PI控制器

LOGO! PI 比例积分控制器

PID 控制是目前工业过程中应用最为广泛的闭环控制方式。控制器通过传感器对被控对象采样从而获得过程值的反馈，与设定值的差值经过计算得到输出结果调整执行器，以达到减小过程值与设定值之间偏差的目的。如下图所示：

LOGO！支持P比例作用控制器和I积分作用控制器。 这两种控制器可以单独使用，也可以组合使用。(暂时不支持D微分控制）

打开LOGO! comfort软件，在模拟量组内拖出PI控制器指令到编程区域中。(如图.1)

图.1 PI控制功能块调用

PI功能块介绍

表.1 功能块各管脚说明

参数 SP 和 Mq
设定值 SP 以及 Mq 数值可以由另外一种已经编程的功能来提供。 可以使用以下功能的实际值：
● 模拟量比较器 （实际值 Ax - Ay）
● 模拟量阈值触发器（实际值 Ax）
● 模拟量放大器 (实际值 Ax）
● 模拟量多路复用器 (实际值 AQ）
● 模拟量斜坡函数发生器 (实际值 AQ）
● 算术指令 （实际值 AQ）
● 增/减计数器 (实际值 Cnt）
● 模拟量滤波器 (实际值 AQ）
● 平均值 (实际值 AQ）
● 最大值/最小值 (（实际值 AQ）
● 接通延迟 （当前时间 Ta）
● 断开延迟 (当前时间 Ta）
● 接通/断开延迟 (当前时间 Ta）
● 有保持的接通延迟 (当前时间 Ta）
● 脉宽触发继电器（单脉冲输出）（当前时间 Ta）
● 边缘触发的脉冲继电器 （当前时间 Ta）
● 异步脉冲发生器 (当前时间 Ta）
● 楼梯照明开关 （当前时间 Ta）
● 多功能开关 （当前时间 Ta）
● 秒表 （实际值 AQ）
● PI 控制器（实际值 AQ）
● 阈值触发器 （实际值 Fre）

以下案例采用算术指令的实际值来实现

双击打开该功能块，（如图.2）

图.2 PI内部参数设置

a.选择传感器的类型（0~10V电压，0~20mA电流，4~20mA电流，PT100)

b.设定传感器的量程，注意：（这里只需要设定最大值或者最小值，修改完成后，增益和偏置值自动计算填写）

c.PI控制的设定值，可以直接在此菜单内设置或者通过引用功能实现 （以下案例采用算术指令的实际值来实现）

d.PI控制的手动输出值，可以直接在此菜单内设置或者通过引用功能实现

e.设定PI参数：可以选择预定义参数或者用户自定义参数。（图.3)

图.3 预定义参数选择

• 控制器放大倍数KC：增益参数P
• 积分时间TI : （）min分钟 ，（）s秒
• PI控制器的调节方向：正向、反向

f.设定参数在文本显示器中的小数点位数（参考以下案例）

PI时序图

AQ 变化的性质、方式和速度取决于参数 KC 和 TI。 因此，图中的 AQ 曲线就是一个很好的说明。 控制作用是连续的；因此该图只描述了其中一部分。(图.4)

图.4 PI控制时序图

1. 干扰会导致 PV 下降，当 Dir 的方向为向上时，AQ 会增加，直至 PV 再次与 SP 一致。

2. 干扰会导致 PV 下降，当 Dir 的方向为向下时，AQ 会降低，直至 PV 再次与 SP 一致。（不能在功能运行时改变方向（Dir）。 此处显示的改变仅为了说明。）

3. 当通过输入 R 将 AQ 置位为 0 时，PV 将更改。 这是因为 PV 增加，由于 Dir = 向上而导致 AQ 下降。

PI功能说明：

A/M设定：如果输入 A/M 置位为 0，则该特殊功能会通过您用参数 Mq 设置的值发布输出 AQ。

               如果输入 A/M 置位为 1，则启动自动模式。 当积分和数值 Mq 被采用时，控制器功能开始计算。

更新值 PV 进行计算的常用公式：
    更新值 PV= (PV • 增益) + 偏移
    如果更新值 PV = SP，则该特殊功能不会更改 AQ 的值。

Dir = 向上(+) (时序图编号 1 和 3。)
    如果更新值 PV > SP，则该特殊功能会减小 AQ 的值。
    如果更新值 PV < SP，则该特殊功能会增加 AQ 的值。

Dir = 向下(-) (时序图编号 2。)
     如果更新值 PV > SP，则该特殊功能会增加 AQ 的值。
     如果更新值 PV < SP，则该特殊功能会减小 AQ 的值。

受到干扰时，AQ 会继续增增/减少，直至更新值 PV 再次与 SP 一致。 AQ 变化的速度取决于参数 KC 和 TI。

如果输入 PV 大于参数 Max，则更新值 PV 设置为 Max 的值。如果 PV 小于参数 Min，则更新值 PV 设置为 Min 的值。

如果输入 R 置位为 1，则复位 AQ 输出。 只要置位了 R，输入 A/M 就会被禁用。

PI控制器应用举例

现有恒压供水项目，传感器0-10V的数值，LOGO转换成数字量PV范围为0-1000，实际传感器的量程范围为0~0.96Mpa，

需要在LOGO屏幕内设定SV值，

输出为0-1000的数字量，转换为模拟量为0-10V的模拟量输出控制电机的转速。

程序设置如下：（如图.5)

图.5 PI控制应用举例

a.双击打开PI控制器参数设置：（图.6)

• 模拟量输入选择为0....10V输入
• 传感器的量程范围为0~0.96Mpa，此处设置为最小值0，最大值960
• 输入设定值使用算数指令的引用功能（引用方法查看图.5内的Aq与SP连线）
• 参数集选择用户自定义P值为3，积分时间为1s,正向作用

图.6 举例恒压供水PI参数设置

b.双击打开算术指令参数设置（图.7)

• 传感器的量程范围为0~0.96Mpa,故设定值范围同样0~0.96Mpa
• V1内设置为96,运算符1为乘法：×
• V2内设置为10
• 小数位：消息文本内的小数位数为2位小数

图.7 举例恒压供水算术指令参数设置

c.双击消息文本，将算术指令的V1拖入到文本显示器编辑器内（图.8)

图.8 举例恒压供水文本显示器参数设置

运行程序后，设定SV值后，根据反设定值与馈值的差值进行PI运算后输出到模拟量AQ1控制电机转速

查看运行画面（图.9)

图.9 运行参数设置

画面中直接输入量程范围实际值，实现PI控制

注意：此指令库/程序的作者和拥有者对于该软件的功能性和兼容性不负任何责任。使用该软件的风险完全由用户自行承担。由于它是免费的，所以不提供任何担保，错误纠正和热线支持，用户不必为 此联系西门子技术支持与服务部门。

常见问题：

1.如何禁用P比例或者I积分功能

如参数 KC 为数值 0，则不能执行"P"（比例控制）功能。 如参数 TI 为数值 99:59 m，则不能执行"I"（积分作用控制）功能。

2.PI控制器的采样周期时间可以修改吗？

采样时间固定为 500 ms。不可以修改。

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