PID恒压控制
基于pid控制的恒压气腹机系统的设计与实现
基于pid控制的恒压气腹机系统的设计与实现恒压气腹机是一种用于医疗器械操作的设备，能够在手术过程中实现对患者腔内压力的精确控制，以确保手术操作的安全和顺利进行。
基于PID控制的恒压气腹机系统能够更加精确地控制气体进出和压力调节，使得患者体内的气压能够稳定在医疗操作所需的压力范围内，从而减少手术风险，并且提高手术操作的成功率。
一、系统结构设计1.传感器模块：传感器模块用于监测气体进出口的压力变化，并将实时数据传输给控制器，以便控制器进行实时调节。
常用的有压力传感器和流量传感器。
2.控制器模块：控制器模块是整个系统的核心部件，用于对传感器采集到的数据进行处理，并根据设定的控制算法来控制气体进出口的阀门，以维持恒定的内压。
3.执行器模块：执行器模块根据控制器的指令，控制气体进出口的阀门开闭，从而实现恒压气腹机系统的压力调节。
二、 PID控制算法PID控制算法是一种经典的控制算法，包括比例控制（P）、积分控制（I）和微分控制（D）三个部分。
通过调节这三个部分的参数，可以实现对系统的精确控制，并且能够适应不同的工作环境和参数变化。
在恒压气腹机系统中，PID控制算法能够根据传感器模块采集到的实时压力数据，通过控制器模块对气体进出口的阀门进行调节，以确保系统内压能够稳定在设定的压力范围内。
PID算法的具体参数设置需要根据实际情况进行调整，以达到最佳的控制效果。
三、系统实现1.硬件设计：恒压气腹机系统的硬件设计需要选择高精度的传感器模块和稳定可靠的执行器模块，以及高性能的控制器模块。
传感器模块通常选择可靠性高、精度高的压力传感器和流量传感器；执行器模块通常选择电磁阀门或气动执行器；控制器模块通常选择高性能的单片机或者工控机。
2.软件设计：恒压气腹机系统的软件设计需要编写控制算法和人机界面，其中控制算法需要根据PID控制算法进行设计和调试，以确保系统能够实现精确的压力控制；人机界面需要设计直观友好的操作界面，以便用户能够方便地对系统进行操作和监控。
基于PLC的PID控制变频恒压供水系统
基于PLC的PID控制变频恒压供水系统摘要基于PLC的PID控制的变频恒压控制是现代供水控制系统的主要方式，利用PLC（可编程控制器）、PID调节器、压力检测传感器、压力变送器、电气控制设备、变频器及水泵机组组成闭环控制系统，使供水管网压力保持恒定。
关键词PLC；PID控制；变频器；闭环控制在实际生产生活中，用户用水的多少是经常变动的，因此供水不足或供水过剩的情况时有发生。
而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上，即用水多而供水少，则压力低；用水少而供水多，则压力过大。
因此，保持供水压力的恒定，可使供水和用水之间保持平衡，即用水多时供水也多，用水少时供水也少，从而提高了供水的质量。
恒压供水是指在供水网中用水量变化时，出水口压力保持恒定不变的供水方式。
1恒压供水的基本原理1.1变频恒压供水系统的组成及原理变频恒压供水系统压力控制主要有PID调节器、变频器、水泵、压力传感器和变送器、PLC可编程控制器等组成。
变频恒压供水系统压力控制系统原理框图如图1所示，用PID调节器和变频器构成闭环系统控制，可以提高供水压力的控制精度，改善控制系统的动态响应。
图1变频恒压供水系统压力控制系统原理框图系统工作时，先启动主水泵，管网水压达到设定值，变频器的输出稳定在某数值上。
而当用水量增加，水压降低时，压力变送器SP将该信号实时送入比较器与给定压力H比较，其差值输入PID控制器，PID的输出量作为控制变频器的转差给定输入，从而控制电动机的转速上升，水压力恢复到给定值，保持供水系统中管网中压力的恒定。
