岛电表FP93PID设定操作精编版.docx
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岛电表FP93PID设定操作精编版
教师教材学生日本岛电FP93可编程PID调节器中文操作说明日本岛电FP93可编程PID调节器中文操作说明
FP93是日本岛电公司高性能的0.3级可编程PID调节器,它功能完善,性
能优良,设计细腻.具有自由输入,四位超大高亮的字符显示,众多的状态指
示.可带4组曲线最大40段可编程,六组专家PID参数,更高级的区域PID算
法.带手动,停电和故障保护,模拟变送,通讯接口,两路时标输出,I/O接
口包括4组DI外部开关,3路继电器和4路OC扩展门共16种和事件.
一.仪表的显示面板和功能键
二.操作流程图说明
FP93可分为六个窗口群,每个窗口群的第一个窗口用星号代表,全部的子窗口
和用虚线表示的选件子窗口共95个.每个窗口采用了编号,例如传感器量程选
择窗口[5-5],表示第5窗口群的第5号窗口.进入子窗口,按增减键修改参
数时,面板SV窗口的小数点闪动,按ENT键确认修改后,小数点灭.
三.简单加热系统定值调节的快速入门设置例
1.定值设置例:
仪表选用FP93-8P-90-N1000,K型热偶0.0～800.0℃输入,P
型输出接固态继电器.设定温度为600.0℃,EV1上限绝对值报警值650.0
℃,EV2下限绝对值报警值550℃,EV2的报警为上电抑制.
首先按面板RUN/RST（运行/复位键）,使仪表进入复位,面板RUN运行灯灭,
确定键和窗口是不被锁定或被转移到外部操作,参照中文流程图设置:
在[5-5]窗口,将传感器量程代码设定为:
05（K型热偶0.0～800.0℃）.
1）在[5-6]窗口,选择传感器量程的单位C（0.0～800.0℃）.
2）在[5-12]窗口,将调节输出极性设为:
rA反作用（加热）.
3）在[5-13]窗口,将调节输出的时间比例周期设为:
2秒.
4）在[3-1]窗口,设置为ON,定值方式.
5）在[3-2]或[0-0]窗口,按增,减键将SV值设为600.0℃,按ENT键确认.
6）在[5-19]窗口,将EV1报警方式设为:
上限绝对值（HA）.
7）在[5-22]窗口,将EV2报警方式设为:
下限绝对值（LA）.
8）根据要求,在[5-24]窗口,设置下限报警应具有上电抑制功能,设为:
2.
10）在[3-4]窗口,设EV1报警值:
650.0℃;在[3-5]设EV2报警值:
550.0℃.
11）在[3-3]窗口,选择PID参数号1注:
0或1等同于1号PID参数
12）接输出,在[0-0]窗口按住RUN键3秒钟,面板RUN灯闪烁,启动运行.
13）在[0-7]自整定窗口,按增/减键将OFF改为ON,按ENT键启动自整定,AT
灯亮.当炉温到达设定值时,AT灯闪烁.经三,两个周期振荡,AT灯灭,自整定
完成.基本的设置和调整结束,可进行定值FIX的调节了.
四.用户的基本设置窗口
基本窗口[0-0]窗口
1）传感器类型和范围/单位[5-5]/[5-6]窗口
2）调节输出正/反作用[5-12]窗口
3）SSR（P型）和继电器接点（Y型）的输出比例周期[5-13]窗口
4）PID参数,调节输出限幅和抗超调系数[4-0]～[4-8]窗口
5）PID参数的自整定AT执行[0-7]窗口
6）定值控制FIX和程序控制PROG选择[3-1]窗口
1.传感器类型和测量范围
此窗口需首先设置,一旦更改将清除其它与量程有关的参数,例如设定值SV
输入类型的设定:
（参照流程图上的量程代码表,在[5-5]"RANG"窗口,按增/
减键选择传感器类型和测量范围代码）,按确认键（ENT）确认.此外,可在[5-6]
窗口选择温度测量的摄氏（℃）或华氏（℉）的单位.
