一種pid控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及自動化控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種PID控制器以及應(yīng)用該P(yáng)ID控 制器的PLC平臺和海水淡化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 如圖 1 所亦，PID 控制器（Proportion Integration Differentiation.比例-積 分-微分控制器），由比例單元P、積分單元I和微分單元D組成，其運(yùn)動方程為： _3]
(1)：
[0004] 可知，通過對Kp，K1，Kd三個參數(shù)的設(shè)定，可實現(xiàn)比例控制、積分控制、微分控制三種 控制方法的單獨(dú)或組合使用。因此，PID控制器具有控制方法靈活、參數(shù)易于調(diào)整、控制效 果良好等優(yōu)點(diǎn)，其已經(jīng)成為工業(yè)控制中最為常用的一種控制器。
[0005] 目前，在熱工控制領(lǐng)域，PID控制器常以功能模塊的形式，運(yùn)用到相應(yīng)的控制平臺 上，以使控制平臺具有PID控制的功能，如在DCS平臺上運(yùn)用PID控制器，已成為一項運(yùn)用 成熟的技術(shù)。由此，越來越多的技術(shù)人員開始考慮在PLC平臺上運(yùn)用PID控制器，并已經(jīng)取 得了相關(guān)的技術(shù)成果。
[0006] 但是，目前PLC平臺上的PID功能塊除了計算功能外，不具有其它的功能，當(dāng)需要 實現(xiàn)其他功能時，要通過二次開發(fā)進(jìn)行功能完善，耗時費(fèi)力。各個控制平臺所使用的PID控 制器的控制原理是相同的，均如圖1所示，但PID控制器在各個平臺的具體應(yīng)用及功能卻 不同，需要符合控制平臺運(yùn)行要求和實際需要，才能更加方便快捷地應(yīng)用PID控制解決問 題。如對于海水淡化裝置，其采用熱法蒸餾密閉制水，要求模擬量測量準(zhǔn)確，自動控制反應(yīng) 靈敏，這就需要PID控制器有手動/自動切換功能、模擬量測量值品質(zhì)檢測功能等。因此，在 用于控制該海水淡化裝置的PLC平臺上，就需要配合海水淡化的實際要求，增加和完善PID 控制器的功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種PID控制器，該P(yáng)ID控制器用于解決目前應(yīng)用于PLC平 臺的PID控制器功能單一的問題。
[0008] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種PID控制器，該P(yáng)ID控制器包括：用于PLC平 臺的PID控制模塊；以及與所述PID控制模塊連接的以下模塊：參數(shù)設(shè)置模塊，用于對所述 PID控制模塊的PID參數(shù)進(jìn)行手動設(shè)定；設(shè)定值設(shè)置模塊，用于對所述PID控制模塊進(jìn)行 PID控制所需的設(shè)定值進(jìn)行手動設(shè)定或自動設(shè)定；和切換模塊，用于實現(xiàn)手動設(shè)定和自動 設(shè)定之間的無擾切換。
[0009] 本發(fā)明還提供了一種PLC平臺，其包括上述的PID控制器。
[0010] 本發(fā)明還提供了一種海水淡化裝置，其包括上述的PLC平臺。
[0011] 通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明的技術(shù)效果是：
[0012] 1、本發(fā)明中，進(jìn)行PID控制的設(shè)定值可通過手動設(shè)定（運(yùn)行人員上位機(jī)設(shè)定）或 者自動設(shè)定（經(jīng)過計算后設(shè)定）完成，分為手動/自動控制方式，可以實現(xiàn)單回路和串級回 路調(diào)節(jié)。
[0013] 2、本發(fā)明中，相關(guān)PID參數(shù)采用手動設(shè)定，便于調(diào)試修改。
[0014] 3、本發(fā)明還可以選擇并行算法和串行算法等制定不同的控制策略。
