北海西門子6XV1840-2AH10

PID控制中有P、I、D三個(gè)參數(shù)，只有明白這三個(gè)參數(shù)的含義和作用才能完成控制器PID參數(shù)整定，讓控制器到達(dá)較佳控制效果。電子開(kāi)發(fā)網(wǎng)在本文給大家介紹PID控制中P、I、D參數(shù)的作用。

比例作用
比例控制器實(shí)際上就是個(gè)放大倍數(shù)可調(diào)的放大器，即△P=Kp×e，式中Kp為比例增益，即Kp可大于1，也可小于1；e為控制器的輸入，也就是測(cè)量值與給定值之差，又稱為偏差。

要說(shuō)明的是，對(duì)于大多數(shù)模擬控制器而言，都不采用比例增益Kp作為刻度，而是用比例度來(lái)刻度，即δ=1/Kc×**。也就是說(shuō)比例度與控制器的放大倍數(shù)的倒數(shù)成比例；控制器的比例度越小，它的放大倍數(shù)越大，偏差放大的能力越大，反之亦然。

明白了上述關(guān)系，就可知道比例度(即比例帶)越大，控制器的放大倍數(shù)越小，被控參數(shù)的曲線越平穩(wěn)；比例度越小，控制器的放大倍數(shù)越大，被控參數(shù)的曲線越波動(dòng)。

比例控制有個(gè)缺點(diǎn)，就是會(huì)產(chǎn)生余差，要克服余差就必須引入積分作用。

積分作用
控制器的積分作用就是為了自控系統(tǒng)的余差而設(shè)置的。所謂積分，就是隨時(shí)間進(jìn)行累積的意思，即當(dāng)有偏差輸入e存在時(shí)，積分控制器就要將偏差隨時(shí)間不斷累積起來(lái)，也就是積分累積的快慢與偏差e的大小和積分速度成正比。只要有偏差e存在，積分控制器的輸出就要改變，也就是說(shuō)積分總是起作用的，只有偏差不存在時(shí)，積分才會(huì)停止。

對(duì)于恒定的偏差，調(diào)整積分作用的實(shí)質(zhì)就是改變控制器輸出的變化速率，這個(gè)速率是通過(guò)積分作用的輸出等于比例作用的輸出所需的一段時(shí)問(wèn)來(lái)衡量的。積分時(shí)間小，表示積分速度大，積分作用就強(qiáng)；反之，積分時(shí)問(wèn)大，則積分作用就弱。如果積分時(shí)間無(wú)窮大，表示沒(méi)有積分作用，控制器就成為純比例控制器。

實(shí)際上積分作用很少單獨(dú)使用，通常與比例作用一起使用，使其既具有把偏差放大(或縮小)的比例作用，又具有將偏差隨時(shí)間累積的積分作用，且其作用方向是一致的。這時(shí)控制器的輸出為：△P=Ke+△Pi，式中△P為控制器輸出值的變化；Ke為比例作用引起的輸出；△Pi為積分作用引起的輸出。

微分作用
微分作用主要是用來(lái)克服被控對(duì)象的滯后，常用于溫度控制系統(tǒng)。除采用微分作用外，在使用控制系統(tǒng)時(shí)要注意測(cè)量傳送的滯后問(wèn)題，如溫度測(cè)量元件的選擇和安裝位置等。

在常規(guī)PID控制器中，微分作用的輸出變化與微分時(shí)間和偏差變化的速度成比例，而與偏差的大小無(wú)關(guān)，偏差變化的速度越大，微分時(shí)間越長(zhǎng)，則微分作用的輸出變化越大。但如果微分作用過(guò)強(qiáng)，則可能由于變化太快而由其自身引起振蕩，使控制器輸出中產(chǎn)生明顯的“尖峰”或“突跳”。為了避免這一擾動(dòng)，在PID調(diào)節(jié)器和DCS中可使用微分**PID運(yùn)算規(guī)律，即只對(duì)測(cè)量值PV進(jìn)行微分，當(dāng)人工改變控制器的給定值SP時(shí)，不會(huì)造成控制器輸出的突變，避免了改變SP的瞬間給控制系統(tǒng)帶來(lái)的擾動(dòng)。如TDC-3000，則在常規(guī)PID算法中增加一個(gè)軟開(kāi)關(guān)，組態(tài)時(shí)供用戶選擇控制器對(duì)偏差、還是測(cè)量值進(jìn)行微分。