注:
铂电阻Pt100或JPt100（旧国标BA2）的标准区别.
直流输入的可编显示量程:
在[5-9]窗口选择直流信号的小数点位置（DP）:
XXXX,
XXX.X,XX.XX,X.XXX;[5-8][5-7]设置直流信号显示范围的上,下限值:
-1999～
9999,最大间隔10～5000.由此定义了直流信号的工程显示量程.例如:
4～
20mA表示为0～100.0兆帕的压力量程.
2.调节输出正/反作用
在[5-12]"ACT"窗口,选择调节输出反作用（加热）或正作用（致冷）.
反作用（RA）:
PV测量值与SV设定值的正偏差越大,调节输出越小（加热系统）.
正作用（DA）:
PV测量值与SV设定值的正偏差越大,调节输出越大（致冷系统）.
3.SSR（P型）和继电器接点（Y型）的输出比例周期:
在[5-13]窗口设置Out的输
出比例周期.在比例周期内,占空比脉宽调节输出正比于PID运算,用于交流过
零调功.P型输出比例周期一般选2～12秒（出厂值3秒）.继电器接点（Y
型）输出比例周期一般选20～30秒（出厂值30秒）.周期短调节变化快,适合
小惯性系统;惯性大的周期可选长些.负载电流大于300A时,可配功率扩展板
触发晶闸管.还可配置先进的TAC10I/P周波控制器,具有节能,不打表针,
调节精度高和提高电源功率因数的优点.
4.系统PID参数组
1）6组PID参数:
比例P,积分I和微分D参数是决定系统调节品质的重要参数,
提供了0-6号的6组PID参数（0或1都代表1号）,以对号入座的配制在定值
或曲线控制中.定值方式时,仅能在[3-3]窗口,选择1个PID号码.程序方式,
一组曲线最多可选择6个.
2）6组调节输出限幅:
每个PID号码都有对应的一组输出限幅参数,分别
在[4-7][4-8]窗口设定下限O-L（0～99%）和上限O-H（1～100%）.例如:
O-L设20%和O-H设80%,对应0～10V和4～20mA分别是2～8V和7.2～
16.8mA.适用于限定阀门开度,避开如线性阀的非线性区,伺服动作范围,
减小加热功率以及对特殊加热元件某升温段的功率限制等.限幅虽能减小
超调,如果因调节量不足将影响调节速度造成欠调（如长时间温度不能到
达）.对反作用的加热,会因下限维持输出造成连续超调,一般不设下限（保
持0.0%）.
同上,在该PID参数窗口群中设其它5组PID号对应的调节输出限幅.
3）6组抗超调系数:
每个PID号码都有对应的一组抗超调SF系数
图一:
有超调,振荡无超调,无振荡欠调,过渡时间长
在[4-6]窗口,设置第1组PID参数的超调抑制系数SF.调整SF可使被控对象
到达目标设定值的过渡过程最平稳.其原理是提前进入比例调节,延迟进行积分
调节（克服积分饱和）.SF对过渡过程的影响见图--,理论上,到达新设定值,
过快的调节速度,容易产生振荡,而中间图的效果较为理想.可根据工艺时间和
允许超调量,现场具体选择超调抑制系数SF（0～1.00）,SF=0为常规PID;SF=
1超调抑制作用强,速度慢;SF=0.4为出厂值,建议初次采用.
同上,在该PID参数窗口群中设其它5组PID参数的SF.
4）PID参数的自整定AT执行:
专家系统的办法是利用自整定功能,自动找到系统最佳的PID参数.在定值控
制或程序控制运行状态时,在[0-7]窗口,可执行自整定AT:
执行（on）或停止
（off）.如图示的AT自整定起动on后,AT灯亮闪烁,在PV测量值到达SV
设定值后,AT灯常亮,产生对系统的二,三次扰动.根据超调振荡的大小和恢
复的周期,自动算出系统的PID参数.整定完成,AT灯灭,系统恢复正常控制.
