一種帶有限幅器的PID控制裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種帶有限幅器的PID控制裝置及方法，用以防止操作員在對PID控制器參數設置時的誤操作，該裝置包括相互連接形成閉環反饋結構的參數存儲器、加法器、PID控制器、執行器、被控裝置和被控裝置參數檢測器，該PID控制裝置還包括設置在加法器與參數采集器之間的參數輸入限幅器。與現有技術相比，本發明專利技術具有限幅效果好、限幅可調、適用范圍廣等優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種限幅電路，尤其是涉及一種帶有限幅模塊的PID控制裝置及方法。
技術介紹
無論是復雜的控制回路還是簡單的單回路控制，PID控制器是缺一不可的。PID控制器在一個控制回路中起到自動調節作用，如圖1所示。在實際應用中，對于一個自動控制回路，操作人員僅僅是通過調節PID控制器的設定值，從而實現被控參數的自動變化。但是如果操作人員的一個誤操作可能會對化工裝置造成不可估量的損失。如：要求產品設定值從5000調整為4500，而由于種種原因而把設定值誤輸入為450，相關的工藝會有很大的變化，甚至裝置會造成連鎖停車，嚴重時會發生安全事故。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種限幅效果好、限幅可調、適用范圍廣的帶有限幅模塊的PID控制裝置。本專利技術的目的可以通過以下技術方案來實現：一種帶有限幅器的PID控制裝置，用以防止操作員在對PID控制器參數設置時的誤操作，包括相互連接形成閉環反饋結構的參數存儲器、加法器、PID控制器、執行器、被控裝置和被控裝置參數檢測器，該PID控制裝置還包括設置在加法器與參數采集器之間的參數輸入限幅器。所述的參數輸入限幅模塊包括減法模塊、除法模塊、絕對值模塊、比較模塊、第一實數選擇器和第二實數選擇器，所述的減法模塊的兩個輸入端與參數存儲器連接，所述的除法模塊的一個輸入端與減法模塊的輸出端連接，另一個輸入端與參數存儲器連接，所述的比較模塊的一個輸入端通過絕對值模塊與除法模塊的輸出端連接，另一個輸入端與參數存儲器連接，所述的第一實數選擇器的模式設置端與比較模塊的輸出端連接，其第一輸入端與參數存儲器連接，第二輸入端與第一實數選擇器的輸出端連接，所述的第二實數選擇器的手自動設置端和第一輸入端分別與參數存儲器連接，第二輸入端與第一實數選擇器的輸出端連接，輸出端與加法器連接。所述的減法模塊為一減法運算電路，所述的除法模塊為一除法運算電路，所述的絕對值模塊為絕對值電路，所述的比較模塊為一運算比較器。所述的第一實數選擇器和第二實數選擇器分別為一數據選擇器芯片。一種PID控制裝置的控制方法，包括以下步驟：1)減法模塊從參數采集器獲取PID控制器的設定值上量程值和設定值下量程值作為輸入，做差后獲取設定值量程；2)除法模塊從參數采集器獲取PID控制器的操作設定值，并將其與設定值量程做除法，并通過絕對值模塊對除法值取絕對值；3)比較模塊將取絕對值后的除法值與從參數采集器獲取的PID控制器設定值限幅率作比較，并將比較結果發送到第一實數選擇器的模式設置端，第一實數選擇器根據比較結果選擇第一輸入端或第二輸入端的數據作為輸出；4)第二實數選擇器根據手自動設置端選擇第一輸入端或第二輸入端的數據作為PID控制器的最終設定值。與現有技術相比，本專利技術具有以下優點：一、限幅效果好：本專利技術通過在PID控制器的輸入端前設置限幅模塊，通過一系列的邏輯電路對輸出的設定值進行判斷，防止因誤操作造成PID設定值超過正常范圍，對被控對象加以保護。二、限幅可調、適用范圍廣：本專利技術對輸入的設定起到限幅功能，所以對于任何由PID控制器控制的對象均可適用，防止操作人員誤操作，降低故障率，減少誤操作造成的損失。附圖說明圖1為現有技術的控制原理圖。圖2為本專利技術的控制原理圖。圖3為限幅模塊的輸入輸出信號圖。圖4為限幅模塊的電路原理圖。其中，1、PID控制器，2、執行器，3、被控裝置，4、被控裝置參數檢測器，5、加法器，6、參數存儲器，7、參數輸入限幅模塊，71、減法模塊，72、除法模塊，73、絕對值模塊，74、比較模塊，75、第一實數選擇器，76、第二實數選擇器。