为：I = Ki * ∫e(t)dt，其中I为输出量的大小，Ki为积分增益，∫e(t)dt为误差的积分。
•微分（D）控制是用于预测系统未来的状态，从而减小系统的超调和振荡。
微分控制的基本公式为：D = Kd * d(e(t))/dt，其中D为输出量的大小，Kd为微分增益，d(e(t))/dt为误差的导数。
PID控制器的输出量可以通过将三个操作加和来计算，即输出量 = P + I + D。
3. PID控制器的应用PID控制器广泛应用于工控系统、自动化系统以及各种控制要求精度高、快速响应的系统中，例如温度控制、速度控制和位置控制等。
具体的应用领域如下：1.温度控制：PID控制器可以根据温度传感器反馈的信号，控制加热或降温设备的输出，以达到设定的温度值。
2.速度控制：PID控制器可以根据速度传感器反馈的信号，控制电机或驱动器的输出，以实现对车辆或机械设备的精确控制。
3.位置控制：PID控制器可以根据位置传感器反馈的信号，调整执行器的输出量，使得被控对象达到预定位置。
4.流量控制：PID控制器可以根据流量传感器反馈的信号，调整阀门或泵的输出量，以实现对流体流量的控制。
PLC在流量控制系统中的应用案例
PLC在流量控制系统中的应用案例流量控制系统是自动化控制中的一个重要应用领域，可以应用于水处理、工业生产、环保等诸多领域。
PLC（可编程逻辑控制器）因其在工业自动化中的功能，特别是对数字和模拟输入/输出操作的能力，成为了流量控制系统中最重要的控制器之一。
本文将探讨PLC在流量控制系统中的应用案例。
一、PLC控制阀门的开闭PLC通过控制流量阀门的开闭，实现流量控制系统中流量的准确控制。
PLC控制阀门的开闭，需要对阀门位置进行反馈控制，即需要在PLC中安装反馈传感器，以检测阀门的位置。
在阀门的开关过程中，PLC可以根据预先设定的开启/关闭时间、阀门的旋转角度等参数实现对阀门的准确控制，从而实现流量控制。
二、PLC实现PID控制PID控制是一种用于工业自动控制中的一种自适应控制方法，其基本原理是按比例调节、积分时间和微调时间来调节控制器的输出，实现对被控制物（例如流量阀门或流量传感器）的精确控制。
传统的PID控制需要使用独立的PID控制器，为了实现在线程序修改，需要对现场的设备进行频繁的调整。
而PLC可以集成PID算法并在线实时调整参数，使控制系统更加智能化，大大简化了控制系统的维护。
三、PLC控制流量传感器流量传感器是流量控制系统中最重要的感应装置之一，可以实现对流量的实时监测。
PLC可以通过传感器检测实时流量信号并将其反馈给PLC，PLC再根据预设的控制程序进行反馈，从而实现精确控制。
同时，PLC还可以使用数据采集卡将流量传感器的信号转换为数字信号，以便于对数据进行存储、处理和分析。
四、PLC实现流量的计算PLC可以通过编写测量算法，将传感器的数字信号转换为流量值，并将其储存在控制器内存中。
此外，PLC还可以将流量数据转输到上位机等设备中，以便于进行数据存储、处理和报告分析。
PLC在流量控制系统中的应用模式基本类似，但实际应用却因环境和行业不同，而存在着各自的应用要求。
在任何情况下，PLC的优势在于其灵活可塑性，可根据不同环境的要求进行定制。
专家PID控制在流量系统中的仿真与分析
专家PID控制在流量系统中的仿真与分析PID控制（比例、积分、微分控制）是一种常见的控制方法，在许多流程控制系统中得到广泛应用。
PID控制是通过比较目标值（或设定点）和实际值（或反馈信号）之间的差异，并根据比例、积分和微分信号来调整控制器输出的方法。
本文将探讨专家PID控制在流量系统中的仿真与分析。
首先，我们需要了解流量系统的基本工作原理。
流量系统由一个或多个传感器和控制器组成，用于监测和调节流量。
在流量调节的过程中，传感器测量流量并将数据发送到控制器，控制器根据设定点计算输出信号，并将其发送到执行器，执行器将打开或关闭阀门，从而完成流量调节过程。
专家PID控制是针对一些具有动态变化的系统而开发的控制方法。
它在普通PID控制的基础上增加了模糊逻辑控制和神经网络控制，使得控制器更能够适应变化复杂的系统。
专家PID控制在流量控制系统中的应用可以帮助我们实现更加精确的控制，以达到更好的效果。
在模拟专家PID控制在流量系统中的控制效果之前，我们需要搭建一个合适的系统模型。
流量系统模型包含三个主要元素：传感器、控制器和执行器。
