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智能PID多段曲線測控儀

來源:北京宇科泰吉儀表有限公司   2013年05月04日 07:35  

一、概述

YK-90系列儀表廣泛用于需要各種升溫、保溫、降溫過程的場合。Z多可至64

段程序,每段程序時間單位可以選擇小時、分鐘、秒,具備曲線擬合、測量值啟

動等技術(shù),處理程序曲線時可以避免出現(xiàn)超調(diào)現(xiàn)象。儀表還具有輸入、零點

和滿度修正、冷端補償、數(shù)字濾波、傳感器故障處理、通訊接口、多段折線輸入

修正、程序控制、開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出等擴展功能。系列智能專家PID曲線

控制儀采用了多項先進技術(shù),具備85~240VAC寬范圍輸入的開關(guān)電源,輸

入采用數(shù)字校正及自校準技術(shù),測量穩(wěn)定,消除了溫漂和時漂引起的測量誤

差。儀表全面采用表面貼裝工藝,并采用多重保護和隔離設(shè)計,抗干擾能力強、

可靠性高。采用先進的專家PID調(diào)節(jié)算法,控制穩(wěn)定,無超調(diào),具備高精度

的PID參數(shù)自整定功能。采用無跳線技術(shù),使輸入端口具備信號輸入功

能,只需通過改變內(nèi)部參數(shù),即可實現(xiàn)多種輸入信號(各種熱電偶、熱電阻、遠

傳壓力、mV、標準電壓/標準電流信號)之間的輕松切換。線路板經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計

及生產(chǎn)工藝不斷完善,降低了溫度漂移,提高了抗干擾性能確保產(chǎn)品在長期工作

中的穩(wěn)定性的穩(wěn)定性和可靠性。采用高亮度LED數(shù)碼顯示和高分辨率光柱顯示

(比例顯示),使測量/控制值的顯示更為清晰直觀。

 

輸出回路均采用光電隔離, 抗干擾能力強??蓭Т型ㄓ嵔涌冢膳c各種帶串行接口的設(shè)備進行雙向通訊,組成網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。具備多種標準外形尺寸,能適用各種測量控制場合。整機采用卡入式結(jié)構(gòu),安裝十分簡便。

 

●    適用范圍

YK-901智能溫度多段控制儀是智能型、高精度的數(shù)顯溫度控制測量儀表,與溫度傳感器及變送器配接可構(gòu)成各種量程和規(guī)格的溫度測控系統(tǒng)。

功能特點

輸入功能

自動校準和人工校準功能

多重保護、隔離設(shè)計、抗干擾能力強、可靠性高

良好的軟件平臺,具備二次開發(fā)能力,以滿足特殊的功能

先進的模塊化結(jié)構(gòu),配合功能強大的儀表芯片,功能組合、系統(tǒng)升級非常方便

二、功能特點

輸入功能

自動校準和人工校準功能

手動/自動無擾動切換功能

可選擇適應(yīng)加熱或制冷的正/反作用

控制輸出信號限幅

  采用模糊控制理論和傳統(tǒng)PID控制相結(jié)合的方式,具備高精度的自整定功能,使控制過程具有響應(yīng)快、超調(diào)小、穩(wěn)態(tài)精度高的優(yōu)點,對常規(guī)PID難以控制的大純滯后對象有明

的控制效果

三、主要技術(shù)指標

基本誤差:0.2FS,14A/D轉(zhuǎn)換器(Z大18A/D轉(zhuǎn)換器,訂貨時注明)。

輸入信號:·熱電偶: B、S、K、E、J、TWRe

采樣周期:0.2S10~200/秒,用戶可選)

  顯示方式:4排四位LED數(shù)碼管顯示。

報警輸出:三限報警,報警方式為超溫、斷偶、反接,繼電器輸出觸點容量  AC220V/3A

控制輸出:⑶單相/三相可控硅過零觸發(fā)

變送輸出: 420mA010/20mA、1~5V、0~5V/10V,精度:±0.2%FS

通訊輸出:接口方式——隔離串行雙向通訊接口RS485/RS422/RS232/Modem

        波特率——300~9600bps內(nèi)部自由設(shè)定

使用環(huán)境:溫度0~50℃  濕度:<85%RH

饋電輸出:DC24V/30mA

    源:開關(guān)電源 85265VACDC24V,功耗4W以下

 四、型號說明

 

