模拟量采集和进行PID处理时较常见的思路
模块七PLC模拟量及PID控制课件
模拟量信号特点
连续变化，取值范围广泛，易受干扰影响。
PLC模拟量模块介绍
模拟量输入模块
将模拟量信号转换为数字信号，便于 PLC处理。
模拟量输出模块
将PLC输出的数字信号转换为模拟量 信号，控制外部设备。
模拟量输入电路原理与实践
电路原理
通过电阻、电容等元件对模拟量信号进行滤波、放大等处理 ，以保证信号的稳定性和精度。
要点三
衰减曲线法
先将比例度设置为一个较大值，然后 逐步减小比例度，同时加大积分时间 常数，使系统响应出现衰减振荡；此 时的比例度和积分时间常数即为合适 的PID参数；最后加入微分调节，提 高系统响应速度。
03
PLC实现PID控制策略
PLC内置PID功能介绍与设置
PID算法原理
介绍比例、积分、微分三环节的作用及调节规律， 以及PID控制参数的整定方法。
实时监控数据显示和报警功能实现
实时监控数据显示
通过触摸屏界面实时显示PLC采集到的模拟量数据，如温度、压力 、流量等，方便用户随时掌握设备运行状态。
数据曲线绘制
根据实时数据绘制相应的曲线图，可以更加直观地了解设备运行趋 势和历史数据变化情况。
报警功能实现
设定报警阈值，当实时数据超过或低于阈值时，触摸屏界面上显示 报警信息，并触发声光报警装置，提醒用户及时处理。
PID控制故障
PID调节失效，导致系统失控。原因可能包括参 数设置不当、传感器故障等。
故障排查方法和步骤总结
01
观察故障现象
通过查看PLC指示灯、监控画面等 信息，了解故障的具体表现。
03
制定排查方案
针对可能的原因，制定详细的排 查方案，包括检查电源、通信线
模拟量处理和PID控制
OFF OFF OFF ON OFF ON ON ON ON OFF ON OFF ON
OFF ON OFF ON ON ON
模拟量处理
任务情景
在工业控制中常常需要定值控制或随动控制。这种情况需要 传感器对输出量进行采样，然后根据采样结果对输出量进行 自动调节。 一般传感器输出的是模拟电信号，需要将其转化为数字量后 PLC才能进行处理。而处理后输出的结果是数字量，也需要 将其还原成模拟量输出。 一般传感器或者变送器输出0~10V或者4~20mA的电信号。 西门子-200系列PLC常用模拟量扩展模块有：EM231（4路 模拟量输入模块），EM232（2路模拟量输出模块）EM235 （4路输入1路输出）。均为12位转换器。
OFF OFF OFF ON OFF OFF ON
OFF OFF OFF OFF ON OFF OFF OFF OFF ON OFF OFF OFF ON
OFF ON
EM235输入模拟量分辨率设置（双极性）
双极性
SW1 SW2
ON OFF OFF ON
满量程输入 分辨率
SW5
OFF OFF
SW3 SW4
项目：将采集到的模拟量进行处理， 得到相应的工程量
使用一个0~20mA的模拟量输入信号，在S7内部对 应的数字量0~32000；对于4~20mA的信号对应的 数字量6400~32000。如果对于两个传感器，量程 都是0~16MPa，一个是0~20mA，一个4~20mA。 则相同的压力下转换成的数值不同。 演示箱中有一个Pt100温度传感器，通过500Ω电阻 将4~20mA电流信号转换成为2~10V电压信号送到 PLC的模拟量输入端，对应的温度范围0~100°C， 则转换公式为：T=(100-0)(AIW0-6400)/(320006400)+0
工业控制中的PID控制器参数整定方法介绍
工业控制中的PID控制器参数整定方法介绍在工业控制领域中，PID控制器是一种常用的控制策略，它被广泛应用于各种自动化系统中。
PID控制器通过调节控制对象的输出，使其保持在期望的目标值附近。
为了达到良好的控制效果，关键是合理设置PID控制器的参数。
本文将介绍几种常用的PID控制器参数整定方法。