通过将传感器的输出信号连接到控制器的输入端，并将控制器的输出信号连接到执行器的输入端，我们可以构建一个基本的流量控制系统。
在这个系统中，流体通过阀门从管道中流出，阀门的开闭程度由执行器控制。
为了更好地研究专家PID控制方法，我们需要选择合适的仿真工具。
在这里，我们选择MATLAB/Simulink软件作为仿真平台。
在构建好流量控制系统的基本模型之后，我们可以进行仿真操作，调试控制算法并观察其效果。
在进行仿真过程中，我们故意引入一些干扰因素，以测试控制器对于干扰的鲁棒性。
我们可以在控制器输入信号中加入高斯白噪声，或者在流量系统中添加其他的噪声源。
此外，我们还可以增加或减少控制器的系数，以测试不同PID系数对于控制效果的影响。
通过仿真操作，我们可以获得各种控制算法的输出结果。
我们可以比较不同控制算法的控制效果，并选择最佳的算法进行实际应用。
PID调节流量
PID调节流量，数字上不去∙悬赏分：20∙- 解决时间：2010-11-2 21:28现在我在做PID 调节流量，用300PLC，设定流量为120方/小时，昨天运行时我把调节阀开始的开度改为0，先启泵，后使用PID，把比例增益设为0.6，复位时间为1.0，发现开始后流量从0变到38后，一直在40左右徘徊，一直不上升，好长时间不变化，到不了120方/小时。
望各位大侠，告诉一二，不知是什么原因，急死了，如何才能让流量自己增加上去，需要做些什么？是调比例增益，还是调复位时间？还是别的，我的程序是按西门子例程做的，设了流量设定值、流量反馈值、手动值、比例增益值、复位时间值。
别的都是默认值。
问题ID: 60065提问者：露露- 资深学长第3级最佳答案在线监视一下PID的操作值，检查变频器设定，等等~~回答者：新手++ - 初级技术员第5级2010-10-28 13:54提问者对于答案的评价：谢谢，解决了，同时对所有参与回答师傅表示衷心的感谢您觉得最佳答案好不好？50% (0) 50% (0)其他回答是比例增益小了，需要增大比例增益。
转贴一份关于实验法的操作说明，供参考。
实验凑试法是通过闭环运行或模拟，观察系统的响应曲线，然后根据各参数对系统的影响，反复凑试参数，直至出现满意的响应，从而确定PID控制参数。
实验凑试法的整定步骤为"先比例，再积分，最后微分"。
（1）整定比例控制将比例控制作用由小变到大，观察各次响应，直至得到反应快、超调小的响应曲线。
（2）整定积分环节若在比例控制下稳态误差不能满足要求，需加入积分控制。
先将步骤（1）中选择的比例系数减小为原来的50～80％，再将积分时间置一个较大值，观测响应曲线。
然后减小积分时间，加大积分作用，并相应调整比例系数，反复试凑至得到较满意的响应，确定比例和积分的参数。
（3）整定微分环节若经过步骤（2），PI控制只能消除稳态误差，而动态过程不能令人满意，则应加入微分控制，构成PID控制。
PID流量控制
PID流量控制⼀种基于PLC的PID流量控制设计在⼯业⽣产过程中对液体流量的⾼精度控制是不可少的.随着⼯业技术的不断发展,原有的控制⼿段已经不能满⾜对液体流量⾼精度,⾼速度的控制需求.在实际⼯作中采⽤三级构成:上位机采⽤⼯业PC机,其⼯作稳定,抗⼲扰能⼒强,寿命长;PLC部分采⽤西门⼦的S7-300系列处理器;外加⼀块FM355C专⽤PID控制模块进⾏数据模块进⾏数据采集和处理.上位机与PLC之间采⽤PROFIBUS 通讯协议.采⽤⼀款西门⼦的触摸屏与PLC联机⽤于现场操作[1].1PLC控制系统设计本系统由上位机,PLC,触摸屏,流量计,电动阀构成,系统结构如图1所⽰.1.1上位机由⼯业PC机构成,其组态软件采⽤国产的MCGS6.0,对流量、阀位及其他各种参数进⾏显⽰和控制.上位机与PLC采⽤PROFIBUS通讯协议,最⾼通讯速率可达到1.5 Mb/s.1.2 PLC控制器PLC控制器包括PS-200,2A电源,CPU314,FM355C模块[2]. FM355C模块的接线端⼦表如表1.4、5脚为反馈信号输⼊脚,与靶式流量计连接,对于两线制的流量计4、5引脚间还需接⼀个10K的负载电阻.8、9为模拟量输出脚,与电动调节阀相连.14、15及18、19脚为第⼆路PID的输⼊与输出.1.3传感器和动作机构流量采集采⽤数字靶式流量计,该种流量计采⽤累计计数的⼯作⽅式,1 s钟累计1次,⼯作范围40~1 000 L/h,对⼤流量的采集较为精确.V型调节球阀利⽤球芯转动与阀座打开相割打开⾯积(V形窗⼝)来调节介质流量,调节性能、⾃洁性能好,适⽤于⾼粘度、悬浮液、纸浆告⽰不⼲净、含纤维介质场合.