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本專利技術進行詳細說明。實施例：如圖2所示，為了防止操作人員的誤操作，可以增加SP限幅模塊。如果該SP的變化超過設定的限幅率，則系統自動采用原來的SP設定值，不做任何變化，如果SP新的設定值的變化在變化率之內，采用新的設定值。如圖3所示，一個SP限幅功能包括以下幾個部分。1.SP高限SP_HLM；2.SP低限SP_LLM；3.SP限幅值限幅SP_LIMIT；4.SP輸入值SP；5手自動切換。其工作原理如圖4所示。減法模塊71SUB_R：Output＝Input_1-Input_2；除法模塊72DIV_R:Output＝Input_1/Input_2；絕對值模塊73ABS_R：Output＝︱Input︱；比較模塊74COM_R：當Input_1﹥Input_2時，比較輸出GT＝1；當Input_1﹤﹦Input_2時，比較輸出GT＝0；第一實數選擇器75SEL_RSEL_R：當Condition＝0時，Output＝Input_1；當Condition＝1時，Output＝Input_2.第二實數選擇器76SEL_R實際上是對于輸入Input_1的值進行存儲，只是根據條件輸出Input_1的值還是輸出Input_2的值；減法模塊SUB_R的兩個輸入為被測變量的上下量程；每一個執行周期，程序會對來自操作人員輸入的SP值與設定的量程相除，由于輸入的SP可能是正向，也可能是負向的，所以應對結果取絕對值；結果與設定限幅率相比較(限幅率可以根據需要而定，一般為10％)，如果超過了設定限幅率，比較輸出GT為1，則實數選擇器的輸出等于Input_2,也就是輸出保持上一個周期的SP值。當PID控制器處于手動模式時，輸出至控制器的SP始終等于SP輸入值。當PID控制器處于自動模式時，以上功能塊才起作用。也就是說，在控制器在自動模式下，且輸入的SP值在SP限幅率之內時，SP輸出才等于SP輸入。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種帶有限幅器的PID控制裝置，用以防止操作員在對PID控制器參數設置時的誤操作，包括相互連接形成閉環反饋結構的參數存儲器(6)、加法器(5)、PID控制器(1)、執行器(2)、被控裝置(3)和被控裝置參數檢測器(4)，其特征在于，該PID控制裝置還包括設置在加法器(5)與參數采集器(6)之間的參數輸入限幅器(7)。

【技術特征摘要】
1.一種帶有限幅器的PID控制裝置，用以防止操作員在對PID控制器參數設置時的誤操作，包括相互連接形成閉環反饋結構的參數存儲器(6)、加法器(5)、PID控制器(1)、執行器(2)、被控裝置(3)和被控裝置參數檢測器(4)，其特征在于，該PID控制裝置還包括設置在加法器(5)與參數采集器(6)之間的參數輸入限幅器(7)。2.根據權利要求1所述的一種帶有限幅模塊的PID控制裝置，其特征在于，所述的參數輸入限幅模塊(7)包括減法模塊(71)、除法模塊(72)、絕對值模塊(73)、比較模塊(74)、第一實數選擇器(75)和第二實數選擇器(76)，所述的減法模塊(71)的兩個輸入端與參數存儲器(6)連接，所述的除法模塊(72)的一個輸入端與減法模塊(71)的輸出端連接，另一個輸入端與參數存儲器(6)連接，所述的比較模塊(74)的一個輸入端通過絕對值模塊(73)與除法模塊(72)的輸出端連接，另一個輸入端與參數存儲器(6)連接，所述的第一實數選擇器(75)的模式設置端與比較模塊(74)的輸出端連接，其第一輸入端與參數存儲器(6)連接，第二輸入端與第一實數選擇器(75)的輸出端連接，所述的第二實數選擇器(76)的手自動設置端和第一輸入端分別與參數存儲...

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋孝林，付學江，王乘東，項吳定，鐘華，唐青，沈偉，蔣旭，徐晶，吉榮，
申請(專利權)人：上海華林工業氣體有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31