西門子PID控制算法-FB塊封裝

西門子的PID控制算法-FB（功能塊）封裝主要應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化和過程控制系統(tǒng)中，用于實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。具體來說，它廣泛應(yīng)用于需要維持某一設(shè)定值的過程變量，如溫度、壓力、流量、速度等的精確控制。

01主要應(yīng)用場合

制造業(yè)：在制造過程中，許多參數(shù)如溫度、濕度、壓力等都需要被嚴(yán)格控制以確保產(chǎn)品質(zhì)量。例如，在食品加工、化工生產(chǎn)、制藥等行業(yè)中，PID控制可以用來保持反應(yīng)釜內(nèi)的溫度穩(wěn)定。能源管理：在電力、燃?xì)獾饶茉垂?yīng)系統(tǒng)中，通過PID控制可以有效地調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組的輸出功率或供氣系統(tǒng)的壓力，以響應(yīng)需求變化并減少能源浪費(fèi)。暖通空調(diào)（HVAC）：樓宇自動(dòng)化的溫控系統(tǒng)中，PID控制器能夠根據(jù)室內(nèi)溫度傳感器反饋的信息調(diào)整加熱器或冷卻器的工作狀態(tài)，從而達(dá)到節(jié)能的目的。水處理：污水處理廠利用PID控制來監(jiān)控和調(diào)整各種水質(zhì)參數(shù)，如pH值、溶解氧濃度等，確保排放標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)。機(jī)器人技術(shù)：在機(jī)械臂的位置控制或者移動(dòng)機(jī)器人的速度控制上，PID控制同樣扮演著重要角色。

02意義

提高精度：相較于開環(huán)控制系統(tǒng)，PID控制能夠更準(zhǔn)確地跟蹤設(shè)定點(diǎn)，減少誤差。

增強(qiáng)穩(wěn)定性：通過對(duì)比例、積分、微分三個(gè)參數(shù)的適當(dāng)調(diào)整，可以使控制系統(tǒng)更加穩(wěn)定，避免過調(diào)或震蕩現(xiàn)象。

適應(yīng)性強(qiáng)：即使面對(duì)負(fù)載變動(dòng)或外部干擾，良好的PID調(diào)節(jié)也能保證系統(tǒng)快速恢復(fù)到期望的工作狀態(tài)。

簡化編程與維護(hù)：使用預(yù)封裝的功能塊進(jìn)行開發(fā)，可以大大縮短編程時(shí)間，并且由于其模塊化特性，便于后期維護(hù)和調(diào)試。

綜上所述，西門子提供的PID控制算法-FB塊封裝為工程師提供了一種高效、可靠的方法來構(gòu)建復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，對(duì)于提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量有著重要意義。

