DM1310 模糊PID控制器
一、概述
DM1310系列采用計算機微電腦技術，智能PID調節儀是智能型高精度的測量控制儀表，PID自整定根據控制對象的特性自動計算出控制參數達到優良的控制效果，控制精度高、速度快、控制穩定。產品采用表面封裝模塊化工藝，提高儀表的抗*力，具有顯示、控制、變送、通訊等功能，配合外圍電氣單元如加熱制冷設備、閥門、開關等，實現對溫度、壓力、液位、流量、速度等多種物理量檢測信號的控制。可廣泛用于電力、冶金、石化、輕工、制藥、環保、能源等領域。
二、功能特點
多種外形尺寸可選擇，單路輸入，雙屏幕顯示。
具備20多種信號輸入類型。
帶有PID參數自整定功能，不需要人工設定PID參數。
多種輸出可選擇，上下限繼電器、電壓、電流變送輸出。
繼電器接點輸出，可控硅過零觸發脈沖輸出，移相調壓輸出，SSR固態繼電器驅動電壓輸出。
隔離防雷RS485接口，標準MODUBS-RTU通訊協議。
帶饋電輸出，為現場傳感器變送器配電。
三、主要技術指標
輸入 | 通訊輸出 | |||
輸入信號 | 單通道，萬能輸入 | 接口 | RS232/485/無線 MODBUS-RTU、打印接口 | |
精 度 | 0.2％FS 16位AD轉換器 | 波特率 | 1.20～57.60Kbps | |
速 度 | 12次/秒 | |||
模擬量控制/變送輸出 | 電源 | |||
精 度 | 0.2%，12位數字DA | 供電 | AC85～265V 50/60HZ或DC10～30V功耗<4W | |
電流輸出 | 4～20、0～10、0～20mA(負載電阻≤250Ω) | 饋電 | DC5V、12V、24V/40mA | |
電壓輸出 | 1～5V、0～5V、0～10V (負載電阻≥200KΩ) | 其他參數 | ||
控制輸出 | 工作環境 | 溫度-10～60℃ 濕度<85％RH | ||
繼電器觸點容量 | AC220V/3A | 安裝方式 | 開孔柜裝 | |
SSR固態繼電器 | 負載 DC12V/30mA | |||
單相可控硅 | 過零觸發/移相觸發 | |||
三相可控硅 | 過零觸發/移相觸發 | |||
四、產品選型
智能PID調節儀 DM1310-□□-□□□□-□□()
①② ③④⑤⑥ ⑦⑧⑨
①規格尺寸 | ②輸入信號類型 | ||||
代碼 | 外形 長×高×深 mm | 代碼 | 分度號 | 代碼 | 分度號 |
A B C D E F G H J K L | 橫式160×80×125 豎式80×160×125 方形96×96×110 橫式96×48×110 豎式48×96×110 方形72×72×110 方形48×48×110 橫光柱160×80×125 豎光柱80×160×125 方形光柱96×96×110 其他特殊尺寸 | 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 | 熱電阻PT100(-200.0~500.0℃) 熱電阻Cu100(-50.0~150.0℃) 熱電阻Cu50(-50.0~150.0℃) 熱電阻BA1(-200.0~500.0℃) 熱電阻BA2(-200.0~500.0℃) 電阻0~400歐(電阻范圍可設) S 型熱電偶(0~1600℃) K 型熱電偶(0.0~1300℃) E 型熱電偶(0.0~1000℃) B 型熱電偶(200~1800℃) T 型熱電偶(-200.0~400℃) N 型熱電偶(0.0~1300℃) J 型熱電偶(0.0~1200℃) | 13 14 15 16 17 18 19 20 21 31 32 58 60 | 4-20mA(-1999~9999) 0-10mA(-1999~9999) 0-20mA(-1999~9999) 1-5V(-1999~9999) 0-5V(-1999~9999) 0-10V(-1999~9999) 0-50mV(-1999~9999) 0-100mV(-1999~9999) 電位計 熱阻/熱偶 mA/V 萬能輸入(包含0-20) 特殊規格 |
③主控制輸出 | ④繼電器輸出 | ||||
代碼 | 輸出類型 | 代碼 | 輸出類型 | 代碼 | 繼電器數量 |