五、端子接線

六、操作說明

(一)按鍵功能

●—手動打印鍵或其他特殊用途。

設(shè)定狀態(tài)時,按該鍵退出設(shè)置狀態(tài)。

En—參數(shù)設(shè)定鍵,在設(shè)定狀態(tài)時,用于存貯參數(shù)的新設(shè)定值并進入下一個設(shè)定參數(shù)。

▲—設(shè)定值增加鍵,在設(shè)定狀態(tài)時,用于增加數(shù)值。

▼—設(shè)定值增加鍵,在設(shè)定狀態(tài)時,用于減少數(shù)值。

(二)上電自檢

按儀表的端子接線圖連接好儀表的接線,正確無誤后方可打開電源。儀表自檢后,如果

顯示――表示沒有接信號或輸入信號超量程或設(shè)置輸入信號類型錯誤。儀表采用人機對

話形式來輸入?yún)?shù),用各種提示符來提示應(yīng)輸入的數(shù)據(jù)。

(三)參數(shù)設(shè)定

     工作狀態(tài)下,上排顯示測量值,下排控制目標值。在設(shè)定狀態(tài)下,儀表上排顯示參數(shù)

提示符,下排顯示設(shè)定值。按下En鍵不動約1秒,上排顯示-cd-,下排顯示800,按▲、

▼將密碼800改為808后,再按En鍵確認,才能進入?yún)?shù)設(shè)置狀態(tài),按照順序依次設(shè)置各

個參數(shù),設(shè)置好一個參數(shù)后按En鍵進入下一個參數(shù)設(shè)置狀態(tài)。

YK-901智能程序曲線調(diào)節(jié)儀一般采用三排數(shù)碼管顯示。工作狀態(tài)時,儀表上排顯示測量

值,中間顯示控制的目標值、輸出百分比數(shù)。下排交替顯示當前工作的段數(shù)和該段剩余的

時間。儀表沒有進入控制輸出狀態(tài)運行時,下排根據(jù)狀態(tài)顯示Hold(暫停)、StoP(停止)、

-End(結(jié)束)。

如果設(shè)定過程中12秒鐘不改變參數(shù),則儀表自動返回運行。

    提示符及含義如下:

(1) Sn設(shè)定儀表輸入信號輸入信號選擇對照表

 

參數(shù)提示符

輸入信號類型

參數(shù)提示符

輸入信號類型

tc―K

K

rtd

電阻0-400Ω

tc―S

S

bA1

BA1

tc―E

E

bA2

BA2

tc―b

B

050

050mV

tc―t

T

05V

05V

tc―n

N

15V

15V

tc―J

J

020

020mA

P100

Pt100

010A

010mA

C100

Cu100

420

420mA

Cu50

Cu50

其他輸入信號訂貨時請注明

(2) dot—小數(shù)點位置,范圍03,如dot=2,則顯示格式為XX.XX。對于熱電阻、熱電

偶等溫度信號,Z大設(shè)置為1,即顯示分辨率為0.1,在1000度以上自動轉(zhuǎn)換分辨率

1。

(3) inPL—線性輸入下限對應(yīng)顯示值即儀表量程下限,范圍-999~9999。(變送輸出下限)

(4) inPH—線性輸入上限對應(yīng)顯示值即儀表量程上限,范圍-999~9999。(變送輸出上限)