在曲线运行时,对于选择多组PID号的需反复起动AT的自整定.
PID参数手动调整:
（初学跳过）
FP93为用户提供了6组PID参数.可在[4-1]～[4-8]PID窗口群中观察或手动
修改自整定后的参数.对于滞后和变频控制等特殊系统,若反复整定效果不理
想,可手动修改PID参数.
A.当到达稳态前超调过大,如对到达稳态时间要求不高,可增大比例克服超调.
B.如要加快到达稳态的时间,而允许少量超调时,可适当减小比例带.
C.当测量值在设定值上下缓慢波动时,可适当增加积分时间或增大比例带.
D.当测量值在设定值上下频繁波动时,可适当减小微分时间.
5.PID算法外的其他方式:
手动更改PID参数设定窗口时,有下述的调节方式:
位式调节:
SV
t
自整定示意图
AT启动AT结束
自整定在下述的情况下被禁止:
a.手动状态时不执行
b.P=OFF,位式调节时不执行
c.PV测量值超量程时不执行
d.第3种锁定方式
e.调节器处于复位状态
自整定执行时,其它操作被禁止
CONTROLLER
-1-
当[4-1]窗口设置P=OFF时,[4-3][4-4]的积分和微分窗口被取消,出现[4-2]
"DF"位式灵敏度调整（初值为20）,用于调整动作宽度,例如:
0～1000℃量程,
设定500℃,灵敏度30℃,"Y"型继电器接点在500±15℃间通断,继电器接点在
515℃时关断,在低于485℃时吸合.
此外[4-3]I=OFF时为比例微分PD调节
[4-4]D=OFF时为比例积分PI调节
I=OFF和D=OFF时为纯比例P调节
五.程序控制方式
一组曲线的设定以及相关参数的示意图
1.设置顺序（初次设置时带星号的可跳过）
⑴设定曲线的分组格式[5-1]
⑵确定程序运行的时间单位[5-2]
进入曲线的设定
⑶设定曲线的步（段）数[1-2]
⑷设定曲线执行次数[1-14]（不设置为1,为单次运行）
⑸设定曲线运行中的报警点[1-11][1-12][1-13]
⑹设定曲线的伺服起动[1-15]
⑺曲线的确保平台[1-16]
⑻曲线的时标[1-3]～[1-10]
⑼曲线的掉电保护方式[5-3]
⑽超量程故障的保护方式[5-4]
循环完成的设置
⑾第一步的起始值[1-1]
⑿每步的目标值[2-1]
⒀按号选择的PID参数[2-3]
调试过程
⒁选择程序方式[3-1]
⒂选择曲线入口[0-0]
⒃运行程序[0-0]
⒄据选择的PID号的数量,反复起动自整定[0-7]
2.设置说明:
1）由工艺要求设定曲线的分组格式和时间单位:
参照图示的一组曲线示意,曲线是由步（段）组成的,在[5-1]窗口,可选择
1:
1组曲线40步2:
2组曲线20步/组2:
4组曲线10步/组的格式.仅有
曲线的小循环,曲线和曲线间不能链接,40段已足够满足了绝大多数的应用.
在[5-2]窗口,选每步最大的执行时间,HM:
99小时59分;MS:
99分59秒
2）运行曲线中的PID号的选择
一组曲线可利用6组PID号,一般可按低温-中温-高温区选三个号.在曲线的设
置中,不选PID号,将被自动默认1号PID.更便利的办法是区域PID.
3）运行曲线的PID参数自整定
一组曲线用了几组PID号,就需要反复起动几次自整定[0-7].运行程序和起动
自整定后,当测量PV值到达平台步的SV设定值后,自整定才开始,整定的是
平台的PID参数,AT整定完成,AT灯灭.其后需再次起动自整定,得到下个平
台的PID参数.PID号相同的,取最后一次的整定结果.
在曲线斜率运行中,需进入程序的保持状态,才能进行自整定.可利用程序的
跳步,缩短整条曲线的整定时间;也可已利用定值或某设定点的整定结果,在
PID号的参数窗口群中,手动填写修改其它PID号的参数.