一、移动曲线法移动曲线法是一种常用的经验参数整定方法，适用于一些比较简单的控制系统。
该方法基于试验的数据，通过观察系统的响应曲线来调整PID控制器的参数。
首先，将控制系统的控制对象设置为一个步跃信号输入，观察系统的输出响应曲线。
根据响应曲线的形状，可以得到一些关键信息，如峰值时间（Tp）、峰值响应（M）以及延迟时间（L）。
根据这些信息，可以使用以下规则来选择PID控制器的参数：1. 比例系数Kp：如果系统的响应曲线具有较大的超调和震荡，需要增大Kp，但不要过大，以免引起系统的不稳定性。
2. 积分时间Ti：根据延迟时间L来选择Ti的大小。
一般来说，延迟时间越大，积分时间越小。
3. 微分时间Td：根据峰值时间Tp来选择Td的大小。
如果峰值时间较长，则需要适当增大Td。
通过不断的试验和调整，直到系统的响应曲线满足要求为止。
二、频率响应法频率响应法是一种较为精确和科学的参数整定方法，通过对系统进行频率特性测试，根据测试结果来确定PID控制器的参数。
首先，在控制系统中添加一个频率变化的输入信号，例如正弦波或方波。
记录并分析系统的输入和输出信号之间的频率特性。
根据频率特性曲线的形状和参数，可以选择合适的PID 控制器参数。
具体来说，可以从频率特性曲线中获得以下重要参数：1. 闭环传递函数的峰值增益（Kp）：根据峰值增益来确定比例系数Kp的大小。
峰值增益越大，Kp的取值也应相对较大。
2. 相位裕度（PM）和增益裕度（GM）：根据相位裕度和增益裕度来确定积分时间Ti和微分时间Td的取值范围。
相位裕度和增益裕度越小，积分时间Ti和微分时间Td应取得较小。
pid处理措施
pid处理措施
PID处理措施主要指的是在控制系统中，针对PID（比例-积分-微分）控制器参数的调整与优化措施。
PID控制器是工业控制应用中最基本且广泛使用的控制器类型，其作用是对系统的输出信号进行实时调节，以达到对系统被控变量精确跟踪设定值的目的。
1.比例（P）控制：增加比例增益KP可以加快系统的响应速度，但过大会导致系统振荡或不稳定；减小KP则会使系统响应变慢，但能提高稳定性。
2.积分（I）控制：积分作用主要是消除稳态误差，但过大的积分时间常数TI会导致积分饱和，系统响应变慢；减小TI虽能加快消除稳态误差的速度，但也可能引入超调和振荡。
3.微分（D）控制：微分作用有助于提前预测并抑制被控量的变化趋势，从而改善系统的动态性能，减少超调。
增大微分时间常数TD会增强系统的阻尼效果，但过大会使系统对噪声敏感；反之，减小TD可降低系统的灵敏度，使其更稳定。
因此，在实际应用中，PID处理措施主要包括以下几点：
-根据系统特性及控制要求，合理选择和整定PID参数；
-采用自动整定算法或者经验法进行参数整定；
-可根据需要采取PI、PD或者其它复合控制策略；
-在复杂工况下，可能还需要考虑抗积分饱和、抗微分干扰等措施；
-对于非线性、时变、大滞后等特殊系统，可能需要采用更为复杂的控制策略，如模糊PID、自适应PID等。
第16讲_PID指令与模拟量控制
/R 32000.0, AC0
//使累加器中的数值标准化
+R 0, AC0
//加偏移量0
MOVR AC0, VD100
//将标准化数值写入PID回路参数表中
四、PID回路输出转换为成比例的整数
程序执行后，PID回路输出0.0～1.0之间的标准化实数数值，必须
被转换成16位成比例整数数值，才能驱动模拟输出。
典型的PID算法包括三项：比例项、积分项和微分项。即： 输出=比例项+积分项+微分项 计算
比例项Kc×（SPn-PVn） 积分项Kc×（Ts/Ti）×（SPn-PVn）+Mx 微分项Kc×（Td/Ts）×（PVn-1-PVn）
二、PID控制回路选项
常用的控制回路有PI、PID。 （1）如果不需要积分回路（即在PID计算中无“I”），则应将积分 时间Ti设为无限大。由于积分项Mx的初始值，虽然没有积分运算，积 分项的数值也可能不为零。 （2）如果不需要微分运算（即在PID计算中无“D”），则应将微分 时间Td设定为0.0。