(5) HA:溫度超溫繼電器報警點設(shè)定值。

(6) LA:下限繼電器報警點設(shè)定值。

(7) At—自整定開關(guān), 用▲或鍵設(shè)成ON則允許自整定, 設(shè)成OFF則禁止自整定, 每次

整定完后自動設(shè)成OFF, *次啟動自整定則必須設(shè)成ON, 整定過程中下排出現(xiàn)At

樣,整定完后自動取消。

(8) -P-比例增益,范圍為1~99.99,出廠缺省值設(shè)為10.00。

    (9) -I-積分時間,范圍為1~4000秒,出廠缺省值設(shè)為200。

    (10) -d-秒分時間,范圍為1~999秒,出廠缺省值設(shè)為40.0。

   (11) oPL—限制調(diào)節(jié)量輸出Z小值,范圍為0~80%。

(12) oPH—限制調(diào)節(jié)量輸出Z大值,范圍為0。

   (13) Lit投入超調(diào)抑制作用的控制點與目標SV值的距離。如:SV=150℃,希望在145

℃開始投入超調(diào)抑制,則Lit=5.0。

    (14) dv超調(diào)抑制作用強度,分為05檔。檔位越大,抑制作用越強。抑制過大,會使

系統(tǒng)到達設(shè)定控制值的時間越長。Lit太大,即投入抑制作用太早,也會使控制時增長,

這兩個參數(shù)要配合起來調(diào),使系統(tǒng)得到滿意的效果。

(15) CooL—正反作用選擇,選擇oFF,為反作用調(diào)節(jié)方式,指儀表輸入增大時,調(diào)節(jié)輸

出趨向減小的控制,如加熱控制;選擇oN,為正作用調(diào)節(jié)方式,指儀表輸入增大,

調(diào)節(jié)輸出趨向增大的控制,如致冷控制。

(16) OP—選擇控制輸出方式,SSr-固態(tài)繼電器/可控硅輸出onoF-繼電器開關(guān)輸出,0

5V、1~5V、0~10V電壓輸出,0~20mA、4~20mA,0~10mA電流輸出, 共8種常方

式。特殊要求另議, 繼電器開關(guān)控制周期為20,固態(tài)繼電器/可控硅控制周期為2秒。

(17) 1-Eo—*路調(diào)零校正系數(shù)范圍-99.9~99.9

(18) 2-Eo—第二路調(diào)零校正系數(shù)范圍-99.9~99.9

(19) 3-Eo—第三路調(diào)零校正系數(shù)范圍-99.9~99.9

(20) FSEt—調(diào)滿度校正系數(shù)范圍0.500~2.000,修正后=FSEt×(修正前測量值+oSEt)

(21) Lb—數(shù)字濾波參數(shù),設(shè)置范圍為010,0沒有任何濾波,1只有中間值濾波,2

10同時有取中間值濾波和二階積分濾波。Lb越大,測量值越穩(wěn)定,但響應(yīng)也越慢。一

般在測值受到較大干擾時,可逐步增大Lb值。在實驗室對儀表進行計量檢定時,則應(yīng)

Lb設(shè)置為01以提高響應(yīng)速度。

(22) Addr—通訊地址即儀表編號,范圍199。

(23) bAUd—通訊的波特率,范圍300~9600。

(24) HdiS—光柱顯示內(nèi)容,設(shè)為ON光柱顯示控制輸出比例,設(shè)為OFF光柱顯示測量

值對應(yīng)量程的比例。例:輸入PT100,inPL=0,inPL=500,HdiS=OFF,測量值為50.0

時,光柱顯示一半。帶有光柱的儀表才有此參數(shù)。

當儀表上排顯示-End表示參數(shù)設(shè)置完畢。

設(shè)定的參數(shù)根據(jù)用戶要求可能有變動,內(nèi)容上有增減,以滿足個性化需求。

七、PID參數(shù)的意義及作用

按偏差的比例、積分、微分控制簡稱PID控制是工業(yè)過程中應(yīng)用Z廣泛的一種控制

方法,P為比例增益,代表比例控制作用的強弱,與比例帶δ成倒數(shù)關(guān)系。I為積分時

間,單位為秒,d為微分時間,單位為秒。

(一)PID參數(shù)人工整定指南

比例增益P的選取。由于P的大小直接影響到系統(tǒng)的超調(diào)量、過渡時間和穩(wěn)態(tài)誤差,

因此P的選取尤其重要。比例增益P 加大,系統(tǒng)動作靈敏,速度加快,但偏大,超調(diào)

量增大,振蕩次數(shù)增多,調(diào)節(jié)時間過長。若P太大,系統(tǒng)會趨向振蕩,超調(diào)較大;若P

太小,使系統(tǒng)動作緩慢,可能會欠調(diào)。

積分時間I的選取。積分作用旨在消除穩(wěn)態(tài)誤差,積分時間I的大小與積分作用呈反

比關(guān)系。I太小,積分作用太強將使系統(tǒng)不穩(wěn)定,振蕩次數(shù)較多;而I太大,對系統(tǒng)性

能影響減弱,以至不能消除穩(wěn)態(tài)誤差。

微分時間d的選取。微分控制能夠預(yù)測偏差,產(chǎn)生超前校正作用,可以較好地改善動

態(tài)特性。但是,當d偏大或偏小時,超調(diào)量和調(diào)節(jié)時間都會增加。工程上,一般選取d

0.1I0.2 I

這里舉一個使用常碰到的現(xiàn)象,以說明手動調(diào)整PID參數(shù)的規(guī)律。在整個動態(tài)過程中,

發(fā)現(xiàn)響應(yīng)超調(diào)量偏小,測量值圍繞給定值小幅振蕩,調(diào)節(jié)時間長,穩(wěn)定不下來。超調(diào)量

偏小說明P偏小,小幅振蕩和不穩(wěn)定說明I偏小??梢砸罁?jù)PID調(diào)節(jié)規(guī)律逐漸增大P

I d也隨I作相應(yīng)調(diào)整,逐步滿足調(diào)節(jié)要求。

由上述分析可知,三個參數(shù)的選取相互影響、相互制約,還受實際各種因素的制約,必

須根據(jù)具體運行情況和控制要求做出折衷選擇。

(二)自整定模糊PID指南

選取控制目標值的80%量為自整定的給定值,輸出為滿度輸出的80%量。例如,在加

熱控制過程中,控制目標值設(shè)為200℃,滿度輸出opH=100,控制輸出信號為4-20mA。

自整定時,以160℃作為自整定的目標值,當測量值低于160℃時,輸出為滿度輸出的

80%=16.8mA,當測量值大于160℃時,輸出為4mA。這樣,系統(tǒng)在160℃上下振蕩,

經(jīng)過2~3次振蕩后,儀表計算出參數(shù)P、Id的值并保存,自整定結(jié)束,然后以200

℃作為目標值繼續(xù)控制。

 建議:自整定時從環(huán)境溫度開始,測量值要低于目標值的80%。如果CooL設(shè)置為

ON,應(yīng)在高溫時打開自整定。

八、YK-901補充參數(shù)