4）程序复位时,可修改全部参数;程序运行时,仅初始化参数不能被修改.可
方便地修改PID参数,运行目标,运行时间等参数.
5）提高系统的调节品质的方法:
根据自整定效果,可手动修改整定后的PID参
数;对应PID号,调整与低温-中温-高温区加热功率匹配的输出限制;改变SF
系数减小超调;为减小平台的超调,甚至可增加一步曲线或加长运行时间.
3.程序例
某加热系统,仪表选用FP93-1P-90-P1000,K型热偶0.0～800.0℃输入,P型输
出接固态继电器.4组程序曲线设置,每组曲线10步,程序要求掉电保护,超
量程故障出现,以"复位"方式停止.起始设定温度为20.0℃,第1组曲线:
时
间单位:
分钟.
第N步12345678910
步目标值404060608080180180400400
运行时间10102020303040408080
PID号1122334455
EV1上限绝对值报警值450.0℃,设置步骤如下:
1）～4）项的设定与定值方式相同
5）在[3-1]窗口,设置为OFF,程序控制方式.
6）在[5-1]窗口,按增减键设置为4（4组曲线,每组10步）按ENT键确认.
7）在[5-2]窗口,将时间单位设为MS（分钟）.
8）在[5-3]窗口,将程序掉电保护设为ON.
9）在[5-4]窗口,将超量程故障方式设为超量程RST,程序停止,输出为0.
10）在[1-1]窗口,第1组曲线的第1步的起始值设为20.0℃,按ENT键确认.
11）在[2-1]窗口,将第1步的目标值设为40.0℃,按ENT键确认.
12）在[2-2]窗口,第1步的运行时间设为10.00分钟.按ENT键确认.
13）在[2-3]窗口,设置对应的PID号为1,按ENT键确认.
14）在[2-1A]窗口—[2-3I]窗口,重复11）-13）操作,设置完成曲线.
参照10）--14）的步骤设置其它3组曲线.
15）在[5-19]窗口,将EV1报警方式设为:
上限绝对值（HA）.
16）在[1-11]窗口,设EV1报警值:
450.0℃.
17）在[0-0]窗口,选择要运行的曲线号.
18）系统成闭环,在[0-0]按RUN/RST键3秒钟后,程序运行,面板RUN灯亮
19）在[0-7]AT自整定窗口,按增/减键将OFF改为ON状态后,按ENT键确认启
动自整定,AT灯闪烁.AT全亮,AT开始,AT结束,AT灯灭.
4.程序的显示/执行功能窗口:
[0-0]按RUN键3秒钟后,程序运行;再按3秒钟后复位,面板RUN灯灭.此外,
外部输入的DI1开关与面板RUN键功能等效.
[0-2]窗口,程序运行步的剩余时间
[0-3]窗口,当前曲线的执行次数
[0-4]窗口,当前曲线执行的PID号
[0-5]窗口"HLD"改为ON,程序从当前步进入保持状态.改OFF后,程序继续运行.
[0-6]窗口"ADV"改为ON,强制跳入下一步运行.跳步后显示OFF,可继续跳步.
保持,跳步如果被转移到外部开关上,将无该窗口的功能!
5.设定曲线的伺服起动如果是必要的
在[1-15]设定曲线的伺服起动为ON,程序第一步的起始值等于实际测量值（残
余炉温）,而不是程序第一步的起始设定值,从而节约了能源.
6.确保曲线的平台如果是必要的
满足精密工艺要求,确保平台保温区的热处理时间是重要的.在[1-16]设定
确保的偏差值1-999数字后,当曲线设定值已到达平台,由于系统的滞后等原
因,造成实际测量值大于容许偏差值,程序将被自动延时,直到测量值小于容
许偏差后才能进入曲线的平台.
7.曲线运行中的掉电保护如果是必要的
[5-3]设定ON,运行程序掉电,再次上电后从断点处继续运行;设OFF被复位.
