三菱PLC的PID指令的经典用法及案例

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PID指令 ：顾名思义，比例积分微分调节，通常在过程控制中应用较多，比如温度控制中的恒温调节，城市供水系统里面的恒压供水系统等等；

PID调节的示意图

PID指令的用法说明： PID S1 S2 S3 D；S1设定的目标值，S2测量值也就是传感器检测到的数值，S3 pid调节过程中需要用到的参数存储的地方，D中存放输出的值也就是pid指令根据配置的参数，设定值，测量值然后得到的值。

应用案例： 假如有一个恒温加热炉，需要用三菱PLC作为控制器，那么如何确保炉内温度可调，并保证炉子内温度可以自动保持在设定的温度？这个时候就需要用到PID调节指令进行项目程序的编写；

恒温加热炉示意图

在三菱PLC梯形图中的编程如下：

PID控制恒温加热炉程序

程序解释： 开机首先初始化参数，D100为PID的采样时间，0.5s刷新一次；D101为PID参数，这里面选择的是负反馈调节，输出上下限有效，上限D122为100，下限D123为0，D102为输入滤波常数为60%；D103为比例参数，D104为积分参数，D106为微分参数，这三个参数需要更具实际工业现场进行调整，一般开放到触摸屏中进行调整；D0为设定的温度值，D1为模拟量模块采集到的稳定值；在PWM中D202为脉冲周期，设为100，D200为PID的调整后的输出，实际也为PWM调节的脉冲宽度，数据大小会更具系统进行动态调整，具体如下图所示：

PWM输出的脉冲波形

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用三菱PLC的PID功能指令实现恒压变频供水控制

随着社会的进步，能源短缺成为当前经济发展的瓶颈。为了降低系统能耗，改善环境，提高自动化程度。使之适应现代高层建筑向智能化方向发展。在现代高层建筑物中一般采用了PLC、变频器、压力传感器、触摸屏等控制器件设计高楼的恒压变频供水控制。为了保证供水的长期稳定运行，通常需要两台或两台以上的水泵交替运行。

恒压供水设备

变频器的作用是为电机提供可变频率的电源，从而实现电机的可无极调速，能够保证管网水压保持恒定。压力传感器的作用是检测管网水压，触摸屏的作用是为恒压供水系统提供参数设定用来满足用水用户需求的水压期望值。压力设定信号和压力反馈信号输入可编程控制器后，经过可编程控制器内部PID控制程序的计算，输出给变频器一个转速控制信号。供水设备控制一般为1~3台水泵，工作时只有一台变频泵。当供水设备供电开始时，先启动变频泵，当管网水压达到设定值时，变频器的输出频率则稳定在这一数值上。当用水量增加时，水压降低时，通过安装在出水管网上的压力传感器，把出口压力信号变成4mA~20mA的标准信号送入PLC的A/D单元，经PLC的PID调节器运算与给定的压力进行比较，得出一比较参数从PLC的D/A单元送出，送给变频器，然后由变频器控制电动机的转速，调节系统的供水量，使供水管网上的压力保持在给定的压力上，当用水量超过一台泵的供水量时，通过PLC控制切换电路进行加泵。根据用水量的大小由PLC控制工作泵的数量增减以及变频器对水泵的调速，实现恒压供水。当供水负载变化时，输入电动机的电压和频率也随之变化，这样就构成了以设定压力为基础的闭环控制系统。若输出频率达到最大值，仍不能使管网水压达到设定值，可编程控制器就发出控制信号，启动一台工频泵；如果用水量减少，变频器的频率达到最小值时，则发出停止工频泵的控制信号。

触摸屏（HMI）监控界面

一,控制要求：用PLC、变频器、触摸屏等构成一个两台水泵的恒压供水系统，设定一个压力值后，启动设备，其中一台泵变频启动，当工频达到50HZ时并且当前压力值没有达到设定压力时，这台泵变频切换到工频，同时另一台泵变频启动。如果当前压力值等于设定压力值时，保持当前状态。若用水量减少，当前压力值有高于设定压力值的趋势时，变频泵的频率就降低。如果频率降到10HZ，当前压力值仍然有高于设定压力值的趋势，就停掉工频泵，变频泵升高频率，直到调节到当前压力值等于设定压力值。如果用水量加大，当前压力值有低于设定值的趋势，升高频率，当升高到50HZ时当前值还是有低于设定压力值的趋势，则当前变频泵切换到工频，另一台泵变频启动。