变频恒压供水系统压力控制原理如下：1）用水量增加，压力下降，压力变送器输出降低，PID输出上升，变频器频率增大，电机（M）转速升高，水泵流量增大，压力上升。
2）用水量减少，压力上升，压力变送器输出增大，PID输出降低，变频器频率下降，电机（M）转速降低，水泵流量减小，压力下降。
如果用水量增加很多，主泵达到最大流量仍不能使管网水压达到设定值，将自动启动备用泵；反之，当用水量减少时，可自动切断备用泵。
高压氨水泵PID恒压控制改造
Ｐ Ｃ控制设备兼容 ， Ｌ 具有数据通讯互 锁 、 数据采集 、 程
序上装／ 下载 、 在线调试 与监控 等功能 。Ｐ Ｃ硬件通过 Ｌ ＭＢ 网络 ，接人 焦 化现 场 控制 网 。 控制 软 件 采用 ＋ Ｃ ｎｅ ｔ ｏｃｐ 软件， 上位监控软件采用亚控组态 王软件 。
在实 际生产 过程 中 ，受焦 炉 间断性生 产特性 影
响 。 需氨水 压力较 额定 压力低 ， 力靠 手 动调节 进 所 压 出 口阀 门开度 控制 ，造 成 阀门长期 处于开 度不 足状
约了电能 ， 降低 了能耗 ， 长了设 备寿命 。 延
３ 存在的问题
随着公 司技术装 备技 术水平 的快 速发展 和节 能 环保 的客 观要求 ， 系统存 在 问题 １渐突 出 ， ３ 主要表 现
滑调节 。
３２ 参 数设定 与调整 困难 ， ． 上下 限需 有一定 的 区间。
系统利用 １５ 型压力变送器 ，将 上升管氨水 压 １１ 力信号经信号处理器送 到变频 器 ， 实现上升管氨水压 力一 压力变 送器一变频 器一高压 氨 水泵 的 闭环 自动 调节 。选用 的 Ｐ Ｃ及 Ａ Ｄ转 换器 为 三菱 公 司 Ｆ ２ Ｌ ／ Ｘ—
４ 方案设计及设备选型
４１ 方 案 设 计 ．
４３１ Ｐ Ｃ选 型 及 组 态 ． Ｌ ．
４１ 采用连续控制 ．１ ．
连续控制 流程可解 决原 系统 阶跃式控制 所造 成 的电机转速不平滑 问题 ， 实现 电机转速在一定 范围内
选用莫迪康 Ｍ ｍ ｎｕ ｏ ｅｔｍ系列控制设备 ，由基板 、
频繁切换 ， 压力极 不稳定 ， 加大 电机 运行噪音 ， 电机易
发热 。 电机运行不利 。 对 ３ 在 运行 中控制参 数不能修 改 ，设 备运行参 数无 ． ３ 法 自动记录 。
运用PID与变频器实现恒压供水控制方案
运用PID与变频器实现恒压供水控制方案2008-01-20 19:58一：PID概念1. PID解释：即由比例（Proportion）+积分（Integral）+微分（Differential coefficient）组合而成。
2. 比例P控制：调节量按误差成比例输出，纯比例时误差不会为零。
即一对一的对应关系。
3. 积分I控制：调节量按误差的积分输出，误差为零时，输出恒定。
既有一定的延迟。
4. 微分D控制：调节量按误差的微分输出，误差突变时，能及时控制。
既快速反应。
5. PI控制动作：所谓PI控制就是将比例控制P和积分控制I结合起来，根据偏差及时间变化，产生一个操作变量。
二：运用PI控制系统方框图运用于PID可实现压力负反馈单闭环控制。
控制理论与算法。
1. PID配合变频器与压力传感器实现单泵闭环恒压供水控制系统。
2. 通常压力传感器分电流型与电压型两种。
PID有内置变频器与单独的外置两种。
三：设定任何一个控制系统都需要经过反复地调试后方可达到最佳性能，没有调试的系统是不能工作或不能良好地运行。
下面举例AMB-G7系列单泵恒压供水调试方法。
A. 首先必须知道控制对象的参数。
对象特征、需要的最大供水压力、需要给定用户的恒定压力、供水最小压力、上限压力、下限压力等。
