IPEmotion專(zhuān)業(yè)版、開(kāi)發(fā)版支持控制模塊，該模塊支持函數(shù)發(fā)生器、PID控制器、路由器、序列控制、序列控制塊以及參考曲線生成器。本文主要針對(duì)PID控制器的應(yīng)用做出介紹。IPEmotion支持真正的PID控制器功能，最大更新速率1kHz。（P：Proportional control比例控制；I：Integral control積分控制；D：Derivative control微分控制）模擬PID回路功能，可使用為IPEmotion PID控制器專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的過(guò)程模擬器。過(guò)程模擬器是一個(gè)小盒子，代表過(guò)程并提供來(lái)自過(guò)程的模擬輸出信號(hào)，并且還具有模擬輸入以從PID控制器接收控制值。在實(shí)際過(guò)程中，控制值（例如，正在移動(dòng)執(zhí)行器以改變一個(gè)值的位置進(jìn)而改變流入油箱的流量或控制電機(jī)的節(jié)流位置。）下圖概述了軟件，帶IO模塊的模擬測(cè)量系統(tǒng)、過(guò)程以及它們之間的相互關(guān)系。通常需要模擬輸入測(cè)量和模擬輸出信號(hào)來(lái)控制過(guò)程。
圖像來(lái)源：IPEmotion用戶手冊(cè)
PID控制過(guò)程模擬演示
PID控制器的目標(biāo)是將過(guò)程（烘箱溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、油箱填充水平等）保持在給定的設(shè)定值。PID控制器也應(yīng)該對(duì)過(guò)程的干擾做出反應(yīng)。例如，當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，當(dāng)溫度下降或增加電動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門(mén)位置時(shí)，加熱烘箱以提高溫度。PID控制器需要來(lái)自過(guò)程（過(guò)程變量）的模擬輸入信號(hào)和模擬輸出通道，將PID的控制值（CO）反饋給過(guò)程。本例中，利用Dataforth DAQ20 IO模塊為設(shè)置示例，模擬演示PID控制器的控制過(guò)程。
?VSN | 模擬量輸入模塊（單端） |
?VO | 模擬量輸出模塊 |
采集界面->添加PID控制器
控制器創(chuàng)建后，在左側(cè)樹(shù)形列表控制模塊中PID控制器下列出。
每個(gè)PID控制器由4個(gè)通道組成，包括三個(gè)調(diào)諧變量通道以及一個(gè)狀態(tài)通道。狀態(tài)通道指示PID控制器是否工作。
PID運(yùn)行設(shè)置選項(xiàng)卡：
?Start trigger | 設(shè)置PID控制器開(kāi)始觸發(fā)條件 |
?Stop trigger | 設(shè)置PID控制器結(jié)束觸發(fā)條件 |
?Hold trigger | 設(shè)置PID控制器保持觸發(fā)條件 |
若未定義觸發(fā)條件，則PID控制器在開(kāi)始測(cè)量時(shí)直接開(kāi)始運(yùn)行。PID控制器運(yùn)行時(shí)，狀態(tài)通道從0更新為1。狀態(tài)1表示PID控制器正在正常運(yùn)行。
PID輸入/輸出設(shè)置選項(xiàng)卡：
輸入、輸出設(shè)置是使控制器正常工作的重要設(shè)置。
?控制值通道(CO) | 設(shè)置數(shù)據(jù)輸出通道，控制器將控制值(CO)寫(xiě)入該通道。然后通過(guò)模擬量輸出模塊將該值發(fā)送至過(guò)程執(zhí)行部件，例如用于改變流量、電機(jī)轉(zhuǎn)速等的閥門(mén)?？刂浦?CO)必須更新對(duì)實(shí)際值通道(PV)有影響的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 |
?實(shí)際值通道(PV) | 實(shí)際值通道(過(guò)程變量PV)是測(cè)量當(dāng)前過(guò)程輸出信號(hào)的模擬量輸入通道。該測(cè)量通道可以是任何類(lèi)型的輸入，例如(電壓、溫度、應(yīng)變、轉(zhuǎn)速等)。PID控制回路僅在控制值(CO)影響實(shí)際值(PV)時(shí)有效。例如：若測(cè)量爐內(nèi)溫度(PV)，控制值(CO)應(yīng)影響向燃燒器釋放更多或更少天然氣的閥門(mén)，從而增加或降低爐膛溫度。 |
?參考值通道(Set Point) | 參考值即為設(shè)定點(diǎn)。設(shè)定值對(duì)于控制過(guò)程非常重要，PID控制器必須使過(guò)程變量保持在這個(gè)設(shè)定值上。設(shè)定值可以是一個(gè)定義的爐溫、油箱液位或發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等。設(shè)定值可以由操作人員根據(jù)實(shí)際需求改變，例如，熔爐溫度可以根據(jù)在熔爐中加工的產(chǎn)品而變化。 |
PID控制參數(shù)設(shè)置(調(diào)諧變量)
參數(shù)設(shè)置即定義放大系數(shù)(Kr)、前置時(shí)間(Tv)和后續(xù)時(shí)間(Tn)等調(diào)諧變量。調(diào)諧因子作為單獨(dú)的通道，若在采集過(guò)程中需要更新參數(shù)，則可通過(guò)手動(dòng)輸入、滑塊或函數(shù)生成器。
?工作頻率 | 定義PID循環(huán)計(jì)算的頻率，工作頻率應(yīng)與測(cè)量(PV)和輸出(CO)頻率一致。當(dāng)輸入和輸出以1Hz的速率更新時(shí)，PID回路以1kHz的計(jì)算速率運(yùn)行是沒(méi)有意義的。 |
?Kr | 放大默認(rèn)值為1。該因子對(duì)比例增益有影響。 |
?Tv | 微分增益的時(shí)間常數(shù)，默認(rèn)值為0。該因子增加至大于0，噪聲會(huì)增加。 |
?Tn | 積分增益的時(shí)間常數(shù)，默認(rèn)值為1。該因子增加時(shí)，系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間將變慢。 |
在歐標(biāo)和美標(biāo)間，調(diào)諧因子有不同的術(shù)語(yǔ)表達(dá)。
IPEmotion EU-PID調(diào)諧因子 | US-PID調(diào)諧因子 |
Kr=比例放大 | Kp比例增益 Kr=Kp |
Tv=先導(dǎo)時(shí)間 | Kd微分增益 Tv=Kd/Kp(微分增益) Tv=Kd/Kr=Kd/Ki |
Tn=重置事件 | Ki積分增益 Tn=Kp/Ki(積分增益) Tn=Kr/Ki=Kp/Ki |
示例：水箱內(nèi)溫度控制（視頻演示見(jiàn)下方原文鏈接）
http://www.windhill.com.cn/articles/20210402112618/
