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仪表自整定说明 |
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仪表自整定说明
一、使用方法和工作原理：
将仪表给定值（SV值）设定为所需的控制值，整个控制回路连接好后，按住“移位健”（此时oPAd=1）直至仪表SV窗口交替显示“At”和给定值后松开，此时仪表将根据给定值（SV值）进行PID自整定，将自动完成PID的控制参数设定（P、I、dt参数）。当仪表SV窗口不再交替显示“At”和给定值时PID自整定完成。如果当前的设定值与实际给定值不符或其他原因要停止PID自整定可继续按住“移位健”直至仪表SV窗口不显示“At”后松开，这时强制PID自整定结束。如需重新进行PID自整定重复上述操作。注意：仪表在正常工作前，PID参数均为出厂默认值，该参数不可能任何与任意所有的现场环境，所以都要进行PID自整定，否则仪表可能控制效果不佳。
例：仪表进行一般的PI D控制，通过4～20mA的电流信号控制加热对象的温度在200度。
先将给定值（SV值）设定为200，再将“oPAd”参数设定为1(或将“oPAd”参数设定为2在参数设定完成后自动进行自整定)，“t”设置为0,“ot” 参数设定为4， “oL” 参数设定为0， “oH” 参数设定为100。然后在测量状态下按住“移位健”直至仪表SV窗口交替显示“At”和给定值后松开，当仪表SV窗口不在交替显示“At”和给定值时PID自整定完成。如果控制效果不佳应检查上述参数是否设置正确或重新进行自整定（参数含义参见说明书）。
二、人工调整PID参数
XM系列仪表的自整定功能具备较高的准确度，可满足超过90%用户的使用要求，但由于自动控制对象的复杂性，对于一些特殊应用场合，自整定出的参数可能并不是最佳,以下是人工调节P、I、dt参数时的方法:
1、人工调节PID参数：
如果正确的操作自整定而无法获得满意的控制，可人为修改P、I、dt参数。人工调整时要注意观察系统的响应曲线，如果是短周期振荡（与自整定或位式调节时振荡周期相当或略长），可减小P（优先），加大I及dt；如果是长周期振荡（数倍于位式调节时振荡周期）可加大I（优先）,加大P, dt；如果无振荡而是静差太大，可减小I（优先）,加大P；如果最后能稳定控制但时间太长，可减小dt（优先），加大P，减小I。调试时还可用逐试法，即将P、I、dt参数之一增加或减少30-50%,如果控制效果变好，则继续增加或减少该参数，否则往反方向调整，直到效果满足要求。一般可先修改I，如果无法满足要求再依次修改P, dt和T参数，直到效果满足要求为止。
2、手动控制调节：
由于有些现场控制对象变化复杂，仪表自动调节PID往往不能达到较好的控制效果，对此XM系列仪表具有手动自整定模式。方法是先用手动方式进行调节，等手动调节基本稳定后，再在手动状态下启动自整定，这样仪表的输出值将限制在当前手动值+10%及-10%的范围内而不是oL、oH定义的范围，从而避免了现场不允许阀门大幅度变化现象。此外，当被控物理量响应快速时，手动自整定方式能获得更准确的自整定结果。注意：手动自整定前，手动输出值应在10%-90%范围内，且测量值与给定值已基本一致且较稳定，否则将无法整定出正确的参数。
[注意1] 自整定的准确度与以下几个因素有关。用户在启动自整定功能前应加以了解。
① 系统在不同给定值下整定得出的控制参数值不完全相同，所以要在系统最常用的给定值上执行自整定。如果给定值经常变化，则可以在中间值上执行自整定。
② 参数T(控制周期)和dF(回差)，对自整定准确度也有影响。一般来说，这两个参数的数值越小，自整定参数的准确度越高。但dF的数值应比输入信号的波动幅度大；T的限制参见说明书。
[注意2] 仪表自整定结束后初次使用，控制效果可能不是最佳，需要使用一段时间（一般与自整定需要的时间相同）后方可获得最佳效果。
三、PID仪表参数说明
P与每秒内仪表输出变化100％时测量值对应变化的大小成反比，当OPAd=1或3时，其数值定义如下：P＝1000÷每秒测量值升高值（测量值单位是0.1℃或1个定义单位）如仪表以100％功率加热并假定没有散热时，电炉每秒升1℃，则： P＝1000÷10＝100
P值类似PID 调节器的比例带，但变化相反。P值越大，比例、微分作用成正比增强，而P值越小，比例、微分作用相应减弱。P参数与积分作用无关。当OPAd=4时：P参数设置将增大10倍，以上的例子中应设置P=1000。
I定义为输出值变化为5％时，控制对象基本稳定后测量值的差值。5表示输出值变化量为5%，同一系统的I参数一般会随测量值有所变化，应取工作点附近为准。例如某电炉温度控制，工作点为700℃，为找出最佳I值，假定输出保持为50％时，电炉温度最后稳定在700℃左右，而55％输出时，电炉温度最后稳定在750℃左右。则最佳参数值可按以下公式计算：I＝750-700＝50.0（℃）
I参数值主要决定调节算法中积分作用，和PID 调节的积分时间类同。I值越小，系统积分作用越强。I值越大，积分作用越弱（积分时间增加）。设置M 5=0时，系统取消积分作用及XM人工智能调节功能。调节部分成为一个比例微分（PD）调节器，这时仪表可在串级调节中作为副调节器使用。
对于工业控制而言，被控系统的滞后效应是影响控制效果的主要因素，系统滞后时间越大，要获得理想的控制效果就越困难，滞后时间参数dt是XM人工智能算法相对标准PID 算法而引进的新的重要参数，XM系列仪表能根据dt参数来进行一些模糊规则运算，以便能较完善地解决超调现象及振荡现象，同时使控制响应速度最佳。dt定义为假定没有散热，电炉以某功率开始升温，当其升温速率达到最大值63.5％时所需的时间。XM系列仪表中dt参数值单位是秒。dt参数对控制的比例、积分、微分均起影响作用，dt越小，则比例和积分作用均成正比增强，而微分作用相对减小，但整体反馈作用增强；反之，dt越大，则比例和积分作用均减弱，而微分作用相对增强。此外dt还影响超调抑制功能的发挥，其设置对控制效果影响很大。如果设置dt≤t时，系统的微分作用被取消。
T参数值可在0.5－125秒（0表示0.5秒）之间设置，它反映仪表运算调节的快慢。T值越大，比例作用增强，微分作用减弱。T值越小，则比例作用减弱，微分作用增强。T值大于或等于5秒时，则微分作用被完全消除，系统成为比例或比例积分调节。T小于滞后时间的1/5 时，其变化对控制影响较小，例如系统滞后时间t为100秒，则T设置为0.5或10秒的控制效果基本相同。
T确定的原则如下：
（1）采用时间比例方式输出时，如果采用SSR(固态继电器)或可控硅作输出执行器件，控制周期可取短一些（一般为0.5 －2秒），可提高控制精度。采用继电器开关输出时，短的控制周期会相应缩短机械开关的寿命，此时一般设置T要大于或等于4(秒)，设置越大继电器寿命越长，但太大将使控制精度降低，应根据需要选择一个能二者兼顾的值。
（2）当仪表输出为线性电流或位置比例输出（直接控制阀门电机正、反转）时，T值小可使调节器输出响应较快，提高控制精度，但由此可能导致输出电流变化频繁
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