二、主电路

主电路中一台变频器启动控制两台电动机，需要解决变频器在两个水泵电路之间的切换和变频与工频运行之间的切换问题。每台电动机需要两个交流接触器，KM11接通时，一号泵通过变频运行；KM12接通时，一号泵与工频电源接通并运行；2号泵的两个交流接触器分别为KM21和KM22，电路图如下：

恒压供水主电路

三、确定I/O点数和地址分配

根据控制要求，设置开关量信号是13个；开关量输出信号是5个；模拟量输入时两个，分别是压力信号和变频器的频率信号。两个模拟量输入选择是0-10V电压信号；模拟量输出一个，选择的也是0-10V电压信号。

I/O点数和地址分配,I输入点

X0---手动与自动切换按钮

X1----1号变频/2号变频切换开关

X2-----1号启动按钮

X3----1号停止按钮

X4-----2号启动按钮

X5----2号启动按钮

X6----1号泵变频运行状态返回

X7----1号泵工频运行状态返回

X10---2号泵变频运行状态返回

X11--2号泵工频运行状态返回

X12--变频器50HZ信号

X13--热继电器FR1

X14--热继电器FR2

模拟量输入输出信号

AI0---网管压力变换0-10V电压信号

AI1---变频器输出频率0-10V电压信号

AO0---网管压力设定值0-10V电压信号

I/O点数和地址分配,O输出点

Y0---1号泵变频输出KM11

Y1---1号泵工频输出KM12

Y2---2号泵变频输出KM21

Y3---1号泵工频输出KM22

Y4---变频器启停输出控制

恒压供水控制电路

四、梯形图的设计

从模拟通道1（8位A/D转换）来的压力实时值存放于寄存器D200单元中，转换10次后的平均值放于D110中。其部分寄存器分配如下：

D200:存储压力实时值

D114：存储压力和

D118：存储计数（M132、M134、M134）

D110：存储压力平均值（D111）

恒压供水压力转换程序段

从模拟通道2（8位A/D转换）来的压力实时值存放于寄存器D202单元中，转换10次后的平均值放于D112中。其部分寄存器分配如下：

D202:存储实时频率数值

D119：存储计数（M135、M136、M137）

D116：存储频率和的数值

D110：存储频率平均值（D113）

变频器频率值转换程序段

手动操作运行控制程序段

在程序中首先判断SA1和SA2的状态，当SA1断开时，为手动控制运行。内部继电器分配与控制功能如下：

当X0=0,X1=0时，则M1=1；表示1号泵变频运行控制，输出为M30，2号泵工频运行，输出为M33。

当X0=0,X1=1时，则M2=1；表示2号泵变频运行控制，输出为M32，1号泵工频运行，输出为M32。

M34， M35为变频器启动和手动时的频率控制输出。

手动操作运行控制程序段

数据比较处理梯形图

对输入的压力设定值加减一个一定范围的数，就可以获得压力设定的上限值和下限值。分别于测量值比较。分别放在寄存器D500、D123,D124,D121,D122寄存器中。

恒压供水数据比较处理程序段1

恒压供水数据比较处理程序段2

恒压供水自动处理程序段1

恒压供水自动处理程序段2

恒压供水开关量输出程序段

恒压供水PID运算与模拟量（DA）转换输出程序段

前面梯形图相对比较简单，我们说说PID功能指令，它是比例、积分、微分的缩写，就是将控制指令信号通过比例（P）放大运算、积分运算（I）、微分运算（D）最后得到一个综合的控制信号，从而使控制系统具有良好的响应特性，稳定性，和具有一定的控制精度。

恒压供水控制柜

5、调试运行阶段

根据原理图进行接线。然后检查无误后，就可以下载到PLC中了。同时设置一下变频器的参数，比如Pr.79-操作模式，Pr.1-上限频率为50HZ，Pr.2-下限频率为10HZ，Pr.128-选择PID控制设定参数为20，Pr.38-5V输入频率，Pr.73-0-10V选择，Pr.902-频率设定电压偏置。为了是调整达到最优效果可以设置增益为Kp=0.25,采样时间T=0.2S,积分时间Ti=30min.设置完这些之后就可以通电调试了。

以上就是用用三菱PLC的PID功能指令实现恒压变频供水控制的案例，希望能给你带来帮助！欢迎转载、讨论。喜欢的话请点赞哦！！

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