利用三菱 PLC 实现 PID 温度控制程序 (利用三菱plc设计交通灯)

在工业自动化领域中，温度控制是一个非常重要的环节。PID（比例-积分-微分）控制算法是一种广泛应用于温度控制的经典控制算法，它能够实现对温度的精确控制。

三菱 PLC 是工业自动化领域中常见的可编程逻辑控制器，它具有强大的控制功能和丰富的指令集。利用三菱 PLC 可以方便地实现 PID 温度控制程序。

Mitsubishi PLC PID 温度控制程序

硬件准备三菱 PLC温度传感器执行机构（如阀门）软件设计1. 输入输出变量定义- 温度传感器输入：AI- 执行机构输出：DO- 设定温度值：SV- 实际温度值：PV- 误差值：EV- 比例系数：Kp- 积分系数：Ki- 微分系数：Kd2. PID 算法公式- 输出 = 比例项 + 积分项 + 微分项- 比例项 = Kp EV- 积分项 = Ki ∫EV dt- 微分项 = Kd dEV/dt3. 程序流程- 读入温度传感器输入 AI- 计算实际温度值 PV- 计算误差值 EV- 根据 PID 算法公式计算输出- 将计算的输出写入执行机构输出 DO程序示例| 梯形图程序 | 功能 | |---|---| | LD AI | 读入温度传感器输入 | | SUB SV | 计算误差值 EV | | MUL Kp | 计算比例项 | | MOV E | 保存比例项 | | MUL Ki | 计算积分项 | | ADD E | 累加积分项 | | MUL Kd | 计算微分项 | | ADD E | 计算最终输出 | | OUT DO | 输出到执行机构 |参数调试PID 温度控制程序的性能与参数设定密切相关。在实际应用中，需要根据具体情况对 Kp、Ki、Kd 参数进行调试，以达到最佳的控制效果。经验法则：先设定 Kp，使系统有较快的响应速度。再设定 Ki，消除稳态误差。最后设定 Kd，提高系统的稳定性。

注意事项

温度传感器类型和安装位置对控制精度有影响，应选择合适的传感器并正确安装。执行机构应具有足够的执行力，能够及时响应 PLC 的控制信号。参数调试应在系统稳定运行后进行，避免频繁调整导致系统不稳定。

Mitsubishi PLC 设计交通灯

除了 PID 温度控制外，三菱 PLC 还可以用于设计交通灯系统。

硬件准备

三菱 PLC交通灯信号灯

软件设计

1. 输入输出变量定义- 车辆传感器输入：DI- 交通灯输出：DO2. 交通灯状态机- 红灯亮- 黄灯亮- 绿灯亮3. 程序流程- 读入车辆传感器输入 DI- 根据交通灯状态机确定输出- 将计算的输出写入交通灯输出 DO程序示例| 梯形图程序 |功能 | |---|---| | LD DI | 读入车辆传感器输入 | | TRNS BL | 转移到红灯状态 | | TS | 等待红灯时间 | | TRNS GR | 转移到绿灯状态 | | TS | 等待绿灯时间 | | TRNS YE | 转移到黄灯状态 | | TS | 等待黄灯时间 |参数调试交通灯系统的参数主要是红灯、绿灯、黄灯的持续时间。这些参数需要根据实际交通流量和道路情况进行调整。

注意事项

交通灯信号灯应安装在醒目的位置，确保车辆驾驶员能够清晰辨认。交通灯系统的维护和检修应定期进行，确保系统正常运行。

总结

Mitsubishi PLC 是工业自动化领域中功能强大的可编程逻辑控制器，既可以实现PID温度控制，也可以设计交通灯系统。通过对程序和参数的合理设定，可以达到良好的控制效果。

