7200GS设定于PID省能源控制模式(Sn-13=10: PID) 时,除具有自动节能机能外,亦具有PID机能,可利用不同检出器作回授信号,经PID控制后,作速度控制、压力控制、流量控制或温度控制等不同之应用。

(一) PID控制模式之相关参数

表2-19-93为作PID控制时所使用到的参数。

表2-19-93 PID控制参数表

机能参数

No.

名称及说明LCD画面显示

(中文版)

最小设

定单位

设定范围出厂

设定

存取权限
GPSLPIDPG
PID控制

之目标值

设定

An-01目标值1设定

(频率指令1)

An-01=060.00Hz

频率指令1

0.01Hz0.00~

400.00Hz

60.00Hz
An-02目标值2设定

(频率指令2)

An-02=000.00Hz

频率指令2

0.01Hz0.00~

400.00Hz

0.00Hz
An-03目标值3设定

(频率指令3)

An-03=000.00Hz

频率指令3

0.01Hz0.00~

400.00Hz

0.00Hz
An-04目标值4设定

(频率指令4)

An-04=000.00Hz

频率指令4

0.01Hz0.00~

400.00Hz

0.00Hz
An-09目标值5设定

(寸动频率指令)

An-09=006.00Hz

寸动指令1

0.01Hz0.00~

400.00Hz

6.00Hz

续表

机能参数

No.

名称及说明LCD画面显示

(中文版)

最小设

定单位

设定范围出厂

设定

存取权限
GPSLPIDPG
PID控

制之控

制参数

设定

Bn- 13PID检测值增益Bn-13=01.00

PID检出增益

0.010.01~10.001.00×××
Bn-14PID比例增益 (P)Bn-14=01.0

PID比例增益

0.10.0~10.01 .0×××
Bn- 15PID积分时间 (I)Bn-15=010.0s PID积分时间0.1s0.0~100.0s10.0s×××
Bn-16PID微分时间 (D)Bn-16=0.00s PID微分时间0.01s0.00~1.00s0.00s×××
Bn-17PID偏压(offset)

调整

Bn-17=000%

PID偏差量

1%0~109%0%×××
Cn-43PID积分上限值Cn-43=100%

PID积分上限

1%0~109%100%××1*
Cn-44PID一次延迟时间

常数

Cn-44=0.0s PID延迟量0.1s0.0~2.5s0.0s××1*
积分值

Reset

Sn-15

Sn- 18

以外部触点信号作

积分值之Reset

PID控制

之Disable

Sn-15~

Sn-18

以外部触点信号作

PID控制之disable

PID控

制选择

Sn-19设定Sn-19=09时,

可作PID控制用

控制方

式选择

Sn-13控制方式选择Sn-13=10

PID控制模式

① An-□□之设定单位,可由参数Cn-20决定。

* Cn-43~44在PG控制方式下的机能请参阅“PG控制方式”。

(二)PID控制之信号输入

将多机能类比输入机能选择参数Sn-19设定为09时,则进入PID控制之操作模式,此时端子(16)可作为PID控制之目标值设定用输入端子(当然目标值,亦可由An-01~04设定),而检出值之回授信号,可由端子(13)(0~10V)或(14)(4~20mA)输入,当(13)及(14)同时输入信号时,则(13)及(14)信号两者自动相加,如图2-19-59所示。

图2-19-59 PID控制信号输入图

目标值之设定可利用端子(16)或频率指令设定参数An-01~04及An-09。

(1)利用端子(16)时: Sn-04=×××0。

(2)利用频率指令设定参数An时: 可利用An-01~An-04及An-09来设定目标值,而利用多段速指令1,2及寸动指令(由参数Sn-15~Sn-18来设定)之组合可选择所要的目标值。如表2-19-94所示。

表2-19-94 目标值之选择

寸动指令多段速2多段速1目 标 值
OFFOFFOFFAn-01*
OFFOFFONAn-02
OFFONOFFAn-03
OFFONONAn-04
ONAn-09

* 当Sn-04=×××0时,目标值由端子(16)设定。

Sn-04=×××1时,目标值由An-01设定。

(三) PID控制之调整方法

1.PID控制方块图及PID控制步阶 (step)偏差响应

例如偏差=目标值-检出值×bn-13;

P的输出=偏差×bn-14;

I的输出=经过积分时间(bn-15)后,I的输出值与偏差值大小相同,随积分时间,I值会愈来愈大,其上限值由Cn-43限制;

图2-19-60 PID控制方块图

PID的最后输出值是上述3个量相加。

PID控制方块图见图2-19-60。PID控制step偏差的响应见图2-19-61。

2.调整PID控制参数

适当调整P(比例增益bn-14)、I(积分时间bn-15)、D(微分时间bn-16)参数,可以使检出回授信号与目标设定值相合。

利用不同检出器的回授信号,经PID控制后,可作速度控制、压力控制、流量控制及温度控制等不同应用。

(1)PID控制之基本动作原理。

当目标设定值与检出值相差一固定值时,经过P控制、I控制及D控制回路,其输出分别如图2-19-62所示。

图2-19-61 PID控制step偏差的响应

P控制:输出值比例于偏差值大小。

I控制:输出值为偏差值的积分,经积分时间(bn-15)后,I控制的输出值与偏差值大小相同。当偏差值突然变化时,I控制的输出并无法跟随突然变化。

D控制:输出值为偏差值之微分。当偏差值突然变化时,D控制的输出会跟随着突然变化,以得到快速响应。

所以适当调整P、I、D之参数,可以得到所希望的响应特性。

(2) PID参数之调整。

图2-19-62 PID控制原理

PID控制参数调整方块图,依以下步骤分别调整P、I、D参数,同时观察其输出响应。

①使PID机能有效(Sn-19=09,且若Sn-15~18任何一个参数设为66时,则端子5~8不可“闭”)。

②尽量增大比例增益P (bn-14),但不可产生振荡。

③尽量降低积分时间I (bn-15),但不可产生振荡。

④尽量增大微分时间D (bn-16),但不可产生振荡。

依上述步骤,分别调整P、I、D参数后,可依下述之输出响应,再作微调,以满足系统所要的控制特性。

(1)减少超越量 (Overshooting)。

若输出响应有超越量产生时,可降低微分时间D (bn-16)及增大积分时间I (bn-15)。见图2-19-63所示。

(2)快速达到稳态的控制。

若系统允许有超越量产生,以达到快速稳定之控制时,可缩短积分时间I (bn-15) 及增大微分时间D (bn-16)。见图2-19-64所示。

图2-19-63 PID减少超越量的措施

图2-19-64 快速稳定的控制

(3)减少长周期之振荡。

若输出响应发生比积分时间I (bn-15)长之振荡周期时,可增大积分时间I,以降低振荡,如图2-19-65所示。

(4)减少短周期之振荡。

若输出响应发生振荡周期近似微分时间D (bn-16)之短周期振荡时,可降低微分时间D,以减少振荡。但若将微分时间D调为0.00s时,仍然无法减少振荡情形时,可降低比例增益P(bn-14)或增大PID控制之一次延迟时间(Cn-44)。见图2-19-66所示。

图2-19-65 减少长周期振荡

图2-19-66 减少短周期振荡