當(dāng)輸入階躍信號(hào)后，微分器一開(kāi)始輸出的較大變化值與微分作用消失后的輸出變化的比值就是微分放大倍數(shù)Kd，即微分增益，微分増益的單位是時(shí)間，設(shè)置微分時(shí)間(或者微分增益)為零會(huì)取消微分的功能。

為便于記住比例、積分、微分三個(gè)作用，特抄錄三個(gè)順口溜供大家參考。
比例作用順口溜                                                                                              
比例州節(jié)器，像個(gè)放大器；                                                               
一個(gè)偏差來(lái)，放大送出去；                                                               
放大是多少，旋鈕看仔細(xì)；                                                              
比例度旋大，放大倍數(shù)低。                                                               
積分作用順口溜
重定調(diào)節(jié)器，累積有本領(lǐng)；
只要偏差在，累積不停止； 
累積快與慢，旋鈕看仔細(xì)；
積分時(shí)間長(zhǎng)，累積速度低。
微分作用順口溜 
說(shuō)起微分器，一點(diǎn)不神秘；
階躍輸入來(lái)，輸出跳上去；
下降快與慢，旋鈕看仔細(xì)；
微分時(shí)間長(zhǎng)，下降就慢些。

關(guān)于重定調(diào)節(jié)器的說(shuō)明：重定就是重新給定的意思，因?yàn)榭刂破髦蟹e分作用就是完成重定工作的。以前把比例積分控制器叫做重定調(diào)節(jié)器。

據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，隨著高速發(fā)展以及人民生活質(zhì)量的提高，對(duì)微波食品、休閑食品及冷凍食品等方便食品的需求量將不斷增加，這將直接帶動(dòng)相關(guān)食品包裝的需求，中國(guó)食品與包裝機(jī)械業(yè)在今后的一段時(shí)間內(nèi)將維持正增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)“十一五”期間，中國(guó)包裝工業(yè)的總產(chǎn)值可望達(dá)到4500億元人民幣，并保持年均7%的增長(zhǎng)速度。從2011年到2015年，總產(chǎn)值可望突破6000億元，每年平均增速約維持在16%的水平。以產(chǎn)品分類，中國(guó)紙包裝制品產(chǎn)量到2015年可達(dá)3600萬(wàn)噸，塑料包裝制品946萬(wàn)噸，金屬包裝制品491萬(wàn)噸，玻璃包裝制品1550萬(wàn)噸，包裝機(jī)械120萬(wàn)臺(tái)套。預(yù)計(jì)未來(lái)循環(huán)經(jīng)濟(jì)將成為包裝行業(yè)發(fā)展的主要模式、包裝資源回收利用將實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、綠色包裝材料將獲得大力開(kāi)發(fā)和發(fā)展、包裝基礎(chǔ)工業(yè)也將加快發(fā)展。一個(gè)國(guó)家包裝工業(yè)的發(fā)展水平及其包裝設(shè)計(jì)研發(fā)理念，是該國(guó)經(jīng)濟(jì)生活中文明程度的重要標(biāo)志。包裝產(chǎn)業(yè)不僅涵蓋了包裝產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)，包裝印刷，包裝原輔材料供應(yīng)，包裝機(jī)械以及包裝設(shè)備制造等多個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域，其包裝制品還參與到*一至*三產(chǎn)業(yè)，貨物流通的每一個(gè)環(huán)節(jié)。對(duì)使用后的包裝產(chǎn)品進(jìn)行處置、回收和再生利用是包裝工業(yè)*性的社會(huì)責(zé)任。因此，包裝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與**經(jīng)濟(jì)一體化和人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展息息相關(guān)。包裝產(chǎn)業(yè)作為“朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)”，必將對(duì)**制造業(yè)發(fā)展及其產(chǎn)品的**間流通產(chǎn)生不可低估的作用。 

