西门子代理|全数字直流调速装置

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　FB58的手动/自动切换是通过参数MAN_ON来完成的，在MAN_ON为True的时候，PID处在手动工作状态，此时，手动值通过参数MAN给出。

　　图8 控制输出

　　默认情况下，LMN_HLM和LMN_LLM分别是100.0和0.0，从上图中可以看出，手动值的有效数值范围也应该是0.0~100.0。

　　在参数MAN_ON为False的情况下，PID投入运行，控制回路处于自动工作状态。

　　为了降低手动/自动切换过程中扰动，算法通过如下措施来实现无扰切换：

　　- 在自动的状态下，比例和积分的运算结果之和会写入到单元MAN中，这样在由自动切换到手动的过程中不会引起控制输出波动；

　　- 在手动的状态下，积分项的输出等于MAN的值减去比例项的值（偏差ER*增益Gain），而在自动状态中，积分项是一个累计的结果，这样在切换到自动状态时积分项不会有太大的突变。

　　从上面的分析可以知道，FB58已经集成了相应的无扰切换的功能，不需要编写额外的程序来实现。

　　2.5 保存和重新装载参数

　　保存和重新装载控制器参数是FB58中的新功能，主要用来实现在多套参数之间的切换。

　　图9 控制参数保存和重新装载

　　从上图中可以看出，控制参数的处理有三种方式：

　　（1）从PID_CON/PI_CON中装载

　　要实现此装载，必须满足如下几种条件：

　　手动控制状态（MAN_ON=True）；

　　PID_CON.GAIN或者PI_CON.GAIN不为0；

　　LOAD_PID为1

　　如果参数PID_ON为1，则从PID_CON中装载如下参数：

　　GAIN、TI、TD，并计算CONZONE=250.0/GAIN

　　如果参数PID_ON为0，则从PI_CON中装载如下参数：

　　GAIN、TI、TD，并计算CONZONE=250.0/GAIN。特殊地，此时会关闭控制带功能，即设置CON_ZONE参数为0，并让微分参数TD设置为0.0。

　　装载完成之后，参数LOAD_PID会自动复位。

　　值得注意的是，如果PID_CON中保存的增益参数PID_CON.GAIN为0，则自动会修改PID_ON为0，并转而从PI_CON中获取参数。

　　注：PID_CON/PI_CON中的参数来自于自整定过程。

　　（2）保存参数

　　保存参数可以在任何工作状态下进行，只需设置参数SAVE_PAR为1即可。可以将如下参数保存找PAR_SAVE结构体中：

　　PFAC_SP、GAIN、TI、TD、D_F、CONZ_ON、CON_ZONE

　　在保存结束之后，参数位SAVE_PAR会自动复位。

　　（3）重新装载参数

　　重新装载是“保存参数"的逆过程，但其执行是需要条件的：

　　手动控制状态（MAN_ON=True）；

　　PAR_SAVE.GAIN不为0；

　　参数UNDO_PAR为1。

　　在重新装载完成之后，参数UNDO_PAR会自动复位。

　　3 功能

　　3.1 控制带

　　温度控制回路是一个有明显滞后特性的对象，这给实际的调节过程带来了很多的问题，显著的困难就是在过程值偏离设定值较大时，调节过程过于缓慢，而在接近设定值时容易出现较大的超调。

　　从上述的两个问题出发，PID应该满足这样的功能：

　　- 在偏差超过一定的范围时，PID输出或者小的调节量，让温度值快速回到一个小的范围中，以缩短回路的调节时间；

　　- 在设定值附近时，越靠近调节量变化越小，以防止超调。

　　为此，FB58提供了一个“控制带(Control Zone)"功能，其工作原理是这样的：

　　- 当过程值PV大于设定值SP_INT，且偏差的值超过CON_ZONE，则以输出下限LMN_LLM作为输出值；

　　- 当过程值PV小于设定值SP_INT，且偏差的值超过CON_ZONE，则以输出上限LMN_HLM作为输出值；

　　- 如果偏差的值小于CON_ZONE，则以实际PID的计算结果作为输出值。

　　图10 控制带（正作用情况下，即GAIN>0.0）

　　默认参数中LMN_LLM是0.0，LMN_HLM是100.0，控制带使能位CONZ_ON是False，控制带范围是100.0。

　　如上图所示的控制带解决了在偏差较大时PID调节过于缓慢的问题，但在控制带范围中要避免因大滞后导致的超调，需要弱化PID的输出，要实现这个功能，可以通过降低比例参数和增加微分作用。在同样的偏差情况下，比例增益越小，PID输出变化越缓慢。微分作用简单来看就是通过偏差的变化量来调节，在接近设定值的过程中，温度变化速度在逐步变慢，此时的微分作用可以起到弱化控制输出的功能，进而达到减少超调的目的。因此，推荐控制带在有微分作用的前提下使用。参数装载的过程也体现了这一点：

　　- 如果是装载PI_CON下的参数，因为没有微分功能，所以会设置CONZ_ON为False。

　　在使用过程中，控制带参数CON_ZONE应该始终设置为一个大于等于0.0的值，否则会导致PID运算结果永远不会被执行的故障现象

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