B. 假设对一小区进行恒压供水改造，其要求管道最大供水压力为（A）11Kpa ，对应传感器输出电流为20mA , 要求最小供水压力为（B）1Kpa,对应输出的电流为4mA , 用户要求恒定的供水压力为（C）5Kpa 。
根据以上三个参数可以确定PID的设定值，既：（必须保证在最大供水压力时对应于压力传感器电流输出最大，反之亦然，可求出用户要求供水压力时的传感器电流）C. 传感器给定电流（Iset）正比于用户所需的恒定供水压力。
(假设压力传感器输出电流为4~20mA)既：Iset/(Imax-Imin)=C/(A-B)→Iset/(20mA-4mA)=5/(11-1)→Iset/16=5/10→Iset=16*0.5=8mA(5 0%电流)其中Imax=最大电流 Imin=最小电流 Iset=需要给定的电流值D. 而G7系列F84设定电压也正比与设定电流。
恒压供水变频PID控制
项目6 恒压供水变频PID控制
3.2.1变频器内置PID原理
PID调节是过程控制中应用得十分普遍的一种控 制方式，它是使控制系统的被控物理量能够迅速 而准确地无限接近于控制目标的基本手段，在温 度控制中也是如此。正由于PID功能用途广泛、 使用灵活，使得现在变频器的功能大都集成了 PID，简称“内置PID”，使用中只需设定6个参数 （Kp， Ti和Td）即可。但并不一定需要全部，可 以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必 不可少的。
图3.24所示为电位器旋钮刻度盘，它与多圈电位 器Rp配套使用，尤其适合需要设定指示的场合使 用。在本项目中，采用温度设定0-40℃来说，非 常适合，只要按照刻度盘的旋转就能清楚地知道 需要设定的温度值。
图3.24 电位器旋钮刻度盘
项目6 恒压供水变频PID控制
习题3. 1
根据本项目的知识讲座和技能训练，并结合网络 搜索来回答以下问题： （1）简述PID的定义。 （2）A700变频器使用PID控制需要接哪些线？设定 哪些参数？ （3）正负作用对于控制效果来说有何区别？ （4）温度传感器的选型对于温度变频控制来说有什 么要求？ （5）风机节能的原理是什么？
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项目6 恒压供水变频PID控制
3.温度传感器相关仪表
由于热点偶或热电阻都不能输出变频器所能接受 的0~10V或4~20mA信号，而且本项目要求能够 显示实时温度数据，因此，必须再增加一个温度 传感器的相关仪表。
项目6 恒压供水变频PID控制
图3.11 国产XMZ60X系列智能仪表
图3.17 温度负作用
图3.18 温度正作用
项目6 恒压供水变频PID控制
温度偏差与变频器输出频率之间的关系如 表3.5所示。
用三菱PLC-FX2N与F940的PID控制恒压供水
一．控制的要求：〔1〕有两台水泵，按设计要求一台运行，一台备用，自动运行时泵运行累计100H轮换一次，手动时不切换；〔2〕两台水泵分别由M1、M2电动机拖动，电动机同步转速为3000转/min，由KM1、KM2控制；〔3〕切换后起动和停电后起动须5s报警，运行异常可自动切换到备用泵，并报警；〔4〕采用PLC的PID调节指令〔5〕变频器〔使用三菱FR-A540〕采用PLC的特殊功能单元FX0N-3A的模拟输出，调节电动机的转速；〔6〕水压在0～10kg可调，通过触摸屏〔使用三菱F940〕输入调节；〔7〕触摸屏可以显示设定水压、实际水压、水泵的运行时间、转速、报警信号等；〔8〕变频器的其余参数自行设定。
二.软件的设计：1．I/O分配〔1〕触摸屏输入，M500：自动起动；M100：手动1号泵；M101：手动2号泵；M102：停顿；M103：运行时间复位；M104：去除报警；D300：水压设定。
