•循环扫描工作方式， •由内部定时器和计数 器控制。 •每个定时脉冲10ms， •每次循环20个脉冲。 •每200ms完成一次循环 。
（图2-33)
可编程调节器程序例
SLPC用户程序例1：把两个变量的值相 加后输出。
LD X1 LD X2 + ST Y1 END
注意： 用户程序最多可以有99步指令
常见的改进算法有：
积分分离PID
微分先行PID
抗积分饱和PID
带死区PID
消除积分不灵敏PID 混合过程PID
采样PID
批量PID等
变形的PID算法(Advanced PID
Control)
微分先行算法
比例先行算法
微分先行PID算法
混合PID算法
▪需要将几种中间产品 按一定比例混合后作为 最终产品。混合PID控 制可以保证累计流量的 控制。
单回路可编程控制器组成：I/O
•输入通道：
•模拟量通道信号一般为1－5V的直流电压输入信号;(X1X5); •开关量通道通常采用光电耦合器件进行信号隔离传输; (DI01-06).
•输出通道：
•模拟量输出分别为1—5V或4—20mA的直流信号,(Y1-Y3); •开关量输出通道一般采用光电耦合器件进行隔离传输, (DO01-06).
例：一阶惯性运算模块LAGn
LD X1 LD P1 LAG1 ST Y1
取输入值 取时间常数 一阶惯性运算 结果输出
单回路可编程控制器组成：接口
•人机接口： •正面设置了测量值、给定值和输出值显示表； 自动/串级/手动切换按钮； 给定值增减按钮； 手动操作按钮和状态显示灯。 •侧面板上有设置和指示各种数据的键盘、显示器 等。
•通信接口：数字信号由驱动电路送出(串/并行)。
单回路可编程调节器功能示意图
例： YS80 SLPC
数字PID调节器(Digital PID Controller )
数字调节器例
DCS/DDC/SCADA/FCS系统
中控室：仪表盘和控制台
过程控制实验台
单回路可编程调节器
特点： •与模拟仪表兼容 •控制运算功能丰富
组成结构： •微处理器、内存 •输入输出通道 •串口、编程接口 •显示表头 •调整键盘、操作键
长
差低强难
高级语言 强
中
组态软件 很强
短
中中强中 好 高 一般 易
不完全微分的PID算法
由于理想的微分动作对高频干扰过于敏感，不能 使用，为抑制干扰的影响，数字调节器仿效模拟调 节器，将理想的微分改为不完全微分，也称为有限 制的微分
不完全微分的PID算法
易引起振荡 和超调
冲击小， 系统稳定
不完全微分PID结构框图
工业自动化仪表及过程 控制之数字调节器
2020年4月26日星期日
数字控制算法
数字调节器：数字式控制仪表。 数字调节的优点：
•运算、控制功能丰富； •具有数字通信功能； •可靠性好，使用维护方便
数字调节器主要输入输出量
输出值：VM(MV: Manipulated Variable) 设定值：VS(SV: Setpoint variable) 测量值：VP(PV:Process Variable)
SLPC数据结构例
•例有数据如下：(3400h)
•符号位0：正数 •整数：011B－3D •小数：0.01B－1/22=0.25D •3400H－3.25D
运算模块
•SLPC的所有运算指令（表2-1） •不同厂家的产品编程方法和指令会 有很大的不同。 •学习时主要了解指令的表示方法和 操作数的位置。
PV
可编程调节器程序例
例2：状态量运算 LD DI1 LD DI2 OR ST DO3 …… END
例3：最简单控制运算
LD X1 BSC ST Y1 ……
基本控 制：基 本PID运
算
END
MV
运算寄存器工作原理
LD X1 LD X2 + ST Y1 END
五个运算寄存器S1-S5：组成的先入后出堆栈
e=VS-VP 若：x(t)=e,y (t) =VM y (t)=f (x(t))
数字系统的离散信号
x0,x1,x2….,xn y0,y1,y2….,yn
也记做：
x(0),x(1),x(2),…,x(n) y(0),y(1),y(2),…,y(n)
数字PID算法(Digital PID Algorithm)
基本PID离散表达式
位置式PID算法
位置式数字PID算法的原理
增量式数字PID算法
•节省内存空间和运算时间 •减少累计误差 •误差动作影响小
增量式PID算法原理
算法框图
位置式PID算法框图
PID程序获得方法
三种常用PID程序编程语言性能对照
功能 开发时间 通用性 价格 针对性 调试
汇编语言 一般
采样周期(Sample Time)Ts的选择
•采样定理 •系统动态指标 •对象动态特性 •干扰信号的频谱 •控制回路数 •计算精度
常见被调量的经验采样周期
数字 PID 控制的改进算法
充分应用计算机控制软件算法实现方便的优点， 在基本PID的基础上，对其算法进行各种改进， 使其达到更好的控制效果。
SLPC数据结构
•16位二进制数组成； •1位符号位：1/0 (+/-) •3位整数位：000～111 (0 ~ 7) •12位小数位：2-12 ~ 1-2 –12
(2.44×10-4 ~ 0.9998) •内部数据范围：-7.999~+7.999 (111111111111111~0111111111111111) •其中：0.000~1.000对应4~20mA •注意：数字量/模拟量/工程量的对应关系
SLPC单回路可编程调节器
模拟输入：1-5V 5路 模拟输出：1-5V 2路，4-20mA 1路 数字输入输出：6点 比例度：6.3%-999.9% 积分时间：1-9999s 微分时间：1-9999s 控制功能：基本控制，串级控制，选择控制 控制算法：标准PID，采样PID，批量PID
控制器工作节拍
SLPC可编程控制器
SLPC可编程控制器
YS170
YS170(回路/趋势/报警 /调整画面）
单回路可编程控制器功能框图
单回路可编程控制器组成：主机
• CPU通常采用8位微处理器，通过内部总 线与接口和其他部件相连，
•ROM存放系统软件； •EPROM存放用户程序； •RAM存放输入数据、显示数据、运算 中间值和运算结果等.