ПИД регулятор

[ga-nozry]

Продолжаю делиться функциональными блоками
Этот блок я использую для управления частотниками с помощью ПЛК. Сейчас задействован аналоговый выход ПЛК, но с таким же успехом блок можно применять и для соединений ПЛК и ЧП через цифровые интерфейсы.

ПИД, реализованный на ПЛК, для управления частотниками мы применяем совсем недавно. Толкнула к этому необходимость поддержания заданной температуры отопления с помощью насосов расхолодки по показаниям обычного ДТС.

Блок также экспортирован и код открыт. Он очень прост (подробное описание), но достаточно универсален и пока отлично показывает себя на практике.

Тем не менее, буду признателен, если и вы поделитесь своим опытом реализации ПИДа для ЧП. Задача-то очень типичная, а я не пытался найти готовое решение и сделал блок на месте, поэтому мог и упустить что-то.

[Николаев Андрей]

Огромное спасибо.

[lara197a]

А чем не устроил ПИД в частотнике?
для датчиков есть НТП1.

[ga-nozry]

Необходимость создания блока появилась когда кто-то решил изменить технологию на готовых объектах и вместо привычного прямого регулирования давления использовать обратное регулирование по температуре. Для переделки шкафа под программный ПИД надо было лишь перекинуть два провода.

А если в общем:

• ПИД в данной модели ЧП - плох (коэффициенты не влияют на его работу)
• В нем нет возможности обратного управления (разгон двигателя если значение выше уставки)
• НТП стоит денег, а на ПЛК есть свободные аналоговые выходы.
• Сначала я и попробовал ПИД ЧП, а с ПЛК пересылал инвертированное, преобразованное в 4-20 мА, значение температуры - уставка. Да, помимо текущего значения необходимо отсылать и уставку (которая меняется в зависимости от т-ры воздуха на улице). Всё работало... Но зачем такие извороты подумал я
• Можно было и по Modbus всё передавать, но в ЧП помимо схемотехнических проблем (резистор надо выпаивать, причем это нигде не описано и я первым это обнаружил, а частотников больше 200 таких) были и программные проблемы (по Modbus нельзя изменить параметр уставки если активирован встроенный ПИД - это я тоже первый в России обнаружил, вот такой я хренов открыватель)

Как видите, проблемы в основном из-за ЧП. Хотя ПИД на ПЛК мне лично кажется более удобным, простым, надежным (в нашем случае), и более профессиональным что ли.

[Holden]

Подскажите какую библиотеку пид лучше использовать. Модель - нагревательный элемент внутри замкнутой камеры, необходимо поддерживать температуру с точностью до градуса. Нужно чтобы по приближению к уставке пид работал на опережения как бы предсказывая и уменьшал выходную мощность

[Holden]

т.е подбирать коэффициенты?

[Алексей Дмитриев]

Прошло уже много лет, а тема до сих пор актуальна! Боролся и я в свое время с библиотечными творениями, но закончилось это написанием простого функционального блока, который устраивает в 99% случаев.
Вот код:

FUNCTION_BLOCK PID_REG
VAR_INPUT
EN:BOOL; (*Включить регулятор*)
SETP: REAL ; (*Уставка*)
FEED: REAL ; (*Обратная связь*)
MAN_IN: REAL; (*Выход в ручном режиме*)
KP: REAL ; (*Коэффициент усиления*)
KI: REAL ; (*Коэффициент усиления интегрального звена*)
KD: REAL; (*Коэффициент усиления дифференциального звена*)
MAX_V: REAL; (*Максимум выхода*)
MIN_V: REAL; (*Минимум выхода*)
RES: BOOL; (*Сброс регулятора*)
MAN: BOOL; (*Ручной режим*)
CLOCK: DINT; (*Текущее время*)
END_VAR
(*Вход CLOCK - часы, постоянно инкрементируемое двойное слово. Частота может быть любой.
Это зависит от того с какой точностью необходимо обрабатывать временные интервалы.*)

VAR_OUTPUT
END:BOOL; (*Регулятор включен*)
LMN: REAL ; (*Выход регулятора*)
END_VAR

VAR
E_N,E_N1,E_N2,U_N0,U_N1: REAL;
DELTA_T,KI_DISCR,KD_DISCR: REAL;
ST0,ST1: DINT;
END_VAR

(*Собственно код*)

IF EN THEN (*Если включено, то ПОЕХАЛИ!*)
(*Посчитаем отклонения во все моменты времени*)
E_N2:=E_N1;
E_N1:=E_N;
E_N:=SETP-FEED;
ST1:=ST0;
ST0:=CLOCK;
DELTA_T:=DINT_TO_REAL(ST0-ST1)/10.0; (*Временной интервал X Сек. Часы на входе с дискретностью X/10 Сек*)
(*А теперь с коэффициентами*)
KI_DISCR:=KI*DELTA_T;
KD_DISCR:=KD/DELTA_T;
(*Собственно - выход, то есть сумма интегрального и дифференциального звена*)
U_N0:=U_N1+KI_DISCR*E_N+KD_DISCR*(E_N-2*E_N1+E_N2);
IF KI>0 THEN
IF KP*E_N+U_N0>MAX_V THEN (*Проверка максимума*)
U_N0:=MAX_V-KP*E_N;
END_IF;
IF KP*E_N+U_N0<MIN_V THEN (*Проверка минимума*)
U_N0:=MIN_V-KP*E_N;
END_IF;
ELSE U_N0:=0;
END_IF;
IF RES=TRUE THEN (*Сброс, однако*)
U_N0:=0;
END_IF;
IF MAN=TRUE THEN (*Ручной режим*)
U_N0:=MAN_IN-KP*E_N;
END_IF;
U_N1:=U_N0;
LMN:=KP*E_N+U_N0; (*Добрались, таки до выхода*)
END:=TRUE; (*Все посчитано*)
ELSE
END:=FALSE; (*Регулятор отключен, дальше тоже ничего не выполняется*)
LMN:=0; (*Выход, на всякий случай обнулим*)
END_IF;
Пробуйте, видоизменяйте как душе угодно!

[melky]

Вопрос по PID из Util.lib

Уставка 18, когда ставлю значение 18 на измеряемом входе, то выход фиксируется на том значении, которое было или становится чуть меньше или чуть больше в зависимости от предыдущего состояния.
например при входе 17,9 доползло до 100 (ограничение лимита Y_MAX), ставлю на вход 18 и значение на выходе 99,8 и снижаться начинает только если на входе 18,1

Разве не должно значение стать 0 (Y_MIN) или продолжать снижаться до 0?

Y_OFFSET равен 0

[MikeF]

Лучше проверять на реальном объекте или на модели. Возможно это как-то связано с мертвой зоной или накоплением очень большой интегральной составляющей.

[melky]

Кто сталкивался с ПИД регулированием нагрева тенами с ШИМ, подскажите, какие параметры лучше выставлять изначально исходя из своего опыта ?

KP Коэффициент передачи.
TN Постоянная интегрирования, в секундах (т.е. "0.5" для 500 мс).
TV Постоянная дифференцирования, в секундах (т.е. "0.5" для 500 мс).

И что лучше ставить в МИН МАХ, 10 и потом умножать на 100 или 100 потом * на 10 или просто уж 1000 и передавать на ШИМ.

Из опыта прошлых побед так сказать.