C1 C2 C3 C4 C5 C6 | 4-20mA輸出 0-10mA輸出 0-20mA輸出 1-5V輸出 0-5V輸出 0-10V輸出 | C7 C8 C9 C10 C11 C12 | 繼電器輸出 SSR固態繼電器 SCR單相過零觸發 SCR單相移相觸發 SCR三相過零觸發 SCR三相移相觸發 | R0 R1 R2 | 無繼電器 1個繼電器 2個繼電器 |
⑤變送輸出 | ⑥通訊輸出 | ⑦饋電輸出 | |||
代碼 | 輸出類型 | 代碼 | 輸出類型 | 代碼 | 輸出電壓 |
T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 | 無輸出 4-20mA輸出 0-10mA輸出 0-20mA輸出 1-5V輸出 0-5V輸出 0-10V輸出 | N S R P W G | 無通訊輸出 RS485 RS232 打印接口 無線通訊 GPRS通訊 | 0 1 2 5 | 無饋電 DC12V DC24V DC5V |
⑧供電電源 | ⑨備注 | ||||
代碼 | 電壓范圍 | 無備注可省略 | |||
A D | AC85~265V(50~60HZ) DC10~30V | ||||
備注：1、選型時根據接線圖選擇功能，因接線端子數量有限，同一組端子上只能選擇一種功能，
2、選型必須完整，沒有選到的功能也要填上代碼。
選型舉例：DM1310-A58-C7R1T0S-2A
五、操作說明
（一）按鍵功能
按鍵是輕觸式按鍵，請勿用力按壓以延長使用壽命。
按鍵 | 說 明 |
SET | 參數設定鍵，在設定狀態時，用于存貯參數的新設定值并進入下一個設定參數。長按SET鍵約5秒退出設置狀態。 |
? | 設定狀態時，按該鍵移位設置對應的數值位，長按?鍵約5秒返回上一級參數設置。工作狀態下切換手動/自動輸出狀態。 |
▲ | 設定值增加鍵，在設定狀態時，用于增加數值。 |
▼ | 設定值增加鍵，在設定狀態時，用于減少數值。 |
工作狀態下，儀表上排顯示測量值，下排顯示控制目標值。按一下SET鍵馬上松開，下排顯示A ××，表示自動控制輸出量的大小，再按一下SET鍵，下排又顯示控制目標值。?鍵為手動/自動轉換，按一下?鍵下排顯示H ××，進入手動控制輸出狀態，此時可以用▲和▼鍵改變輸出量的大小。再按一下?或SET鍵則返回自動控制輸出狀態。在自動控制輸出狀態時，按▲、▼鍵直接增加、減少控制目標值。
（二）參數設定
在設定狀態下，儀表上排顯示參數提示符，下排顯示設定值。按下SET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SET鍵確認，才能進入參數設置狀態，按照順序依次設置各個參數，設置好一個參數后按En鍵進入下一個參數設置狀態。
如果設定過程中30秒鐘不改變參數,則儀表自動返回運行。 提示符及含義如下：
序號 | 參數 | 說 明 |
01 | -Cd- | 密碼，設置為808后按SET鍵確認才能進入參數設置狀態。 |
02 | Addr | 通訊地址，范圍1～99。 |
03 | bAud | 通訊的波特率，范圍1.20～57.60Kbps。 |
04 | PAri | 通訊奇偶校驗位，可設置無校驗none，奇校驗odd，偶校驗EvEn。 |
05 | Sn | 設定儀表輸入信號類型。見輸入信號類型對照表。 |
06 | dot | 小數點位置，范圍0～3，如dot=2，則顯示格式為XX.XX。對于熱電阻、熱電偶等溫度信號，大設置為1，即顯示分辨率為0.1℃，在1000度以上自動轉換分辨率為1℃。 |
07 | inPL | 線性輸入下限對應顯示值即儀表量程下限，范圍-999～9999。(變送輸出下限） |
08 | inPH | 線性輸入上限對應顯示值即儀表量程上限，范圍-999～9999。(變送輸出上限） |
09 | oSEt | 調零校正系數范圍-99.9～99.9，修正后顯示值=修正前測量值+oSEt。 |
10 | FSEt | 調滿度校正系數范圍0.500～2.000，修正后=FSEt×（修正前測量值+oSEt） |
11 | tP | 熱電偶輸入時，儀表補償溫度的誤差修正，范圍-20.0～20.0。出廠默認為0.0。 |
12 | Lb | 輸入濾波阻尼系數，設置范圍為0～60。Lb越大，測量值越穩定，但響應也越慢。一般在測量值受到較大干擾時，可逐步增大Lb值。在實驗室對儀表進行計量檢定時，則應將Lb設置為0或1以提高響應速度。 |