8.曲线运行中超量程,断偶故障的保护如果是必要的
[5-4]设HLD程序被保持,故障消除后继续运行;设RUN程序继续运行;设RST
程序被复位.超量程故障时,调节输出为零.
9.区域PID-自适应不同SV设定值,自动选择PID参数的方式
在[4-11]窗口ZONE初始值为OFF时为独立PID参数控制,每个程序步可选
择和使用对应的PID号.当[4-11]窗口设为ON时进入了区域PID方式,此时,
曲线运行步的PID号的被禁止.
对于低温-中温-高温区加热系统,相同区域（Zone）PID的参数是近似的（包
括输出功率限制和超调系数）.可根据设定值划分三个区域,并利用了1（0）,
2,3的PID号码.在[4-12]窗口,当设定值<区域1的SP1划分值时,自动选择
PID1号,与2,3号PID对应分别是[4-13]和[4-14]的SP2和SP3的划分值.
当设定值SV处于某PID号的区域值时,该PID号自动被使用;当设定值SV小于
的区域值区域回差以下时,自动切换到下一区域PID号.多组PID号的区域值相
同,最小的PID号优先.
[4-15]窗口的区域回差（Zone的HYS）,决定区域PID号间切换的动作灵敏度,是
避免临界间频繁动作的调整参数.初值是20.
六.事件和报警设置
FP93提供了EV1～EV3三个事件继电器,在[5-19][5-22][5-25]事件方式窗口可
选择16事件,设置NON为取消.注:
通过DO选件,可扩展成7组继电器.
1.报警事件说明:
绝对值报警:
报警值固定,不随设定值改变.
偏差值报警:
报警值与设定值保持固定偏差值,跟随设定值改变.
SO超量程报警:
测量PV值超过上下限量程范围±10%报警,调节输出为零.
设定报警值:
定值控制方式在[3-4][3-5][3-6]窗口设定;程序方式在
[1-11][1-12][1-13]窗口设定报警继电器的实际报警值或偏差值.
17181920
-2-
报警的回差:
在[5-20][5-23][5-26]分别设报警的回差值.参见上图矩形窗口,
回差（动作灵敏度）是避免报警误动作和频繁动作的调整参数.进入报警区时,报
警动作;直到退出回差区,报警才解除.例如:
500℃上限绝对值报警,回差3
℃.当测量值PV超过500℃时,报警动作;PV值降至小于497℃时才解除.
报警的上电抑制和非抑制:
在[5-21][5-24][5-27]设置报警的4种抑制方式.
1:
无抑制,只要处于报警区内,就会产生报警.
2:
报警抑制.初次上电,禁止首次报警,只有测量值再次进入报警区,报警才动
作.造成例如:
不希望下限报警继电器首次上电动作,错误地切断系统电源.
3:
初次上电状态或改变设定值时报警被抑制.
4:
正常报警运行状态时无抑制,正常报警;超量程时抑制.
2.报警以外的其它事件
Hld程序保持:
程序保持状态时动作.
GUA:
程序确保平台状态时动作.
TMS1:
第1时标输出,在[1-3][1-4][1-5][1-6]窗口设置（详见编程标输出）
TMS2:
第2时标输出,在[1-7][1-8][1-9][1-10]窗口设置.同上.
RUN:
程序运行时吸合,程序结束时断开
STPS:
程序运行过程中每跳一步吸合1秒.
ENDS:
程序结束时吸合1秒钟.
FIX:
定值控制方式时吸合.
NON:
无定义/取消指定.
七.可编程时标输出（TMS1和TMS2）
FP93提供了2组可编程的时标,并可定义到事件或DO的输出上,在一组曲线运
行中,仅能调用一次.时标输出可用于辅助控制.时标设置由四步组成:
在[1-3]窗口设置时标TMS1的开始步.OFF时取消时标.
在[1-4]窗口设置时标TMS1以开始步为基准的起始时间.
在[1-5]窗口设置时标TMS1的结束步.
在[1-6]窗口设置时标以结束步为基准TMS1的OFF结束时间.
