小型PLC控制系統常用的參數及PID指令匯總

S1：目標值(SV)

S2：測定值(PV)

S3：參數 D：輸出值(MV) 32位指令名稱為DPID 其16位之

S3參數表如下所示：參數代號 參 數 名 稱 數 值 范 圍

S3 取樣時間(Ts) 1~2000(%sec)

S3+1 比例增益(KP) 0~30000(%)

S3+2 積分增益(KI) 0~30000(%)

S3+3 微分增益(KD) 0~30000(%)

S3+4 動作方向(Dir) 0~2

S3+5 偏差量(E)不作用范圍 0~32767

S3+6 輸出值(MV)飽和上限 -32768~32767

S3+7 輸出值(MV)飽和下限 -32768~32767

S3+8 積分值飽和上限 -32768~32767

S3+9 積分值飽和下限 -32768~32767

S3+10 暫存累積之積分值 ---

S3+11 暫存前次PV值 ---

S3+12 , S3+13 系統用(暫存掃描時間) ---

16位之S3參數說明如下所示：

S3：取樣時間最小設定值需大于程序掃描時間

S3+1~ S3+3：設定值超出最大值時以最大值使用

S3+4：0?自動控制方向(內定值) 1?正向動作(SV-PV) 2?逆向動作(PV-SV)

S3+5：假設設定5，則E在-5~5之區間輸出值(MV)將為0

S3+6：假設設定1000，則輸出值(MV)大于1000時將以1000輸出

S3+7：假設設定-1000，則輸出值(MV)小于-1000時將以-1000輸出 S3+6需大于等于S3+7，否則上限值與下限值將互掉 ；

S3+8：假設設定1000，則積分值大于1000時將以1000輸出且不再積分

S3+9：假設設定-1000，則積分值小于-1000時將以-1000輸出且不再積分 S3+8需大于等于S3+9，否則上限值與下限值將互掉 ；

S3+10為累積之積分值，通常只供參考用，但是使用者還是可以依需求清除或修改

S3+11為前次測定值，通常只供參考用，但是使用者還是可以依需求修改

32位之S3參數表如下所示：參數代號 參 數 名 稱 數 值 范 圍 S3 至 S3+4 參數定義同16位定義 ---- S3+5 , S3+6 偏差量(E)不作用范圍 0 ~ 2147483647 S3+7 , S3+8 32位輸出值飽和上限 -2147483648~2147483647 S3+9 , S3+10 32位輸出值飽和下限 -2147483648~2147483647 S3+11 , S3+12 32位積分值飽和上限 -2147483648~2147483647 S3+13 , S3+14 32位積分值飽和下限 -2147483648~2147483647 S3+15 , S3+16 32位累積之積分值 --- S3+17 , S3+18 32位之前次PV值 --- S3+19 , S3+20 系統用(暫存掃描時間) --- 32位之S3參數說明與16位之參數說明大致上相同，其不同點只在于S3+5 ~ S3+20之間參數容量由原本16位變為32位。

二、 PID指令方塊圖 （待續）

三、 運算公式 其中在自動及正向動作時 而在逆動作時 另外 表示 的微分值，以及表示的積分值由上述公式中可得知本指令與一般PID指令有所不同，其不同點乃在于微分值使用上的變化，為了避免一般PID指令于初次起動時所造成瞬間微分值過大之缺點，因此本指令采用監看測定值(PV)之微分狀況，當測定值(PV)變化量過大時，則本指令之微分值也將變大。

四、 注意事項與建議

1. S3+6~ S3+13使用區只限于EP/EH以及ES(v5.7版以后)機種使用。

2. ES機種(v5.6版以前)只限使用一次指令，ES(v5.7版以后)/EP/EH無使用次數之限制。

3. 使用者于調整KP、KI及KD三個主要參數時，請先調整KP值(依經驗值設定)，而KI及KD值先設定為0，等到調整到大致上可控制時，再依序調整KI值(由小到大)以及KD值(由小到大)，調整范例如范例四所示。其中KP值為100則表示100%，即對偏差值的增益為1，小于100%將對偏差值衰減，大于100%將對偏差值放大，S3+4必須為0，才能雙向PID調節。

4. 本指令動作須配合許多參數值控制，因此請勿隨意設定參數值，以免造成無法控制之現象。

五、范例范例一：使用PID指令于一般位置或速度控制時之方塊圖(動作方向S3+4需設為0)

范例二：使用PID指令與變頻器搭配控制時之方塊圖(動作方向S3+4需設為0)

范例三：使用PID指令于溫度控制時之方塊圖(動作方向S3+4需設為1)

范例四：PID指令參數調整建議步驟說明假設控制系統之受控體G(s)的轉移函數為一階的函數 (一般馬達的模型均為此函數)，命令值SV為1，取樣時間Ts為10ms。

建議調整步驟如下：步驟1：首先將KI及KD值設為0，接著先后分別設定KP為5、10、20及40，并分別記錄其SV及PV狀態，其結果如下圖所示。步驟2：觀察上圖后得知KP為40時，其反應會有過沖現象，因此不選用；而KP為20時，其PV反應曲線接近SV值且不會有過沖現象，但是由于啟動過快，因此輸出值MV瞬間值會很大，所以考慮暫不選用；接著KP為10時，其PV反應曲線接近SV值并且是比較平滑接近，因此考慮使用此值；最后KP為5時，其反應過慢，因此也暫不考慮使用。步驟3：選定KP為10后，先調整KI值由小到大(如1、2、4至8)，以不超過KP值為原則；然后再調整KD由小到大(如0.01、0.05、0.1及0.2)，以不超過KP的10%為原則；最后可得如下圖之PV與SV的關系圖。附注：本范例僅供參考，因此使用者還需依實際控制系統之狀況，再自行調整其適合之控制參數。

六、實例實例一：利用PID指令于壓力控制系統，

使用范例一之方塊圖。控制目的：使控制系統達成壓力目標值控制特性說明：此系統需要漸漸達成控制目的，因此過快的達成控制目的時，可能會造成系統超控或無法負荷之現象。建議解決方法：方法一?利用較大之取樣時間達成方法二?利用延遲命令的功能達成，其控制方塊圖如下圖。

命令延遲功能程序實例如下：實例二：速度控制與壓力控制系統分別獨立控制，使用范例二之方塊圖。控制目的：速度控制使用開路控制一段時間后，再加入壓力控制系統(PID指令)作閉路控制，然后達成壓力控制目的。控制特性說明：由于此兩系統的速度與壓力之間，并無特定關系可找出來使用，因此本架構需先達成開路式的控制速度目的，然后再依閉路式的壓力控制，以達成控制的目標。另外如怕壓力控制系統之控制命令過于變化太快，則可考慮加入實例一里的命令延遲功能。