13 | AF1 | 個AL1繼電器報警的方式。設定為-HH-表示測量值超高報警（上限報警），設定為-LL-表示測量值超低報警（下限報警），設定為OFF時表示此點禁止報警。(報警參考 “報警說明”) |
14 | AL1 | 個繼電器報警點設定值。 |
15 | AH1 | 個繼電器復位值。報警的方式為HH時則當測量值超過AL1時動作，低于AH1時復位。 |
16 | AF2 | 第二個AL1繼電器報警的方式。 |
17 | AL2 | 第二個繼電器報警點設定值。 |
18 | AH2 | 第二個繼電器復位值。 |
19 | bS | 變送輸出方式，可選擇4～20mA、0～10mA、0～20mA、1～5V、0～5V、0～10V幾種方式。 |
20 | bS-L | 變送輸出下*對應的儀表測量顯示值。 |
21 | bS-H | 變送輸出上*對應的儀表測量顯示值。 |
22 | At | 自整定開關, 用▲或▼鍵設成On則允許自整定, 設成OFF則禁止自整定, 每次整定完后自動設成OFF, 次啟動自整定則必須設成On, 整定過程中下排出現At字樣，整定完后自動取消。建議在設備常規環境下啟動自整定，比如升溫控制系統在環境溫度下開始啟動。 |
23 | -P- | 比例增益,范圍為1～99.99,出廠缺省值設為10.00。 |
24 | -I- | 積分時間,范圍為1～4000秒,出廠缺省值設為200。 |
25 | -d- | 秒分時間,范圍為1～999秒,出廠缺省值設為40.0。 |
26 | oPL | 限制調節量輸出小值，范圍為0～80%。建議設置為10%使風機不停機或0%。 |
27 | oPH | 限制調節量輸出大值，范圍為0～。建議設置低于100，使風機不在大功率輸出。 |
28 | Lit | 投入超調抑制作用的控制點與目標SV值的距離。如：SV=150℃，希望在145℃開始投入超調抑制，則Lit=5.0。 |
29 | dv | 超調抑制作用強度，分為0～5檔。檔位越大，抑制作用越強。抑制過大，會使系統到達設定控制值的時間越長。Lit太大，即投入抑制作用太早，也會使控制時間增長，這兩個參數要配合起來調，使系統得到滿意的效果。 |
30 | out | 輸出變化限幅，防止輸出跳變，出廠默認為5%。 |
31 | CooL | 正反作用選擇，選擇oFF,為反作用調節方式，指儀表輸入增大時，調節輸出趨向減小的控制，如加熱控制；選擇oN，為正作用調節方式，指儀表輸入增大時，調節輸出趨向增大的控制，如致冷控制。 |
32 | OP | 選擇控制輸出方式，onoF繼電器開關輸出、SSr固態繼電器/可控硅輸出、SCR調壓輸出、0～5V、1～5V、0～10V電壓輸出、0～20mA、4～20mA，0～10mA電流輸出, 共8種常用方式。特殊要求另議，繼電器開關控制周期為20秒，固態繼電器/可控硅控制周期為2秒。 |
33 | HdiS | 帶有光柱顯示的儀表設置綠色光柱顯示內容，設置為ON顯示輸出比例，設置為OFF綠色光柱不顯示。 |
34 | -End | 參數設置結束，顯示-End，儀表自動進入運行狀態。 |
輸入信號類型對照表 | |||
參數提示符 | 輸入信號類型 | 參數提示符 | 輸入信號類型 |
P100 | Pt100熱電阻 | tC-n | N 型熱電偶 |
C100 | Cu100熱電阻 | tC-J | J 型熱電偶 |
Cu50 | Cu50熱電阻 | 4-20 | DC4-20mA |
bA1 | BA1 | 0-10A | DC0-10mA |
bA2 | BA2 | 0-20 | DC0-20mA |
rtd | 電阻0-400Ω | 1-5V | DC1-5V |
tC-S | S 型熱電偶 | 0-5V | DC0-5V |
tC-K | K 型熱電偶 | 0-10V | DC0-10V |
tC-E | E 型熱電偶 | 0-50 | 0-50mV |
tC-b | B 型熱電偶 | 0-100 | 0-100mV |
tC-t | T 型熱電偶 | 其他輸入信號訂貨時請注明 | |
六、PID參數的意義及作用
按偏差的比例、積分、微分控制(簡稱PID控制) 是工業過程中應用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成倒數關系。I為積分時間，單位為秒，d為微分時間，單位為秒。
（一）PID參數人工整定指南