03FB塊

IF #COM_RST THEN //PID初始化 #sIanteilAlt := #I_ITLVAL; #LMN := 0.0; #QLMN_HLM := FALSE; #QLMN_LLM := FALSE; #LMN_P := 0.0; #LMN_I := 0.0; #LMN_D := 0.0; #LMN_PER := W#16#0; #PV := 0.0; #ER := 0.0; #sInvAlt := 0.0; #sRestlnt := 0.0; #sRestDif := 0.0; #sRueck := 0.0; #sLmn := 0.0; #sbArwHLmOn := FALSE; #sbArwLLmOn := FALSE; ELSE #rCYcle := DINT_TO_REAL(TIME_TO_DINT(#CYCLE)) / 1000.0; //采樣時(shí)間轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù)值 #Istwert:=DINT_TO_REAL(INT_TO_DINT(WORD_TO_INT(#PV_PER)))*0.003616898; #Istwert := #Istwert * #PV_FAC + #PV_OFF; //外設(shè)輸入轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù)值 IF NOT #PVPER_ON THEN //過程變量選擇 #Istwert := #PV_IN; END_IF; #PV := #Istwert; #ErKp := #SP_INT - #PV; //計(jì)算偏差 IF #ErKp<-#DEADB_W THEN ? ? ? ? #ER := #ErKp + #DEADB_W; ? ? ELSIF #ErKp>#DEADB_W THEN #ER := #ErKp - #DEADB_W; ELSE #ER := 0.0; END_IF; #ErKp := #ER * #GAIN;//偏差比例增益 #rTi := DINT_TO_REAL(TIME_TO_DINT(#TI)) / 1000.0; #rTd := DINT_TO_REAL(TIME_TO_DINT(#TD)) / 1000.0; #rTmLag := DINT_TO_REAL(TIME_TO_DINT(#TM_LAG)) / 1000.0; IF #rTi < #rCYcle*0.5 THEN //積分時(shí)間必須>=采樣時(shí)間的0.5倍 #rTi := #rCYcle * 0.5; END_IF; IF #rTd < #rCYcle THEN? //微分時(shí)間必須>=采樣時(shí)間 #rTd := #rCYcle; END_IF; IF #rTmLag<#rCYcle *0.5 THEN? //微分作用延時(shí)時(shí)間必須>=采樣時(shí)間的0.5倍 #rTmLag := #rCYcle * 0.5; END_IF; IF #P_SEL THEN //如果比例作用投入 #Panteil := #ErKp; ELSE #Panteil := 0.0; END_IF; IF #I_SEL THEN //如果積分作用投入 IF #I_ITL_ON THEN //積分初始化 #Ianteil := #I_ITLVAL; #sRestlnt := 0.0; ELSIF #MAN_ON THEN //手動(dòng)值輸入時(shí)的積分量計(jì)算，用于手動(dòng)切換自動(dòng)無擾切換 #Ianteil := #sLmn - #Panteil - #DISV; #sRestlnt := 0.0; ELSE //積分計(jì)算 #Iant := (#rCYcle / #rTi) * (#ErKp + #sInvAlt) * 0.5 + #sRestlnt; IF ((#Iant>0.0 AND #sbArwHLmOn) OR #INT_HOLD) OR (#Iant<0.0 AND #sbArwLLmOn)? THEN ? ? ? ? ? ? ? ? #Iant := 0.0; ? ? ? ? ? ? END_IF; ? ? ? ? ? ? #Ianteil := #sIanteilAlt + #Iant;//當(dāng)前積分值：=上時(shí)刻積分值+本次積分量 ? ? ? ? ? ? #sRestlnt := #sIanteilAlt - #Ianteil + #Iant; ? ? ? ? END_IF; ? ? ELSE ? ? ? ? #Ianteil := 0.0; ? ? ? ? #sRestlnt := 0.0; ? ? END_IF; ? ? #Diff := #ErKp; ? ? IF NOT #MAN_ON AND #D_SEL THEN? ?//如果微分投入作用 ? ? ? ? #Verstaerk := #rTd / (#rCYcle * 0.5 + #rTmLag); ? ? ? ? #Danteil := (#Diff - #sRueck) * #Verstaerk; ? ? ? ? #RueckAlt := #sRueck; ? ? ? ? #RueckDiff := #rCYcle / #rTd * #Danteil + #sRestDif; ? ? ? ? #sRueck := #RueckDiff + #RueckAlt; ? ? ? ? #sRestDif := #RueckAlt - #sRueck + #RueckDiff; //同積分一樣計(jì)算微分誤差量 ? ? ELSE ? ? ? ? #Danteil := 0.0; ? ? ? ? #sRestDif := 0.0; ? ? ? ? #Verstaerk := 0.0; ? ? ? ? #RueckAlt := 0.0; ? ? ? ? #RueckDiff := 0.0; ? ? ? ? #sRueck := 0.0; ? ? END_IF; ? ? IF #MAN_ON THEN? //如果PID手動(dòng)值打開 ? ? ? ? #dLmn := #MAN; ? ? ELSE ? ? ? ? IF NOT #I_ITL_ON AND #I_SEL THEN //干擾量處理 ? ? ? ? ? ? IF #Ianteil> #LMN_HLM-#DISV AND #dLmn > #LMN_HLM AND #dLmn-#LMN_D>#LMN_HLM THEN #rVal := #LMN_HLM - #DISV; #gf := #dLmn - #LMN_HLM; #rVal := #Ianteil - #rVal; IF #rVal >#gf THEN #rVal := #gf; END_IF; #Ianteil := #Ianteil - #rVal; ELSIF #Ianteil<#LMN_LLM-#DISV AND #dLmn <#LMN_LLM AND #dLmn -#LMN_D<#LMN_HLM THEN ? ? ? ? ? ? ? ? #rVal := #LMN_LLM - #DISV; ? ? ? ? ? ? ? ? #gf := #dLmn - #LMN_LLM; ? ? ? ? ? ? ? ? #rVal := #Ianteil - #rVal; ? ? ? ? ? ? ? ? IF #rVal<#gf THEN ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? #rVal := #gf; ? ? ? ? ? ? ? ? END_IF; ? ? ? ? ? ? ? ? #Ianteil := #Ianteil - #rVal; ? ? ? ? ? ? END_IF; ? ? ? ? END_IF; ? ? END_IF; ? ? #LMN_P := #Panteil; ? ? #LMN_I := #Ianteil; ? ? #LMN_D := #Danteil; ? ? #sInvAlt := #ErKp; ? ? #sIanteilAlt := #Ianteil; ? ? #sbArwHLmOn := FALSE; ? ? #sbArwLLmOn := FALSE; ? ? IF #dLmn >= #LMN_HLM THEN //如果到達(dá)調(diào)節(jié)量上限 #QLMN_HLM := TRUE; #QLMN_LLM := FALSE; #dLmn := #LMN_HLM; #sbArwHLmOn := TRUE; ELSE #QLMN_HLM := FALSE; IF #dLmn<=#LMN_LLM THEN? ?//如果到達(dá)調(diào)節(jié)量下限 ? ? ? ? ? ? #QLMN_LLM := TRUE; ? ? ? ? ? ? #dLmn := #LMN_LLM; ? ? ? ? ? ? #sbArwLLmOn := TRUE; ? ? ? ? ELSE ? ? ? ? ? ? #QLMN_LLM := FALSE; ? ? ? ? END_IF; ? ? END_IF; ? ? #sLmn := #dLmn; ? ? #dLmn := #dLmn * #LMN_FAC + #LMN_OFF; ? ? #LMN := #dLmn; ? ? #dLmn := #dLmn * 276.48; ? ? IF #dLmn >=32512.0 THEN #dLmn := 32512.0; ELSIF #dLmn <= -32512.0 THEN ? ? ? ? #dLmn := -32512.0; ? ? END_IF; ? ? #LMN_PER := INT_TO_WORD(DINT_TO_INT(REAL_TO_DINT(#dLmn))); ? ?? END_IF;