采⽤直连⽅式与执⾏机构连接,具有结构紧凑、尺⼨⼩、重量轻、阻⼒⼩、动作稳定可靠等优点.流量计和调节阀的信号范围为4~20 mA,与PLC连接.1.4触摸屏采⽤西门⼦的TD100触摸屏,与PLC通过PROFIBUS总线相连.使⽤PROTOOLS6.0编辑界⾯监控各种参数.当上位机出现故障时,触摸屏可替代上位机操作,提⾼了系统的可靠性.2PID算法当被控对象的结构和参数不能完全掌握,或得不到精确的数学模型时,控制理论的其他技术难以采⽤时,系统控制器的结构和参数必须领先经验和现场调试来确定,这时应⽤PID控制技术最为⽅便,即利⽤⽐例、积分、微分计算出控制量进⾏控制[3].PID控制为3环节叠加,公式为:m(t) = Kpe(t)+Kpτde(t)dt+KiTi∫i0e(t)dt,其中Kp为⽐例系数,Kd为微分系数,τ为微分时间常数,Ki为积分系数.对于离散系统的PID公式为:P(k) = Kp{E(k)+TTi∑kj=0E(j)+TdT[E(k)-E(k-1)]}.3配置PID程序模块对西门⼦的PLC采⽤SIMA TIC STEP7 V5.3编程.进⼊STEP7的编程环境后⾸先通过“⼯程向导”配置硬件和⽹络参数,选⽤的电源模块为PS-200 2A ,中央处理器为CPU 314IFM,PID控制器为FM355 C型.完成配置后打开OB1主程序块(图2),调⽤FB31模块(STEP7中有LAD,STL ,FBD三种编程⽅式,STL为语句表编程⽅式,其他两种为图形调⽤⽅式).其中DB31为分配给FB31的背景块.FB31有如下⼏个参数必须设置:COM_RST参数地址DB31.DBX44. 0 BOOL型. FM355的启动开关.CHANNEL参数地址DB31.DBX2.0 BOOL型.控制端的通道号(每块FM355含两个通道).LMN_RE参数地址DB31.DBX52BOOL,参数类型为REAL型(32位浮点数).存储的是在未启动PID控制时的阀位值(即⼿动控制值),取值范围为0~100(系统将默认这些数值为电动阀的开度百分数),该参数在PID控制启动后不起作⽤.LMN_REON参数地址DB31.DBX6.4,参数类型BOOL型(在STEP7中为1位⼆进制数).当为1时PID控制关闭,LMN_RE的值作为输出值送给电动调节阀.当为0时,PID控制超作⽤,LMN_RE⽆效.PHASE参数地址DB31.DBD4,参数类型INT型(16位⽆符号整数).PID的相位控制,为1时控制相位反向180°.SP_RE参数地址DB31.DBD48,参数类型REAL型.PID 控制的设定值,取值范围为0~100(%).PID控制启动后模块通过计算该值与采集值的差值ER来改变输出值,仅当LMN_REON为0时有效.DEADB_W参数地址DB31.DBD104,参数类型REAL型.默认值为0,单位值为0,单位Hz.不⼯作区带宽设定值,差值ER将通过这个参数滤波.它关系到PID控制的性湖北⼤学学报(⾃然科学版)第28卷能.GAIN参数地址为DB31.DBD108,参数类型为REAL型.默认值为1.增益控制值,增益过⼤会提⾼系统的趋近速度,但同时会增⼤系统波动,导致系统不稳定.增益过⼩则会使系统的趋近速度变慢.TI参数地址为DB31.DBD112,参数类型REAL型.默认值为3000,单位s.积分时间常数.TI=0时,⽆积分环节.TD参数地址为DB31.DBD116,参数类型REAL型.默认值为0,单位s.微分时间常数.TD=0时,⽆微分环节.TM_LAG参数地址为DB31.DBD120,参数类型REAL型.默认值为5,单位s.微分时间延迟设置.LOAD_PAR参数地址为DB31.DBX44.3,参数类型为BOOL型.PID控制的启动开关,每次启动PID或改变PID参数后必须将此位置1,系统每次检查到此位为1,则将所有参数下载到FM355模块,然后将此位复位[4].4PID参数的调整⽅法PID参数的设置⼀⽅⾯是要根据控制对象的具体情况⽽定;另⼀⽅⾯是经验.Kp可控制幅值震荡,Kp⼤则会出现幅值震荡的幅度⼤,但震荡频率⼩,系统达到稳定时间长;Ki是解决动作响应的速度快慢的,Ki⼤了响应速度慢,反之则快;Kd是消除静态误差的,⼀般Kd设置都⽐较⼩,⽽且对系统影响⽐较⼩[5].5试验结论本系统在葛店的新武⼤有机硅⼚通过测试.测试中流体采⽤甲醇,测试范围为50~250 L/h.