岛电表FP93PID设定操作精编版.docx

1、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

2、,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0.0800.0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

3、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0.0800.0) . 1)在5-6窗口,选择传感器量程的单位C(0.0800.0) . 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

4、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 5-1

5、2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 4-04-8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

6、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;5-85-7设置直流信号显示范围的上,下限值:-19999999,最大间隔105000.由此定义了直流信号的工程显示量程.例如:420mA表示为0100.0兆帕的压力量程. 2.调节输出正/反作用 在5-12ACT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

7、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212秒(出厂值3秒).继电器接点(Y型)输出比例周期一般选2030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TAC10 I/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

8、.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(099%)和上限O-H(1100%).例如: O-L设 20%和O-H 设80%,对应010V和420mA分别是28V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%)

9、. 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(01.00),SF = 0为常规PID; SF = 1超调抑制作用强,速度慢;SF

10、 = 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)

11、FP93为用户提供了6组PID参数.可在4-14-8 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: SVt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:

12、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,4-34-4的积分和微分窗口被取消,出现4-2DF位式灵敏度调整(初值为20),用于调整动作宽度,例如:01000量程,设定500,灵敏度30,Y型继电器接点在50015间通断,继电器接点在515时关断,在低于485时吸合. 此外4-3I=OFF时为比例微分PD调节 4-4D=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

13、关参数的示意图 1.设置顺序(初次设置时带星号的可跳过) 设定曲线的分组格式5-1 确定程序运行的时间单位5-2 进入曲线的设定 设定曲线的步(段)数1-2 设定曲线执行次数1-14 (不设置为1,为单次运行) 设定曲线运行中的报警点1-111-121-13 设定曲线的伺服起动1-15 曲线的确保平台1-16 曲线的时标1-31-10 曲线的掉电保护方式5-3 超量程故障的保护方式5-4 循环完成的设置 第一步的起始值1-1 每步的目标值2-1 按号选择的PID参数2-3 调试过程 选择程序方式3-1 选择曲线入口0-0 运行程序0-0 据选择的PID号的数量,反复起动自整定0-7 2.设置说

14、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

15、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

16、,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0.0800.0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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 步目标值 40 40 60 60 80 80 180180400 400 运行时间 10 10 20 20 30 30

17、40 40 80 80 PID号 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 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. 1

18、2)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0-7AT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

19、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

20、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

21、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PID 1号,与2,3号PID对应分别是4-13和4-14的SP2和SP3的划分值

22、.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EV1EV3三个事件继电器,在5-195-225-25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.

23、 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3-43-53-6窗口设定;程序方式在1-111-121-13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5-205-235-26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5-215-245-27设置报警的4种抑制方式. 1:无抑

24、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1-31-41-51-6窗口设置(详见编程标输出) TMS2:第2时标输出,在1-71-81-91-10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

25、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,

26、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5-165-18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

27、(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

28、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

29、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: -19992000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:1100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5-145-15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0.0800.0, 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5-335-34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)