但是，目前我國(guó)的包裝機(jī)械自動(dòng)化程度不高，和其他包裝強(qiáng)國(guó)相比技術(shù)水平還有待提高。因此，我們要大力的發(fā)展包裝機(jī)械的自動(dòng)化水平，提高生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品的檔次，這樣才能在激烈的**包裝市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。下面給大家介紹來(lái)自美國(guó)的小型一體化控制器（OCS）在包裝行業(yè)的應(yīng)用。 

一、 一體化控制器OCS在顆粒包裝機(jī)上的應(yīng)用： 

顆粒自動(dòng)包裝機(jī)適用于制、食品、植物種子、化妝品、等產(chǎn)品中的松散狀無(wú)粘性粗粉狀、顆粒狀物料的自動(dòng)包裝，如：沖劑、小丸、味精、白糖、湯料、麥片等，顆粒自動(dòng)包裝機(jī)可以在包裝過(guò)程中自動(dòng)完成計(jì)量、拉袋、充填、封口、切斷、計(jì)數(shù)、熱壓批號(hào)等全部工作，是制、食品、等行業(yè)廣大客戶實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化、提高生產(chǎn)效率的優(yōu)選設(shè)備。北京某包裝機(jī)械制造有限公司是生產(chǎn)顆粒自動(dòng)包裝機(jī)及灌裝機(jī)的專業(yè)廠家，其生產(chǎn)的DXD系列自動(dòng)包裝機(jī)及灌裝機(jī)行銷海內(nèi)外，得到用戶的普遍**。Horner公司技術(shù)工程師在認(rèn)真研究了包裝機(jī)工作原理之后，提出了基于XLE103小型一體化PLC的控制系統(tǒng)。產(chǎn)品外形如下：DXD全自動(dòng)包裝機(jī)要求加料、充填、拉袋、封口、剪切、撕口、熱壓批號(hào)等工序全自動(dòng)完成，包裝速度、制袋長(zhǎng)度可以人為調(diào)整。采用XLE103控制的DXD全自動(dòng)包裝機(jī)是集PLC控制器、人機(jī)界面、溫度PID控制、高速I/O、步進(jìn)電機(jī)控制等多種功能于一體的多用途自動(dòng)包裝機(jī)，該包裝機(jī)具有自動(dòng)給料、高速計(jì)數(shù)、袋長(zhǎng)可調(diào)、溫度可自調(diào)節(jié)，并且具有性能穩(wěn)定、操作維護(hù)方便、效率高等特點(diǎn)，保了包裝袋的長(zhǎng)度穩(wěn)定，圖形美觀。根據(jù)工藝要求，DXD全自動(dòng)包裝機(jī)采用XLE103進(jìn)行自動(dòng)控制，包含一個(gè)關(guān)鍵的步進(jìn)電機(jī)的協(xié)調(diào)運(yùn)行。XLE103是一款高度集成的一體化控制器，它本身集成12路數(shù)字量入，12路數(shù)字量出，4路高達(dá)10KHz的高速計(jì)數(shù)器輸入，2路較大道100KHz的PWM（高速脈沖）輸出，2路14位的模擬量輸入，自身可支持8路的PID數(shù)字調(diào)節(jié)。此外還集成2個(gè)串口，可以支持MODBUS協(xié)議和其他的串口協(xié)議。并且編程軟件免費(fèi)，編程電纜用戶可自己制作。 

經(jīng)過(guò)實(shí)踐的證明，此款OCS控制器完全可以控制顆粒包裝機(jī)的各種動(dòng)作，并且達(dá)到了降，提率的目的。對(duì)顆粒包裝機(jī)提高附加值是個(gè)很好的先例。 

