其梯形图格式为
这里TBL——PID控制参数存储区的开始字节地址,这参数区共36个字节,存9个参数,包括程序变量、设置点、输出、增益、采样时间、整数时间(重设)、导出时间(速率)以及整数和(偏差)的当前值及先前值,详细含义见表3-12;
LOOP——为PID回路编号,可在0~7间取值,在一个程序不能用相同编号,这意味着在一个S7-200的程序中,PID指令最多只能用8次,但此指令也可在子程序、中断程序中执行;
EN、ENO——西门子PLC指令调用输入、输出机制。输入端EN逻辑条件ON,则执行本指令,OFF不执行;本指令正确执行,则输出ENO ON,否则,OFF。
表3-12 S7-200 PID指令参数区含义
西门子给出的PID计算公式为
Mn=MPn+MIn+MDn
输出=比例项+积分项+微分项
式中 Mn——第n采样时刻的计算值;
MPn——第n采样时刻的比例项值;
MIn——第n采样时刻的积分项值;
MDn——第n采样时刻的微分项值。
而
MPn=Kc∗(SPn-PVn)
式中 Kc——增益;
SPn——第n采样时刻的给定值;
PVn——第n采样时刻的过程变量值。
而
MIn=Kc∗Ts/Ti∗(SPn·PVn)+MX(www.daowen.com)
式中 Kc——增益;
Ts——采样时间间隔;
Ti——积分时间;
SPn——第n采样时刻的给定值;
PVn——第n采样时刻的过程值;
MX——第n-1采样时刻的积分项(积分项前值)(也称积分和或偏置)。
积分和(MX)是所有积分项前值之和。在每次计算出MIn之后,都要用MIn去更新MX。其中MIn可以被调整或限定。MX的初值通常在第一次计算输出以前被设置为Minitial(初值)。积分项还包括其他几个常数;增益(Kc),采样时间间隔(Ts)和积分时间(Ti)。其中采样时间是重新计算输出的时间间隔,而积分时间控制积分项在整个输出结果中影响的大小。
MDn=Kc∗Td/Ts∗[(SPn-PVn)-(SPn-1-PVn-1)]
为了避免给定值变化的微分作用而引起的跳变,假定给定值不变(SPn=SPn-1)。这样,可以用过程变量的变化替代偏差的变化,计算式可改进为
MDn=Kc∗Td/Ts∗(PVn-1-PVn)
式中 Kc——回路增益;
Ts——回路采样时间;
Td——微分时间;
SPn——第n采样时刻的给定值;
SPn-1——第n-1采样时刻的给定值;
PVn——第n采样时刻的过程变量值;
PVn-1——第n-1采样时刻的过程变量值。
为了下一次计算微分项值,必须保存过程变量,而不是偏差。在第一采样时刻。初始化为
PVn-1=PVn
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