1. PIC指令编程
PID指令来编程
2．指令向导编程 先指令向导生成，再编写程序。
控制方法： 对恒温箱进行恒温控制，要对温度值进行PID调节。PID运算的结 果去控制接通电加热器或制冷风扇，但由于电加热器或制冷风扇只能为 ON或OFF，不能接受模拟量调节，故采用“占空比”的调节方法。 温度传感器检测到的温度值送入PLC后，若经PID指令运算得到 一个0～1的实数，把该实数按比例换算成一个0～100的整数，把该整 数作为一个范围为0～10s的时间t。设计一个周期为10s的脉冲，脉冲宽 度为t，把该脉冲加给电加热器或风扇，即可控制温度。
PID回路输出成比例实数数值=（PID回路输出标准化实数值-偏移量）×取值范围
PID算法的通俗讲解及调节口诀
PID算法的通俗讲解及调节口诀PID算法是一种常用的控制算法，它可以帮助我们将实际测量值与期望值进行比较，并根据比较结果进行相应的控制。
PID算法由三个部分组成，分别是比例控制（P）、积分控制（I）和微分控制（D）。
在实际应用中，我们可以根据实际情况来调节PID算法的参数，以实现更准确的控制效果。
比例控制（P）是PID算法的核心部分之一，它根据误差的大小来调整输出量。
具体来说，比例控制会将误差与一个常数进行相乘，然后输出到系统中。
当误差较大时，输出量也会较大，从而加快系统的响应速度；当误差较小时，输出量也会较小，从而减小系统的超调量。
积分控制（I）是为了解决系统存在的稳态误差而引入的，它通过对误差的累加来调整输出量。
具体来说，积分控制会将误差乘以一个常数，并加到一个累加器中，然后输出到系统中。
通过积分控制，系统可以在长时间内逐渐减小误差，从而达到期望值。
微分控制（D）是为了解决系统存在的超调问题而引入的，它通过对误差的变化率进行调整。
具体来说，微分控制会将误差的变化率与一个常数进行相乘，并输出到系统中。
通过微分控制，系统可以在误差大幅度变化时降低输出量的变化速度，从而减小超调量。
除了PID算法的三个部分，还需要根据实际情况来调节PID算法的参数，以实现更准确的控制效果。
调节PID算法的口诀有三个重要的方面：1.比例项（P项）的调节：-当P项过大时，系统容易产生超调，并且响应速度较快，但稳定性较差；-当P项过小时，系统的响应速度较慢，并且稳态误差较大；-因此，需要通过改变P项的大小来调节系统的超调量和响应速度。
2.积分项（I项）的调节：-当I项过大时，系统容易产生超调，并且响应速度较慢；-当I项过小时，系统的稳态误差较大；-因此，需要通过改变I项的大小来调节系统的超调量和稳态误差。
3.微分项（D项）的调节：-当D项过大时，系统容易产生振荡，并且响应速度较快；-当D项过小时，系统的超调量较大；-因此，需要通过改变D项的大小来调节系统的振荡情况和超调量。
S7-200PLC PID和模拟量
S7-200PLC 模拟量处理&PID汇总该资料分为两部分，上半部分主要讲了模拟量模块的信号处理和接线方式。
下半部分主要讲了PID 参数功能汇总和注意事项，以及某些问题的解决方法。
可根据需要看自己需要的那部分资料。
模拟量模块接线和数据处理。
EM235 是最常用的模拟量扩展模块，它实现了4 路模拟量输入和1 路模拟量输出功能。
模拟量扩展模块的接线方法，对于电压信号，按正、负极直接接入X＋和X－；对于电流信号，将RX 和X＋短接后接入电流输入信号的“＋”端；未连接传感器的通道要将X＋和X－短接。
对于某一模块，只能将输入端同时设置为一种量程和格式，即相同的输入量程和分辩率。
224XP自带2路模拟量输入和1路模拟量输出。
224XP模拟量部分的共6个端子，分别是模拟量输出的M、I、V和模拟量输入的M、A+、B+。
输出的M与电源的M等电位，V对M输出0-10VDC，I对M输出0-20mA。