按相同办法在[1-7]～[1-10]窗口设置时标TMS2.
1）在程序运行的HLD保持和GUA确保平台产生时,时标将被自动延时.
2）只设置开始步和ON时间,而结束步设OFF,时标ON输出一直到程序结束.
3）时标的OFF结束时间超过程序的结束时间,程序结束时标停止.
八.DI/DO外部输入和输出开关
1.DI四个外部无电压接点输入-复杂的键操作被简化了:
在[5-16]～[5-18]窗口设置其它三个外部开关（DI2,DI3,DI4）:
NON:
无定义/取消指定
HLD:
"程序保持"开关.开关闭合后,程序进入"保持"状态;开关打开,"保持"
状态取消,程序继续运行.
ADV:
非自锁点动"跳步"开关输入.按一次程序强制跳到下一步.
FIX:
"定值"开关闭合,进入定值控制状态;开关断开,进入程序状态.
SPT2:
用DI4（权2）和DI3（权1）组成2位编码选择程序组号.
SPT3:
用DI4（权4）,DI3（权2）和DI2（权1）组成3位拨码选择组号.
SPT2和SPT3可采用KXA-1型（拨码开关装在控制箱上,应用十分方便）.
以上功能一经设定将取代相应机内键操作功能（DI1除外）,例如DI2选中保
持HLD功能,[0-5]窗口HLD键操作被禁止,可重设NON取消指定.
2.（选件）FP93的4个OC门外部端子输出（DO）:
OC门输出,需外配电源扩展.TK4型四路继电器的扩展单元
在[5-28]～[5-31]窗口分别设置DO1～DO4的10个状态输出.
NON:
无定义.
SO超量程报警:
测量PV值超过上下限量程范围±10%报警,调节输出为零.
Hld程序保持:
程序保持状态时动作.
GUAT:
程序确保平台状态时动作.
TMS1:
第1时标输出.
TMS2:
第2时标输出.
RUN:
程序运行时吸合,程序结束时断开
STPS:
程序运行过程中每跳一步吸合1秒.
ENDS:
程序结束时吸合1秒钟.
FIX:
定值控制方式时吸合.
九.其他功能
1.调节输出的手动/自动间的无扰动切换.
定值运行（RUN状态灯亮）和程序运行（RUN状态灯闪烁）时,在[0-1]窗口按
住ENT键3秒,面板MAN灯闪烁.按增减键改变调节输出百分比（程序运行时
间不变）.再次按住ENT键3秒,手动切换为自动,面板MAN灯灭.
2.测量值显示补偿和滤波时间常数（初学者可跳过此项）
测量值显示补偿:
传感器经标定后的线性误差和因安放位置引起的测量误差,
可在[5-10]窗口"PV-b"设置正负偏移量作为测量值PV的显示补偿.范围:
-1999～2000个数字,出厂值为（0）.请不要随便设定,避免造成测量误差.
滤波时间常数:
在[5-11]设置测量值PV的一阶数字滤波时间常数.范围:
1～100
秒,出厂值O,无滤波.数值越大,滤波越强,但影响测量速度.具体值现场确定.
请不要随便设定避免影响系统的调节速度.
3.设定值的限制:
在[5-14][5-15]]窗口内可进一步设置SV设定值的下限和上
限（SV_L,SV_H）,用于限制用户的设定范围.例如:
测量范围0.0～800.0℃,
SV的上,下限设定为:
200.0℃,600.0℃,以避免脱离工艺要求的设置.
请不要随便设定避免影响设定值的范围.
十.选件功能
1.模拟变送输出
FP93提供了一组隔离模拟变送输出,用于记录仪,串级控制等.在[5-32]窗口分
别选择模拟变送类型:
PV（测量值）,SV（设定值）,OUT（调节输出）.在[5-33][5-34]
窗口可设定变送的上,下限,用于记录仪的满度或调零.当模拟变送的下限大
于上限设定时,为反刻度变送.
2.数字通信（选件,详见通讯学习软件）
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