⑴比例增益P的選取。由于P的大小直接影響到系統的超調量、過渡時間和穩態誤差，因此P的選取尤其重要。比例增益P 加大，系統動作靈敏，速度加快，但偏大，超調量增大，振蕩次數增多，調節時間過長。若P太大，系統會趨向振蕩，超調較大；若P太小，會使系統動作緩慢，可能會欠調。
⑵積分時間I的選取。積分作用旨在消除穩態誤差，積分時間I的大小與積分作用呈反比關系。I太小，積分作用太強將使系統不穩定，振蕩次數較多；而I太大，對系統性能影響減弱，以至不能消除穩態誤差。
⑶微分時間d的選取。微分控制能夠預測偏差，產生超前校正作用，可以較好地改善動態特性。但是，當d偏大或偏小時，超調量和調節時間都會增加。工程上,一般選取d＝0.1I～0.2 I。
這里舉一個使用常碰到的現象，以說明手動調整PID參數的規律。在整個動態過程中，發現響應超調量偏小，測量值圍繞給定值小幅振蕩，調節時間長，穩定不下來。超調量偏小說明P偏小，小幅振蕩和不穩定說明I偏小。可以依據PID調節規律逐漸增大P和I， d也隨I作相應調整，逐步滿足調節要求。
由上述分析可知，三個參數的選取相互影響、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，系統在160℃上下振蕩，經過2~3次振蕩后，儀表計算出參數P、I和d的值并保存，自整定結束，然后以200℃作為目標值繼續控制。
建議：自整定時從環境溫度開始，測量值要低于目標值的80%。如果CooL設置為ON，應在高溫時打開自整定。
七、報警
該儀表可帶多個繼電器，每個繼電器可以設置超高、超低報警、禁止報警的方式，并且采用報警回差方式避免繼電器頻繁動作。當某個繼電器處于報警狀態時，對應的繼電器常開觸點閉合，對應指示燈亮。以個報警點報警為例：
如果此報警點報警的方式設為上限報警（即AF1設為-HH-），當測量值大于AL1時，儀表進入報警狀態，當測量值下降到AL1值時儀表并未停止報警，只有在測量值低于AH1時，儀表才解除報警狀態。設置為上限報警時，報警值AL1要大于報警復位值AH1。
如果此報警點報警的方式設為下限報警（即AF1設為-LL-），當測量值小于AL1時，儀表進入報警狀態，當測量值上升到AL1值時儀表并未停止報警，只有在測量值高于AH1時，儀表才解除報警狀態。設置為下限報警時，報警值AL1要小于報警復位值AH1。
八、變送輸出
儀表可把測量值變送輸出為標準信號，輸出形式由“bS”參數確定，測量值變送范圍由“bS-L”及“bS-H”參數確定。如測量溫度信號PT100，要求0℃時輸出4.0mA,150℃時輸出20.0mA，則bS=4-20,bS-L=0.0，bS-H=150.0。那么儀表顯示75.0℃時，輸出12.0mA。
九、通訊說明
(1)本產品配RS232、RS485接口，直接與計算機通訊，RS485標準通訊距離1.5km，可以掛接多個儀表。RS232標準通訊距離15m，只能掛接一個儀表。RS232接口的TXD、RXD、GND分別接計算機串口的第2、3、5管腳。數據格式為1個起始位﹑8個數據位﹑1個停止位，校驗位可設置。為避免通訊沖突，儀表都處于偵聽方式。計算機按規定地址向某一儀表發出一個命令，然后等待一段時間，等候儀表回答，儀表收到正確命令后再發送出數據。發送結束后儀表又處于偵聽方式。同一系統中，儀表地址不能相同，波特率要一致。
(2)采用標準Modbus-RTU通訊協議，使用其中的03、06功能號。在使用組態軟件時，須選用的設備為modicon(*康)的PLC，Modbus-RTU地址型，功能號為3X或4X都可以，寄存器地址是從個開始，數據為整型16位，使用組態王軟件寄存器從0001或0000開始（即4x001，4x000），別的組態軟件有可能是從3x001或3x000開始。通訊為整數，需用戶根據實際情況處理小數點位數。通訊傳輸數據為有符號的整型數據，用戶編程建議定義有符號的整型數據即可。當數據大于0X8000時，數據取反加1即為負數的實際數值，例如通訊傳輸數據為0XFFFF，對應數據值為-1。對于長整型數據如累積量等，數據值=高位×65536+低位。組態時用戶也可以選擇數據類型為長整型（Long），系統自動計算出累積量。
寄存器對應表 | |||||
4x000 | 測量值 | 4x015 | AH1報警復位值 | 4x030 | dv提前點 |
4x001 | 控制目標值 | 4x016 | AH1報警復位值 | 4x031 | out輸出變化限幅 |
