了解PIDAT指令及其实际应用

1.PIDAT指令的格式及控制字

PIDAT是OMRON公司新型PLC新增的、参数可自整定的PID指令。其格式为

它的功能码为191。但目前该指令仅由CS1-H、CJ1-H、CJ1M和CS1DCPU支持。

它的控制参数共40个字，也应分布在同一连续的数据区中。表4-4示出其主要字的含义，及其选定。

表4-4 控制字含义

（续）

表注同表4-2。

执行条件为ON时，PIDAT（191）按照C中设置的参数（设定值，PID常量等）在两个自由度上对目标值执行PID控制，从输入字S的内容中得到指定输入范围的二进制数据，并根据设定参数执行PID运算。计算结果以控制变量的形式传给输出字（操作变量）D。

在执行条件由OFF变为ON时，读取设定参数，如果这些设定参数超出了许可范围，PLC的错误标志位将置ON。如果这些设定参数在许可范围内，PID按初始值运算，此时未运行缓冲操作，该操作在执行PID过程后作用于控制变量（缓冲操作过程指为了避免突然变化造成相反效果，而渐近地、持续地改变操作变量的过程）。

当执行条件变ON时，计入设定采样周期的PV值并完成处理。如图4-52所示。

图4-52 处理框图

2.自动整定功能

在每一个周期都会检查自动命令位（C+9的位15）的状态。如果自动整定命令位ON，PIDAT（191）中断用户设置常数的PID控制，开始自动整定PID参数（当自动整定时，SV的变化将不会被自动反映出来）。

自动整定用到限制周期方法。PIDAT（191）强制使控制变量发生变化（最大值控制变量←→最小值控制变量），监视控制系统的特性。从观察到的特性中计算出PID常数，新的P，I和D参数自动存储到C+1、C+2和C+3。此刻，自动命令位（C+9的位15）置为OFF，在C+1、C+2、C+3中，用新的常数恢复PID控制。

图4-53所示的流程表为自动整定的过程。

注：1.在自动调整期间，如果通过将AT命令位置OFF来中断自动调整，PID控制将起动在自动调整之前的PID参数。

图4-53 自动整定的过程流程表

2.如果发生自动执行错误，PID控制将起动在开始调整前使用过的PID参数。

在上述注1和注2中，当中断自动调整时，PID参数已经计算出来，它们将自动有效。

3.PID控制

C+6的第8～11位中设置的输入范围，指定了16位以内的PV输入（S）的有效输入数据位数。例如，如果指定输入范围为12位（十六进制4），那么从0000H～0FFFH的范围对PV是有效的。而大于0FFFH值时，将作为0FFFH处理。设定值的范围也依赖于输入范围的选定。

测量值（PV）和设定值（SV）是从0000H到输入范围的最大值的二进制无符号数。C+6的第0～3位中设置的输出范围，指定了16位以内的操作变量有效输出数据位数。例如，如果指定输出范围为12位（十六进制4），那么从0000H～0FFFH的范围将被输出为控制变量。

对只是比例操作，当PV等于SV时，变量可被指定为如下：

0：输出0%(www.xing528.com)

1：输出50%

比例操作方向可设定为正向或反向。

控制变量输出可以指定为上限制和下制限。

采样周期可以设定为以10ms（0.01～99.99s）为单位的值，但实际的PID运行由采样周期和PID（190）指令执行时间（每个周期）共同决定。

使PID常量变化的时刻可以设置成下列之一：

1）PID指令执行开始。

2）PID指令执行和每个采样周期开始。

在每个采样周期（即PID指令执行期间）仅比例带（P）、积分常量（Tik）、微分常量（Tdk）可以变化。时刻由C+5的位1设置。

当手动改变PID常数时，设置PID常量使能位（C+5的位1）为1，这样C+1，C+2，C+3的值在PID计算的每个采样期间可被刷新。这种设置在自动调整后也可以手动调整PID常数。

在PID参数（C～C+38）中，当执行条件为ON时，下列参数可以被改变。当任何其它的值被改变后，确保变化条件从OFF到ON，以便新的设置允许。

在C中设置值（SV）仅在PID控制可以被改变。在自动调整期间，SV变化不会被反映出来。

执行条件像一个停止—运行信号一样控制着PIDAT（191）的执行。在C+9～C+38被初始化后，若下一个周期执行条件仍为ON则执行PID运算。因此，当使用常ON标志（A1）作为PIDAT（191）的执行条件时，在操作开始时要有一个单独的C+9和C+38初始化过程。如果C数据超出范围，将产生一个错误，错误标志置ON。

如果实际采样周期大于指定采样周期的两倍，将产生一个错误，错误标志置ON，而PID控制继续执行。PID控制被执行时进位标志置ON。

执行PID运算后，控制变量超过上限，大于标志置ON，此时计算结果以上限制值输出。如控制变量小于下限，小于标志置ON，此时计算结果按下限值输出。

表4-5所示为执行PIDAT指令时，在不同情况下，各标志位的取值。一般可通过对这些值的判断，得知本指令是否得以正确执行。

表4-5 执行PIDAT指令时标志位状态

4.应用实例

图4-54所示为PIDAT指令的应用实例。如图所示，在CIO000000（OFF→ON）上升沿，D00211～D00240工作区按照设置在D00200～D00208的参数（如下所示）初始化，在工作区已经初始化后，PID控制执行，控制变量输出到CIO00200。

当CIO000000置ON，按照在D00200～D00210的参数设置，在采样周期期间PID控制执行，将控制变量输出到CIO00200。在CIO00200置ON后，即使改变比例带（P），积分常量（TiK），微分常量，用于PID运算的常数将不会改变。

在W000000（OFF→ON）上升沿，SETB（532）置D00209（C+9）位15为ON，开始自动调整。当自动调整完成，计算P、I、D常数写到C+1、C+2、C+3中。并置D00209（C+9）位15为OFF，之后，PID将在新常数下，进行运算。

图4-55所示为有关参数设定。

图4-54 PIDAT指令的应用实例

图4-55 PIDAT指令数据设定

图4-56所示为PID控制及PID参数自整定的实际过程。

值得注意的是，有时使用PIDAT指令，PID执行但AT功能不执行。这里问题在于，在AT位（C+9的15）ON，PV在SV作上下波动3次后，AT完成，即AT位为OFF。如果PV没有上下波动，则AT不执行。