但V、I只能使用其一，不能同时使用。
输入的A+对M，B+对M都是输入0-10VDC，两路模拟量输入共用1个M 端子；对应AIW0、AIW2的值是0-320000－－10V电压信号和4－－20mA电流信号举一例：如下图：模拟电压输入（电流输入、输出与电压接线相似）模拟电压输出224XP没有电流输入端子。
如果要输入电流0-20（或4-20）mA，要并联1个电阻，将电流输入转换成电输入。
/CPU 224XP分两种，一是：CPU 224XP DC/DC/DC ；二是：CPU 224XP AC/DC/继电器模拟量都是：2输入1输出。
模拟量输入类型：单端输入；电压范围：±10V ；数据字格式，满量程：- 32,000 至+ 32,000模拟量输入接线端子是：M, A+, B+解释如下：第一个模拟量输入：M与A+之间仅可以输入电压，不可输入电流，可以是正电压，也可以是负电压，两端之间电压不是20伏，可以是正10伏，也可以是负10伏。
模拟量采集的一般方法
模拟量采集的⼀般⽅法
随着我国⼯业⽔平的提.氰，⼯业现场的测量控制越来越吸要，测量的精度，数据的稳定性等指标均有了较⼤的提⾼。
⼀个良好的数据采集卡能够为复杂环境下的数据采集带来很多便利。
的⼀般⽅法
在⼯中⽣产过程中，被测参数，如温度、流量、JI之⼒、液位、速度等都是连续变化的量，称为模拟量。
⽽单⽚机处理的数据只能是数字量，所以数拟在进⼊单⽚机之前，必须把模拟量转换成数字量(也即A/D转换)。
需要⽤到的主要器件有:多路开关、采样保持器、A/D转换器等，其中A/D转换器是核⼼部件。
A/D转换器的种类很多，就位数来分，有8位、10位、12位等，位数越⾼，其分辨率也越⾼，但价格也越贵。
就结构⽽⾔，有⽺⼀的A/D转换器(如ADC0801. AD673等)，有内含多路开关的A/D转换器(如ADC0809. ADC0816均带多路开关)。
随着⼤规模集成电路的发展，⼜⽣产出多功能A/D转换芯⽚，AD363就是它的⼀种典型芯⽚。
其内部具有16路多路开关、数据放⼤器、采样保持器及12位A/D转换器，其⽊⾝就⼰构成⼀个完整的数据采集系统。
近年来，随着微型计算机的⼤量使⽤，出现了许多物美价廉的A/D转换器。
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模拟量采集和进行相应的PID处理时，比较常见的思路是：
一：先将采集到的模拟量值（如通道为AIW0) 右移三位后，付给一个寄存器（如高数计数寄存器AC0）；
二：将寄存器里的数值先转化为双整数DI，再转化为实数R；
三：将转换为实数的数值除以32000，得到一个0～1.0之间的数值；
四：如果要进行PID运算，可直接将介于0～1.0之间的数值直接付给PID控制回路单元寄存器的过程值寄存器（如VD100）
五：将PID计算控制输出值M乘以32000.0，再转换为整数输出。
模拟量到数字量转换器的12位读数是左对齐的。
最高位是符号位，也就是说最低的3位是没有用的，始终为000，所以为了得到真正的模拟量值需要右移3位；
2.赋值给PID运算的一定是0-1之间的数，举个例子说：
一个水房要保持一定的水位，输入反馈为水池底部的一个压力传感器，输出装置为一个阀门开关0-270开度，假定阀门的另一端一直有水，这样就组成一个简单的PID回路：
【输入反馈】压力传感器【0-10Bar，4-20mA】
【输出】阀门【0-270度，1-10V 】
【设定值】要求水深5米
通过上述可以看出来，输入反馈，输出，设定值单位都不一样，如何解决呢？
PID里是这样解决的：将输入反馈，输出，设定值都除以他们的最大范围，得到一个0-1之间的数，需要输出的时候再将0-1之间的数乘以最大范围就可以了
当然上述的设定值与反馈值不是一个单位，需要将设定值5米转换成相应的Bar单位如3.5Bar，将3.5Bar/最大压力10Bar=0.35 这就是设定值。