以设定值为200 L/h的系统阶跃响应曲线为例,系统延迟时间td=3.5 s,上升时间tΓ=5 s,峰值时间tp=7 s,调节时间ts=28.5 s,超调量公式为:δ%=h(tp)-h(∞)h(∞)×100%,在试验中h(tp)=290,h(∞)=200,所以δ%=45%.经过调试后,本系统被证明完全能胜任有机硅⽣产过程中,对甲醇流量的精确控制. 参考⽂献:[1]周军,海⼼.电⽓控制及PLC[M].北京:机械⼯业出版社,2001:90 135.[2]余雷声,⽅宗达.电器控制与PLC应⽤[M].北京:机械⼯业出版社,1999:126 152.[3]陶永华,尹怕欣,葛芦⽣.新型PID控制及其应⽤[M].北京:机械⼯业出版社,1998.[4] Kember G, Dubay R. PID gain scheduling using fuzzy logic[J]. JSA Transactions, 2000,39(3):317 325.[5] Liu G P, Daley S. Optimal-tuning nonlinear PID controllers for unstable processes based on gain and phase margin specifications: a fuzzy neural approach[J]. Fuzzy Sets and Systems, 2002: 128(1):95 106.The PID control system of flow measuring based on PLCXIAO Lei, XIE Ju-fang(School of Phisics and Electronic Technology, Hubei University, Wuhan 430062, China) Abstract:Described a kind of PID control system based on PIC. The system is composed of supervisor PC, PLC control block, the touch screen ,the flow measuring probe and the electrically operated valve. The system reads the flow measuring from the probe and then calculate the output value by using PID algorithm. The value output to the electrically operated valve to control the flow.The system also can be used in hard condition with high quality.Key words:flow measuring control system; PID; PLC; FM355C(责任编辑晏建章)。
由入门到精通吃透PID
由入门到精通吃透PIDPID控制器（Proportional-Integral-Derivative Controller）是一种常见的控制器，广泛应用于工业自动化领域。
它通过对系统的反馈信号进行比例、积分和微分运算，以达到控制系统稳定和响应速度的目的。
本文将从入门到精通分别介绍PID控制器的基本原理、参数调整方法和应用实例。
一、基本原理在控制系统中，PID控制器根据反馈信号与设定值之间的差异来调整输出信号，从而实现对被控对象的控制。
它由三个基本部分组成：比例控制部分、积分控制部分和微分控制部分。
1. 比例控制部分：根据反馈信号与设定值之间的差异，以一定的比例调节输出信号。
比例控制的作用是根据差异的大小来进行精确调节，但它不能解决系统的超调和稳态误差问题。
2. 积分控制部分：通过累积反馈信号与设定值之间的差异，对输出信号进行调节。
积分控制可以消除系统的稳态误差，但会增大系统的超调。
3. 微分控制部分：通过反馈信号的变化率来预测未来的发展趋势，以调节输出信号。
微分控制可以提高系统的响应速度和稳定性，但过大的微分作用会引入噪声和振荡。
PID控制器的输出信号可以表示为：u(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫e(t)dt + Kd * de(t)/dt其中，u(t)为输出信号，Kp、Ki和Kd分别为比例、积分和微分增益，e(t)为反馈信号与设定值之间的误差，∫e(t)dt为误差的积分，de(t)/dt为误差的微分。