〔2〕触摸屏输出，Y0：1号泵运行指示；Y1：2号泵运行指示，T20：1号泵故障；T21：2号泵故障；D101：当前水压；D502：泵累计运行的时间；D102：电动机的转速。
〔3〕PLC输入，X1：1号泵水流开关；X2：2号泵水流开关；X3：过压保护。
〔4〕PLC输出，Y1：KM1；Y2：KM2；Y4：报警器；10：变频器STF。
2．触摸屏画面设：根据控制要求及I/O分配，按下列图1-1制作触摸屏画面。
〔三菱F940触摸屏的画面制作图1-1〕3．PLC的程序：(1).根据控制要求，PLC程序如下列图2-1，3-1所示。
〔PLCFX2N-48MR的程序梯形图图2-1〕〔PLCFX2N-48MR的程序梯形图图3-1〕(2).PLC的关键性程序构造简述:PLC得电后,通过程序把模块中的摸拟量压力信号转化成压力数字量(D160),将压力的数据存放器D160的值除以25以校正压力的实际值(由特殊功能模拟模块FX0N-3A的资料可知:因0—10kg对应的是数值是0—250,所以压力与数值的关系是1:25)。
V20-变频器PID-控制恒压供水操作指南
V20-变频器PID-控制恒压供水操作指南1.硬件接线西门子基本型变频器SINAMICS V20 可应用于恒压供水系统，本文提供具体的接线及简单操作流程。
通过BOP设置固定的压力目标值，使用4~20mA管道压力反馈仪表构成的PID控制恒压供水系统的接线如下图所示：图1-1.V20变频器用于恒压供水典型接线2调试步骤2.1 工厂复位当调试变频器时，建议执行工厂复位操作：P0010 = 30P0970 = 1(显示50? 时按下OK按钮选择输入频率，直接转至P304进入快速调试。
)2.2 快速调试表2-1 快速调试参数操作流程参数功能设置P0003 访问级别=3 （专家级）P0010 调试参数= 1 （快速调试）P0100 50 / 60 Hz 频率选择根据需要设置参数值：=0: 欧洲[kW] ，50 Hz （工厂缺省值）=1: 北美[hp] ，60 HzP0304[0] 电机额定电压[V] 范围：10 (2000)说明：输入的铭牌数据必须与电机接线（星形/ 三角形）一致P0305[0] 电机额定电流[A] 范围：0.01 (10000)说明：输入的铭牌数据必须与电机接线（星形/ 三角形）一致P0307[0] 电机额定功率[kW / hp] 范围：0.01 ... 2000.0说明：如P0100 = 0 或2 ，电机功率单位为[kW]如P0100 = 1 ，电机功率单位为[hp]P0308[0] 电机额定功率因数（cosφ ）范围：0.000 ... 1.000说明：此参数仅当P0100 = 0 或 2 时可见P0309[0] 电机额定效率[%] 范围：0.0 ... 99.9说明：仅当P0100 = 1 时可见此参数设为0 时内部计算其值。
P0310[0] 电机额定频率[Hz] 范围：12.00 ... 599.00P0311[0] 电机额定转速[RPM] 范围：0 (40000)P0314[0] 电机极对数设置为0时内部计算其值。
一种基于变频器PID功能的PLC控制恒压供水系统
PID PLC1.前言恒压供水系统是目前市场上运用最为广泛的供水系统之一。
变频器PID 控制系统是整个恒压供水系统的控制核心。
通过PLC (可编程逻辑控制器)对整个系统进行可靠的控制，不仅提高了水压的稳定性，同时也提高了系统运行效率，降低了能源消耗。
2. 恒压供水系统概述恒压供水系统是指在不同供水流率和负荷状态下，系统所维持的压力都是恒定的。
相比较其他常见的供水系统，恒压供水系统可以满足一些特殊的供水需求，比如公寓、办公楼、酒店、医院等高层建筑物的供水。