4x002 | 1自動狀態 0手動 | 4x017 | AF2第2報警的方式 | 4x032 | CooL加熱0，制冷1 |
4x003 | Out(輸出比例0-100.0%) | 4x018 | AL2報警值 | 4x033 | OP控制方式 |
4x004 | Sn(輸入信號類型) | 4x019 | AH2報警復位值 | 4x034 | HdiS光柱顯示 |
4x005 | dot 小數點 | 4x020 | bS(輸出方式) | 4x035 | Addr(通訊地址) |
4x006 | inpL(量程下限) | 4x021 | bSL(輸出下限) | 4x036 | bAUd(波特率) |
4x007 | inpH(量程上限) | 4x022 | bSH(輸出上限) | 4x037 | 校驗位 |
4x008 | oSEt(調零修正) | 4x023 | AT自整定1開啟 | 4x038 | 開路通訊測量值 |
4x009 | FSEt(滿度修正) | 4x024 | P | 備用 | |
4x010 | tP補償溫度修正 | 4x025 | I | ||
4x011 | Lb濾波阻尼 | 4x026 | D | ||
4x012 | AF1第1報警的方式 | 4x027 | oPL輸出小量 | ||
4x013 | AL1報警值 | 4x028 | oPH輸出大量 | ||
4x014 | AL1(第1報警值) | 4x029 | Lit提前抑制 | ||
(3)Modbus-RTU協議格式
計算機讀取數據發送命令格式 (建議一次讀取不超過0X10即16個數據)
通訊地址 | 功能號 | 起始地址高位 | 起始地址低位 | 數據個數高位 | 數據個數低位 | 校驗碼高位 | 校驗碼低位 |
01 | 03 | 00 | 00 | 00 | 03 | 05 | CB |
返回數據格式
通訊地址 | 功能號 | 數據個數 | 個數據高位 | 個數據低位 | 第二個數據高位 | 第二個數據低位 | 第三個數據高位 | 第三個數據低位 | 校驗碼高位 | 校驗碼低位 |
01 | 03 | 06 | 03 | E8 | 03 | E8 | 03 | E8 | C1 | 9F |
計算機寫數據發送命令格式
通訊地址 | 功能號 | 寄存器地址高位 | 寄存器地址低位 | 數據高位 | 數據 低位 | 校驗碼高位 | 校驗碼低位 |
01 | 06 | 00 | 20 | 00 | 0C | 88 | 05 |
返回數據格式
通訊地址 | 功能號 | 寄存器地址高位 | 寄存器地址低位 | 數據高位 | 數據 低位 | 校驗碼高位 | 校驗碼低位 |
01 | 06 | 00 | 20 | 00 | 0C | 88 | 05 |
計算機寫長整型數據發送命令格式(000849EA對應543210)支持一次寫入4個字節。
通訊地址 | 功能號 | 寄存器地址高位 | 寄存器地址低位 | 寫入數量量高位 | 寫入數量量低位 | 字節數 | 數據值 | 校驗碼 |
01 | 10 | 00 | 02 | 00 | 02 | 04 | 000849EA | 45AB |
返回數據格式
通訊地址 | 功能號 | 寄存器地址高位 | 寄存器地址低位 | 數據高位 | 數據 低位 | 校驗碼高位 | 校驗碼低位 |
01 | 10 | 00 | 02 | 00 | 02 | 88 | 05 |
(4)舉例：
例：讀地址為1的個數據值
發送數據為 01 03 00 00 00 01 84 0A
發送數據中, 01是下位機地址，03是功能號，00、00是寄存器起始地址，00、01 表示讀一個數，84、0A是CRC校驗碼；
返回數據為 01 03 02 03 E8 B8 FA
返回數據中，01是儀表地址，03是功能號，02數據個數，03、E8 測量值對應整數1000，用戶根據情況確定小數點位置；B8、 FA是校驗碼。
如果要讀兩個數據，則可以發送01 03 00 00 00 02 C4 0B
帶有通訊指示燈（COM）的產品，下位機收到正確的命令后，指示燈會閃爍。
十、質 保
如屬廠方制造質量問題，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。保修期十八個月。
DM1310 模糊PID控制器