[0015] 4、本發(fā)明對控制的模擬量品質(zhì)位檢測，確保其與設(shè)定值偏差量準(zhǔn)確。
[0016] 5、本發(fā)明能實現(xiàn)手動/自動無擾切換，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。
[0017] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0018] 附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具 體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0019] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中PID控制器的結(jié)構(gòu)及原理示意圖。
[0020] 圖2是在海水淡化裝置中PID控制模塊的工作流程原理示意圖。
[0021] 圖3是是現(xiàn)有技術(shù)的海水淡化裝置中PID控制模塊的原理示意圖。
[0022] 圖4是本發(fā)明的實施方式中的PID控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖5是本發(fā)明的實施方式中設(shè)定值設(shè)置模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖6是本發(fā)明的實施方式中PID控制器的接口的示意圖。
[0025] 附圖標(biāo)記說明
[0026] UPID控制模塊，2、參數(shù)設(shè)置模塊，3、設(shè)定值設(shè)置模塊，4、切換模塊，5、上位機(jī)，6、 測量值輸入模塊，7、模擬量品質(zhì)位檢測模塊，8、算法選擇模塊，31、設(shè)定值方式選擇模塊， 32、設(shè)備值處理模塊。
【具體實施方式】
[0027] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描 述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0028] 在本發(fā)明中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如"內(nèi)、外"是指相應(yīng)輪廓的 內(nèi)與外。
[0029] 目前，在PLC平臺上的PID控制模塊僅具有計算功能，而需要其它功能時，往往需 要通過二次開發(fā)來進(jìn)行完善。
[0030] PID控制原理如圖1及公式（1)所示，該控制原理在PID控制器的不同應(yīng)用場合中 均為一樣（對于將PID控制與其他控制策略相結(jié)合的控制方法，配合其他的控制策略，有適 應(yīng)性的變化），但是在不同的應(yīng)用場合，需要PID控制器能滿足該應(yīng)用場合下系統(tǒng)的運(yùn)行要 求和實際需要，因此需要對PLC控制器進(jìn)行改進(jìn)。本實施方式中，即是針對海水淡化裝置， 給出了一種PID控制器，以完善原PID控制器（即是指用于PLC平臺的PID控制模塊，也稱 PID功能塊）的功能。
[0031] 如圖2所示，在海水淡化裝置中，PLC平臺上的PID控制模塊根據(jù)被調(diào)節(jié)對象的模 擬量控制調(diào)節(jié)門，根據(jù)設(shè)定值和測量值的偏差，通過PID參數(shù)計算，實現(xiàn)自動控制。根據(jù)圖 2可知PID控制模塊是在"數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、邏輯運(yùn)算"的過程中把控制原理通過功能塊 的形式表達(dá)出來，其是海水淡化裝置的控制系統(tǒng)監(jiān)控運(yùn)行的核心。
[0032] 如圖3所示，其為用于PLC平臺上的現(xiàn)有PID控制模塊的常規(guī)結(jié)構(gòu)，具有設(shè)定值輸 入接口、測量值輸入接口、PID參數(shù)設(shè)定接口、手動/自動選擇接口以及用于給出指令的輸 出接口。這種常規(guī)結(jié)構(gòu)的PID控制模塊應(yīng)用在海水淡化裝置中時，存在以下幾個方面的缺 陷。