二、 一體化控制器OCS在緩沖機(jī)上的應(yīng)用： 

隨著工業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)包裝材料的需求量越來(lái)越大，尤其是具有緩沖性能的包裝材料泡沫聚苯乙烯（EPS）的需求越來(lái)越大。緩沖包裝材料屬于一種壽命、“用過(guò)即扔”的一次性包裝物，瞬間即可變成垃圾，對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響是顯而易見(jiàn)的。家用電器、電子儀器、玻璃器皿等產(chǎn)品的包裝一直采用EPS，然而由于塑料發(fā)泡材料的廢棄物在自然界中長(zhǎng)期不能生物降解，給環(huán)境造成嚴(yán)重的“白色污染”，已經(jīng)被許多禁止使用，我國(guó)也將逐步禁止使用。因此，使用皺紋牛皮紙是一種經(jīng)濟(jì)而且容易得到的緩沖材料，其特點(diǎn)是表面性能穩(wěn)定，不容易產(chǎn)生粉塵，加工容易，可塑性好，其緩沖作用主要靠擠壓皺紋牛皮紙而實(shí)現(xiàn)，能為輕的待裝產(chǎn)品提供良好的緩沖作用。下面就一體化控制器OCS為核心控制的褶皺牛皮紙生產(chǎn)設(shè)備—緩沖包裝機(jī)作一下詳細(xì)的介紹。緩沖機(jī)的外觀如下：此設(shè)備的控制器是由美國(guó)Horner公司自主研發(fā)的一款小型的一體化控制器XLE，Horner 的工程師針對(duì)緩沖包裝機(jī)的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)細(xì)心的研究后，決定選用XLE103作為此設(shè)備的控制部分。這款控制器的外形尺寸僅為96mm×96mm×58mm，非常適用于小系統(tǒng)，另外它本身集成12點(diǎn)直流輸入（其中4路可以配置為高速計(jì)數(shù)器）；12點(diǎn)直流輸出（其中2路可以配置為脈寬調(diào)制）；2路模擬量輸入；2個(gè)串行通訊口；支持TF-flash卡；更重要的是，它本身自帶一塊128×64的圖形LCD。這些功能就完全滿足了緩沖機(jī)的要求，其控制器產(chǎn)品外觀如下：經(jīng)過(guò)實(shí)踐的證實(shí)，XLE103完全滿足緩沖包裝機(jī)的工藝要求，并能根據(jù)工作狀況自動(dòng)調(diào)整，以使設(shè)備達(dá)到較高能效。 

三、 一體化控制器在封口機(jī)上的應(yīng)用 

目前我國(guó)對(duì)于食品的安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)日加嚴(yán)格，因此在食品的生產(chǎn)運(yùn)輸過(guò)程中必須采用真空的包裝，這就必須使用封口機(jī)械對(duì)食品進(jìn)行真裝。下面就給大家介紹一下一體化控制器XLE在真空封口機(jī)上的應(yīng)用。 

封口機(jī)主要的兩個(gè)關(guān)鍵控制點(diǎn)就是袋內(nèi)真空度和封口溫度的控制。XLE通過(guò)接受真空度傳感器的信號(hào)來(lái)包裝袋內(nèi)的真空度，從而根據(jù)操作人員的設(shè)定值來(lái)控制真空泵的起停時(shí)間，當(dāng)包裝袋內(nèi)的真空度達(dá)到設(shè)定要求時(shí)馬上進(jìn)行熱封，從而能保持袋內(nèi)食品的保鮮期。因此對(duì)控制器的要求非常高，不僅要時(shí)時(shí)采集模擬量信號(hào)，不斷地進(jìn)行比較。根據(jù)特別的算法，從而保持袋內(nèi)真空度處于動(dòng)態(tài)的平衡。另外，XLE本身具備32路相對(duì)獨(dú)立的PID算法調(diào)節(jié)，根據(jù)熱電偶采集的溫度信號(hào)進(jìn)行PID控制已經(jīng)達(dá)到了很好的效果。(end)