YK-901智能程序曲線調(diào)節(jié)儀一般采用3排數(shù)碼管顯示。工作狀態(tài)時,儀表上排顯示測量

值,中間顯示控制的目標值、輸出百分比數(shù)。下排交替顯示當前工作的段數(shù)和該段剩余

的時間。儀表沒有進入控制輸出狀態(tài)運行時,下排根據(jù)狀態(tài)顯示Hold(暫停)、StoP

(停止)、-End(結(jié)束)。

(一)增加的按鍵功能:

在自動輸出狀態(tài)下用于修改程序跳轉(zhuǎn)到某一段,此時下排顯示Ln xx,可通過▲、

▼鍵更改段數(shù)使程序跳轉(zhuǎn)到設(shè)定段,按En鍵保存。

在自動輸出狀態(tài)下用于儀表的停止輸出,按該鍵2秒鐘,下排顯示StoP,則儀表

停止輸出。

用于啟動/暫停曲線控溫的開始與暫停(下排顯示run hold)。

(二)YK-901YK-88基礎(chǔ)上增加了32段程序控制功能,增加的提示符及含義如下:

Ln表示有幾段控溫曲線(132)

bt表示控溫曲線起始溫度,一般可設(shè)為室溫。

C 01表示*段控溫曲線的溫度。

T 01表示由起始溫度到*段控溫點的時間

C 02表示第二段曲線控溫的溫度。

T 02表示由*段控溫點到第二段控溫點的時間。

······

C32表示第三十二段曲線控溫的溫度。

T32表示由第三十一段控溫點到第三十二段控溫點的時間

注:根據(jù)客戶要求增加的特殊要求:

增加參數(shù)

A-1—儀表上電輸出的電流值,單位:mA,范圍4.0~20.0。

t-1—儀表上電輸出20mA的時間,單位:秒,范圍5~300。上電經(jīng)過t-1秒

后繼電器J1常開點閉合。

A-2—儀表經(jīng)過t-1秒后輸出的電流值,單位:mA,范圍4.0~20.0。

t-2—儀表輸出A-2 mA的時間,單位:秒,范圍5~300。

 

八、通訊及打印說明

本儀表可另配RS232、RS485接口,直接與計算機通訊,RS485標準通訊距離1.5km,

以掛接多個儀表。RS232標準通訊距離15m,只能掛接一個儀表。RS232接口的TXD、

XD、GND分別接計算機串口的第2、3、5管腳。數(shù)據(jù)格式為1個起始位﹑8個數(shù)據(jù)位

校驗1個停止位。采用標準的MODBUS通訊協(xié)議,幾乎能和所有的組態(tài)軟件連接,

使用組態(tài)軟件時,須選用的設(shè)備為modicon(*康)的PLC,Modbus-RTU地址型,據(jù)

為整型16位,寄存器從4001或3001開始。

參數(shù)代號    參數(shù)名       含          義

4x0001       PV           測量值(只讀)   

4x0002       SV           控制目標值(讀寫)

4x0003       HA           上限報警(讀寫)

4x0004       LA           下限報警

4x0005        P           比例增益

4x0006        I           積分時間

4x0007        d           微分時間

           ······

例:讀儀表編號為1的儀表的PV和SV值(PV=651 ,SV=1000)

發(fā)送數(shù)據(jù)為 01 03 00 00 00 02 c4 0b

返回數(shù)據(jù)為 01 03 04 02 8b 03 e8 8b 1f

其中01 是儀表地址,03是功能號,00 00是寄存器起始地址,00 02 表示讀兩個數(shù),c4 0b是校驗碼,返回數(shù)據(jù)中8b 1f是校驗碼,02 8b對應(yīng)測量值651。

寫SV=1234時,發(fā)送數(shù)據(jù) 01 06 00 01 04 d2 97

九、 質(zhì)   保

    如屬廠方制造質(zhì)量問題,在儀表出廠日起,由廠方免費修理,如果是由于保管及使用不

當而造成損壞,修理時收成本費。保修期十二個月,質(zhì)保3~5年須另注明。普通儀表十五

日可退,三十日內(nèi)可換。

北京宇科泰吉電子有限公司

:bjyktj

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