[0033] 1)該P(yáng)ID控制模塊只適用于單回路，而不適用于串級調(diào)節(jié)回路。
[0034] 對于串級調(diào)節(jié)回路，其包括主回路和幅回路，其中幅回路對主回路進(jìn)行跟蹤，即幅 回路的參數(shù)根據(jù)主回路的參數(shù)自動變化。因此，在實現(xiàn)串級調(diào)節(jié)，需要對主回路的參數(shù)（如 設(shè)定值）進(jìn)行手動設(shè)定，而對幅回路的參數(shù)進(jìn)行自動設(shè)定。而如圖3所示的PID控制模塊， 只能在手動設(shè)定和自動設(shè)定中進(jìn)行選擇，而無法實現(xiàn)切換，即不能保證在手動設(shè)定主回路 參數(shù)的同時，自動設(shè)定幅回路參數(shù)。因此，當(dāng)需要實現(xiàn)串級調(diào)節(jié)時，通常需要配置兩個PID 控制模塊，其中一個用于主回路，而另一個用于幅回路。
[0035] 2)PID參數(shù)的修改需要在內(nèi)部邏輯里設(shè)定，調(diào)試修改比較麻煩。
[0036] PID參數(shù)通常是指比例增益、積分時間和微分時間，對于這三個參數(shù)的設(shè)定，現(xiàn)有 PID控制模塊是通過其內(nèi)部邏輯確定的，即為PID控制模塊配置設(shè)定PID參數(shù)的控制邏輯， 當(dāng)需要進(jìn)行PID參數(shù)設(shè)定時，修改相應(yīng)的邏輯，以更改PID參數(shù)。但是，當(dāng)PLC平臺運(yùn)行時， 對PID參數(shù)進(jìn)行邏輯更改具有一定的困難性，且會影響整個控制效果。
[0037] 3)不能對并行算法和串行算法等進(jìn)行選擇，無法制定不同的控制策略。
[0038] PID控制模塊中集成了多個算法模塊，在PID控制策略確定后，即對應(yīng)選擇一個算 法模塊，一旦選擇后即不易更改。因此，無法同時制定出不同的控制策略。
[0039] 4)沒有對控制模擬量品質(zhì)位進(jìn)行檢測，一旦出現(xiàn)故障容易連帶影響調(diào)節(jié)回路。 [0040]品質(zhì)位檢測主要是指檢測該位上的信號是否斷線或者是否與標(biāo)準(zhǔn)信號相符合。若 不對模擬量進(jìn)行品質(zhì)位檢測，在信號存在故障時，容易影響到PID調(diào)節(jié)回路。
[0041] 5)沒有手動/自動無擾切換，調(diào)節(jié)回路容易出現(xiàn)波動，影響系統(tǒng)安全運(yùn)行。
[0042] PID控制模塊中可以對手動設(shè)定和自動設(shè)定進(jìn)行選擇，但是無法進(jìn)行無擾切換。在 PID控制的實際調(diào)節(jié)過程中，當(dāng)手動設(shè)定方式變?yōu)樽詣釉O(shè)定方式，或者自動設(shè)定方式變?yōu)槭?動設(shè)定方式時，往往會發(fā)生很大的擾動，而這些擾動會影響系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
[0043] 因此，針對原PID控制模塊存在的缺陷，對其進(jìn)行改進(jìn)，以適用海水淡化系統(tǒng)是非 常必要的。
[0044] 如圖4所示，本實施方式提供了一種PID控制器，該P(yáng)ID控制器包括：用于PLC平 臺的PID控制模塊1 ;以及與所述PID控制模塊連接的以下模塊：參數(shù)設(shè)置模塊2,用于對所 述PID控制模塊的PID參數(shù)進(jìn)行手動設(shè)定；設(shè)定值設(shè)置模塊3,用于對所述PID控制模塊進(jìn) 行PID控制所需的設(shè)定值進(jìn)行手動設(shè)定或自動設(shè)定；和切換模塊4,用于實現(xiàn)手動設(shè)定和自 動設(shè)定之間的無擾切換。
[0045] 其中，所述PID控制模塊1即為現(xiàn)有PLC平臺上的PID控制模塊，此處不再進(jìn)行累 述。
[0046] 本實施方式中，所述參數(shù)設(shè)置模塊2與所述PID控制模塊1相連，在實質(zhì)上是指： 該參數(shù)設(shè)置模塊2與所述PID控制模塊1的PID參數(shù)設(shè)定接口連接，且該參數(shù)設(shè)置模塊2 的輸入端口