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三菱PLC实现PID控制的方法1）使用PID过程控制模块。 这种模块的PID控制程序是PLC生产厂家设计的，并存放在模块中，用户在使用时只需要设置一些参数，使用起来非常方便，一块模块可以控制几路甚至几十路闭环回路。 但是这种模块的价格昂贵，一般在大型控制系统中使用。 如三菱的A系列、Q系列PLC的PID控制模块。 2）使用PID功能指令。 现在很多中小型 PLC都提供PID控制用的功能指令，如FX2N系列PLC的PID指令。 它们实际上是用于PID控制的子程序，与A/D、D/A模块一起使用，可以得到类似于使用PID过程控制模块的效果，价格却便宜得多。 3）使用自编程序实现PID闭环控制。 有的PLC没有有PID过程控制模块和 PID控制指令，有时虽然有PID控制指令，但用户希望采用变型PID控制算法。 在这些情况下，都需要由用户自己编制PID控制程序。 3. 三菱FX2N的PID指令PID指令的编号为FNC88，源操作数［S1］、［S2］、[S3]和目标操作数[D]均为数据寄存器D，16位指令，占9个程序步。 ［S1］和［S2］分别用来存放给定值SV和当前测量到的反馈值PV，［S3］~[S3]＋6用来存放控制参数的值，运算结果MV存放在［D］中。 源操作数［S3］占用从［S3］开始的25个数据寄存器。 PID指令是用来调用PID运算程序，在PID运算开始之前，应使用MOV指令将参数设定值预先写入对应的数据寄存器中。 如果使用有断电保持功能的数据寄存器，不需要重复写入。 如果目标操作数[D]有断电保持功能，应使用初始化脉冲M8002的常开触点将其复位。 PID指令可以同时多次使用，但是用于运算的[S3]、[D]的数据寄存器元件号不能重复。 PID指令可以在定时中断、子程序、步进指令和转移指令内使用，但是应将［S3］＋7清零（采用脉冲执行的MOV指令）之后才能使用。 控制参数的设定和 PID运算中的数据出现错误时，“运算错误”标志M8067为 ON，错误代码存放在D8067中。 PID指令采用增量式PID算法，控制算法中还综合使用了反馈量一阶惯性数字滤波、不完全微分和反馈量微分等措施，使该指令比普通的PID算法具有更好的控制效果。 PID控制是根据“动作方向”（[S3]+1）的设定内容，进行正作用或反作用的PID运算。 PID运算公式如下：以上公式中：△MV是本次和上一次采样时PID输出量的差值，MVn是本次的PID输出量；EVn和 EVn-1分别是本次和上一次采样时的误差，SV为设定值；PVn是本次采样的反馈值，PVnf、PVnf-1和PVnf-2分别是本次、前一次和前两次滤波后的反馈值，L是惯性数字滤波的系数；Dn和Dn-l分别是本次和上一次采样时的微分部分；K p是比例增益，T S是采样周期，T I和T D分别是积分时间和微分时间，αD是不完全微分的滤波时间常数与微分时间TD的比值。 参数的整定PID控制器有4个主要的参数K p、T I、T D和T S需整定，无论哪一个参数选择得不合适都会影响控制效果。 在整定参数时应把握住PID参数与系统动态、静态性能之间的关系。 在P（比例）、I（积分）、D（微分）这三种控制作用中，比例部分与误差信号在时间上是一致的，只要误差一出现，比例部分就能及时地产生与误差成正比的调节作用，具有调节及时的特点。 比例系数K p越大，比例调节作用越强，系统的稳态精度越高；但是对于大多数系统，K p过大会使系统的输出量振荡加剧，稳定性降低。 积分作用与当前误差的大小和误差的历史情况都有关系，只要误差不为零，控制器的输出就会因积分作用而不断变化，一直要到误差消失，系统处于稳定状态时，积分部分才不再变化。 因此，积分部分可以消除稳态误差，提高控制精度，但是积分作用的动作缓慢，可能给系统的动态稳定性带来不良影响。 积分时间常数T I增大时，积分作用减弱，系统的动态性能（稳定性）可能有所改善，但是消除稳态误差的速度减慢。 微分部分是根据误差变化的速度，提前给出较大的调节作用。 微分部分反映了系统变化的趋势，它较比例调节更为及时，所以微分部分具有超前和预测的特点。 微分时间常数T D增大时，超调量减小，动态性能得到改善，但是抑制高频干扰的能力下降。 选取采样周期T S时，应使它远远小于系统阶跃响应的纯滞后时间或上升时间。 为使采样值能及时反映模拟量的变化，T S越小越好。 但是T S太小会增加CPU的运算工作量，相邻两次采样的差值几乎没有什么变化，所以也不宜将T S取得过小。