恒压供水系统一般可以分为两类：一类是调速泵房恒压供水系统，另一类是变频器恒压供水系统。
调速泵房恒压供水系统采用调速泵进行水压控制，系统通过加减泵数来维持恒定的工作水压。
这种方式适合较小规模的恒压供水系统。
变频器恒压供水系统则采用变频器控制泵的转速，通过控制水泵的转速来保持一定的供水压力。
对于大规模的高楼、大型公共建筑物等供水系统，采用变频器恒压供水系统更为常见。
3. 变频器PID 功能PID 控制是一种最广泛应用的控制方法之一，在变频器控制系统中，同样可以采用PID 控制算法来控制水泵的输出，实现恒压供水系统的控制。
PID 控制器的核心算法为比例(P)、积分(I)和微分(D)三部分，分别调节系统的稳定性、抗干扰性和响应速度。
在恒压供水系统中，通过调整PID 控制器的参数，可以实现快速反馈，实时调整水泵的输出，保持系统稳定性。
4. PLC 控制恒压供水系统PLC 是一种专门用于工业自动化的可编程电子控制器。
PLC 芯片可以通过编程实现对数字信号的处理、控制逻辑、数据存储和通信等功能。
在恒压供水系统中，PLC 的主要任务是控制变频器PID 控制器的输入和输出，采集水泵和供水系统的运行数据。
PLC 控制系统的核心模块为CPU (核心处理单元)和I/O 模块(输入输出模块)。
对于PLC 恒压供水系统的实现，可以通过编写PLC 程序来实现PID 控制器的参数调整、水泵的开关控制、水压监测和数据传输等任务。
紫日变频器ZVF300系列PID恒压供水控制中使用AVI
紫日变频器ZVF300系列PID恒压供水控制中使用AVI 用户要求：面板给定设定压力，远传压力表作为反馈信号，外部按钮启动。
要求压力为,当压力高于时变频器减速，频率到达后如果压力还高于变频器自动停止；当压力下降到时变频器自动启动。
压力表量程为～,如果变频器故障可手动工频运行。
设置如下：
● —运行通道来源选择：设定为1—外部端子控制；
● —主频率通道来源选择：设定为5—PID控制；
● —运行频率下限：设定为；
● —输入端子X1功能选择：设定为1—正转；
● —输入端子X2功能选择：设定为7—外部复位输入；
● —PID给定值来源选择：设定为0—键盘设定；
● —PID给定值：设定为%—键盘设定压力；
● —PID反馈值来源选择：设定为0—选择外部电压反馈；
● —PID输出特性选择：设定为0—选择正反馈；
● —比例增益Kp：这里不作调整；
● —积分时间常数Ti：这里不作调整；
● —微分时间常数Td：这里不作调整；
● —采样周期：无须修改；
● —偏差极限：这里不作调整；
● —反馈断线检测时间：；
● —反馈增益：按实际来校正反馈值与压力表的误差，这里不作调整；
● —苏醒阀值：%；
● —苏醒阀值检出时间：按实际要求设定，这里不作调整；
● —睡眠阀值：%；
● —睡眠阀值检出时间：按实际要求设定，这里不作调整；
以上是根据例子要求所改的参数，用户在使用PID功能时，要根据自己的实际情况进行修改，以便达到控制要求。
的计算方法：
=1÷压力表量程×要求的设定压力×100%。
恒压供水变频PID控制
通过对比手动整定和自整定后的系统性能，评估参数自整定技术的效 果。
05
实际应用案例分析
某高层建筑恒压供水系统改造案例
01
02
03
原系统问题
高层建筑原供水系统存在 水压不稳定、能耗高等问 题。
改造方案
采用恒压供水变频PID控 制技术，根据实际需求调 节水泵转速，保持恒定的 出水压力。
执行机构
接收控制器的控制信号，驱动水泵的电机实现调速运行，从而调节供水管道的 压力。常见的执行机构有变频器、软启动器等。
03
变频PID控制器设计
控制器结构选择
基于PLC的PID控制器
01
利用可编程逻辑控制器（PLC）实现PID控制算法，具有灵活性