二、参数调整方法PID控制器的参数选择对控制系统的性能至关重要。
有许多方法可以调整PID控制器的参数，常见的包括经验法、试错法和优化算法。
1. 经验法：根据实际经验，选择适当的参数范围，并逐步调整参数，观察系统的响应变化。
这种方法简单直观，但需要具备一定的经验和调试能力。
2. 试错法：通过不断试验不同的参数组合，观察系统的响应，并根据系统的性能指标进行优化调整。
试错法可以快速找到合适的参数组合，但依赖于多次试验和手动调整。
PID控制器阀门流量
PID控制器阀门流量PID控制器阀门流量⒈简介⑴背景在工业过程控制中，阀门是常用的控制元件，用于调节流体的流量，以控制压力、温度等工艺参数的变化。
⑵目的本文档旨在介绍PID控制器在阀门流量控制中的应用。
⒉ PID控制器概述⑴ PID控制器原理PID控制器是一种经典的闭环控制算法，由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分组成。
比例部分根据偏差计算输出，积分部分累积偏差并输出，微分部分根据偏差变化率计算输出，三者线性组合得到最终控制量。
⑵ PID控制器特点●快速响应能力●抗干扰能力强●控制精度高⒊阀门流量控制系统组成⑴流量传感器流量传感器用于实时监测流体的流量，将流量信号传输给PID控制器。
⑵阀门执行机构阀门执行机构根据PID控制器的输出信号，控制阀门的开度，从而调节流体的流量。
⑶控制算法与控制器PID控制器接收流量传感器的信号，并根据设定值和实际值之间的偏差计算控制信号，输出到阀门执行机构。
⒋ PID控制器在阀门流量控制中的应用⑴设置PID参数设置PID参数是保证控制系统稳定性和性能的关键步骤，通常通过试探法、经验法或调整法来确定最佳参数。
⑵调试与优化在实际应用中，需要通过调试与优化来进一步提高控制系统的稳定性、鲁棒性和响应速度。
⑶故障排除当阀门流量控制系统出现故障时，需要通过故障排除的方法来找到故障原因并解决问题。
附件：示意图、数据表格、控制算法代码法律名词及注释：●PID控制器：比例-积分-微分控制器，是一种闭环控制算法。
●阀门：用于调节流体流量的控制元件。
●流量传感器：用于实时监测流体的流量。
●阀门执行机构：根据控制信号调节阀门的开度。
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PID控制器阀门流量
简介
PID控制器是一种常用的控制算法，可以用于调节阀门流量控
制系统。
在阀门流量控制系统中，PID控制器可以通过对阀门的开
度进行实时调节，使得系统的流量保持在目标值附近。
概述
PID控制器是由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个控制元
素组成的算法。
通过PID控制器，可以实现对阀门开度的动态调节，从而控制阀门流量的变化。
比例控制：根据实际流量与目标流量之间的差异，通过控制阀
门的开度来减小流量偏差。
比例控制的强度由比例系数决定，比例
系数越大，控制的响应越灵敏。
积分控制：通过对过去一段时间内的流量误差进行积分，来减
小系统的稳态误差。
积分控制可以消除由于比例控制无法完全消除
的永久偏差，使系统更加稳定。
微分控制：通过对流量误差的变化率进行控制，来提高系统的
响应速度。
微分控制可以减小流量偏差变化速度过快时的系统震荡，使系统更加平稳。
PID控制器算法
PID控制器的输出被形式化为以下公式：
output = Kp error + Ki integral + Kd derivative
其中：
output是控制器的输出，即阀门的开度。
Kp是比例系数，用于控制比例控制的强度。
Ki是积分系数，用于控制积分控制的强度。
Kd是微分系数，用于控制微分控制的强度。
error是实际流量与目标流量之间的差异。
integral是过去一段时间内流量误差的累积。
derivative是流量误差的变化率。
PID控制器根据以上公式计算出的输出将被应用于控制阀门的
开度，从而调节阀门流量。
PID控制器是阀门流量控制系统中常用的控制算法。
通过比例、积分和微分控制，PID控制器可以实现对阀门的实时调节，使得系
统的流量保持在目标值附近。
PID控制器的设计需要合理设置比例、积分和微分系数，以满足系统的需求。