和可扩展性。
基于单片机的PID控制器
02
以单片机为核心，通过编程实现PID控制功能，成本较低，适用
衰减曲线法
在闭环控制系统中，将比例度从大到小逐渐改变，直到系统出现4:1或10:1的衰减曲线， 记录此时的比例度和振荡周期，根据经验公式计算出PID参数。
抗干扰措施及稳定性分析
硬件滤波
软件滤波
在输入端采用硬件滤波器对信号进行预处 理，消除高频噪声干扰。
通过编程实现数字滤波算法，如滑动平均 滤波、中位值滤波等，进一步提高信号质 量。
恒压供水变频PID控制
汇报人：XX
contents
目录
• 引言 • 恒压供水系统组成及工作原理 • 变频PID控制器设计 • 系统性能评价与优化 • 实际应用案例分析 • 总结与展望
01
引言
背景与意义
供水系统是城市基础设施的重要组成部分，恒压供水对于保障居民生活和工业生产 具有重要意义。
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PID恒压控制
第一次用s7300做PID控制，现在还没有头绪,要做供水恒压控制，根据压力变送器的反馈，来控制变频器的频率，让输水压力保持在设定的范围内，应该怎么开始做呢，请指导下。
问题补充：
PID必须得使用FC105吗？看到说PID输出后还得用FC106，必须得这么做吗？
最佳答案
根据你的要求，下面简单谈谈具体的思路，需要在周期性中断组织块OB35中调用PID纯软件控制器FB41（CONT_C),它用于连续控制：
当设定具体的压力值，压力变送器将压力传感器的非电量信号转换为标准的如直流电流信号4-20mA，作为模拟量输人模块的输入信号，选择CPU314C-2DP，因为其本身自带模拟量输人/输出（AI5/AO2，自带5个模拟量输人，2个模拟量输出），经过该模拟量输人转换为数字化的模拟量信号（范围为0-27648），如PIW3；
在OB1中调用规范化功能FC105将模拟量输人量PIW3（0-27648，整形值）作为FC105的输入参数IN，可以规定
上下限值（可以是百分比，下限LO_LIM为0，上限HI_LIM 为100），其输出参数OUT（浮点格式值）送到过程变量输入中，如作为OB35中调用FB41中背景数据块数据双字值如DB1.DBD10，去作为FB41的浮点格式的过程变量输入参数PV_IN
经过FB41的PID运算后的输出参数LMN_PER（I/O格式的PID输出，其保存在背景数据块DB1.DBW76），利用MOVE指令将DB1.DBW76传送到S7-300PLC（如CPU314C-2DP）自带模拟量输出PQW3中，作为一个电压输出信号（如0-10V），可以在SIMATIC管理器中打开CPU314C-2DP的硬件组态界面，设定模拟量输人量和输出量测量范围为0-10VDC）送到变频器，控制变频器的频率。
选择CPU314C-2DP比较简单，由于其自带AI5/AO2，无须模拟量输人模块和模拟量输出模块，可以在CPU的硬件属性中设定输入和输出范围，设定和编程比较方便。
一般在OB1中编程，调用FC105，以及将FB41的输出利用MOVE指令传送给模拟量输出PQW3，去控制变流器。
在OB35中调用PID连续控制器FB41，默认0.1s作一次PID 运算（当然你也可以在CPU属性界面设定OB35的时间），实行连续控制，实行供水恒压控制。
可以参考下列文档《用Step7中SFB41/FB41、SFB42/FB42、SFB43/FB43实现PID控制》
/download/Html/download.aspx? DownloadID=1231&TreeID=8&URL=/Download/Upload/AS/a pplication/A0018.pdf。