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1、PID功能块 此主题包括 PID功能块将所有必要的逻辑联合起来，以实现模拟量输入通道处理，为非线性控制（包含平方误差和锯齿增益）的比例-积分-微分 （PID）控制，还有模拟量输出通道处理。 PID功能块支持模式控制，信号缩放和限制，前馈控制，超驰跟踪，报警检测，还有信号状态传播。您可以使能仿真来支持测试。这允许 测量值和状态以手动或另一个功能块经由SIMULATE_IN输入来提供。 串级（Cas）模式下，设定值（SP）由主控制器调整。自动（Auto）模式下，SP可以由操作员调整。在这两种模式下，输出是由标准或 者级数PID方程形式来计算的。手动（Man）模式下，功能块输出由操作员设置。PID功
2、能块也有两种远程模式，远程串级和远程输出。 这些模式和串级还有手动模式相似，只是SP和OUT由远程监督程序提供。 PID功能块可以直接连接到过程I/O（在DeltaV里面，不过不适合现场总线设备）。它也可以通过IN和OUT参数连接到其它功能块来实现串 级或其它复杂控制策略。 把BKCAL_IN和下游功能块的BKCAL_OUT连接起来可以防止积分饱和并提供无扰动传递。 连接跟踪输入（TRK_VAL）来实现外部控制输出跟踪。 PID功能块 BKCAL_IN 是来自下游功能块的BKCAL_OUT作为一个功能块无扰动传递的输出的值和状态。如果PID在串级里是另一个控制器的主回 路，这个连接很重要。没有
3、这个连接，副回路控制器不转换到CAS并且主PID不会激活。 CAS_IN 是来自另一个功能块的远程SP值。 FF_VAL是前馈控制输入值和状态。 IN是到来自另一个功能块过程变量（PV）的连接。 SIMULATE_IN是功能块用来在仿真使能时替代模拟测量值的输入值和状态。 TRK_IN_D初始化外部跟踪功能。 TRK_VAL是缩放后应用到OUT的值。 BKCAL_OUT是送到上游功能块来防止积分饱和，提供闭环控制无扰动传递的值和状态。 OUT是功能块输出的值和状态。 原理图-PID功能块 下图显示了PID功能块的内部结构。 参数可能在扩展功能块中稍有不同。 页码，1/28(W)w PID功能块
4、原理图 功能块执行-PID功能块 PID功能块提供比例（P）+积分（I）+微分（D）控制。该功能块支持两种PID方程式：两种形式支持外部积分和前馈： 标准形式是这样的离散运行： 级数形式是这样的离散运行： 当L=OUT （等价于OUT不受限制）并且P=D=E的时候方程降低为： 一个常规标准前馈PID， 页码，2/28(W)w 还有有微分滤波器的级数PID，只适用于微分作用，带前馈。 其中： E（s）是偏差（SP-PV） 反作用+，正作用-（CONTROL_OPTS中的Direct_Acting） KNL是用在P+I上而没用在D上的非线性增益。非线性作用在FRSIPID_OPTS 里通过选择 U
5、se_Nonlinear_Gain_Modification来激活。 P(s)是应用比例作用的变量，由STRUCTURE和BETA（设置比例作用对SP变化的权重系数）参数决定。 D(s)是应用微分作用的变量，D(s)是由STRUCTURE和GAMMA（设置微分作用对SP变化的权重系数）参数决定的。 L(s) 是来自BKCAL_IN或OUT的外部积分输入。 是以秒计的积分时间（参数积分） 是以秒计的微分时间（参数比率） GAINa是把参数GAIN从PV缩放到OUT之后的标称增益（DeltaV系统在工程单位的环境下工作，所以有必要缩放参数GAIN 来保持标称输入的意义）。 F(s)是前馈作用。 下
6、图显示了非线性整定参数是如何用来计算KNL的。 KNL的计算 其中： NL_MINMOD 是在误差的绝对值低于NL_GAP时应用的增益。要得到死区动作，设置NL_MINMOD为0。 NL_GAP 是控制盲区。当误差绝对值低于NL_GAP时，KNL = NL_MINMOD。 NL_TBAND 是KNL作为误差函数线性校正的转换带宽。 NL_HYST 是一个滞后值。直到误差绝对值超过NL_GAP + NL_HYST，KNL = NL_MINMOD。 一旦误差绝对值超出NL_GAP + NL_HYST，误差绝对值必须在KNL返回NL_MINMOD的值之前返回到小于NL_GAP的值。如果NL_GAP为
7、0，那么NL_HYST的值没有意 义（通常假设为0）。 您可以组态I/O选项，信号转换和滤波，前馈计算，跟踪变量，设定值和输出限制，PID方程结构，功能块输出动作，来选择具体功能块执 行。功能块模式决定设定值和输出选项。 页码，3/28(W)w I/O选择选择 当组态PID功能块的时候，选择输入值的来源是来自连接的功能块还是过程输入通道。 输入来自另一个功能块输入来自另一个功能块（Input from Another Block） 当您想让输入来自另一个功能块的时候，输入来源（通常是另一个功能块的输出 值）是连接到PID功能块的IN连接器的。有现场总线扩展，到IN的连接必须来自另一个功能块。
8、输入来自过程输入通道输入来自过程输入通道（Input from a Process Input Channel）当您想让输入来自过程输入通道的时候，组态IO_IN参数里期望通道的 设备信号标签（DST）。现场总线扩展里没有IO_IN参数。 注意注意 当IO_IN组态并且IN连接，IO_IN引用的I/O输入通道优先而IN忽略。 您可以组态去假信号滤波，NAMUR限值检测，还有超范围/欠范围检测通道参数。请查阅I/O组态这一主题来获得关于这些能力的信息。 仿真仿真 您可以使能仿真来支持测试。这允许测量值和状态由另外一个功能块提供或者手动输入。 组态过程中，要决定模拟值/状态是操作过程中手动输入还是
9、使用来自另一个功能块的。 当值是手动输入的时候： 操作员首先选择SIMULATE参数来使能仿真，并设置仿真使能/禁用栏的仿真使能复选框。 如果SIMULATE_IN没有连接（状态=坏：未连接），操作员输入SIMULATE参数仿真值栏使用的值。在线操作时，操作员就可以在 仿真状态栏输入仿真状态值。 注意注意 如果您想手动输入SIMULATE_IN值和状态，确保该参数没有连接。当SIMULATE_IN值未连接，来自SIMULATE_IN值栏的值用作 仿真值。 当使用来自另一个功能块的值/状态时： 组态过程中，连接SIMULATE_IN到期望的功能块输出或参数。不要在SIMULATE_IN输入的仿真
10、值栏输入值；功能块自动使用连接 值。 操作过程中，操作员通过选择SIMULATE参数并设置仿真使能/禁用栏的仿真使能对话框来使能仿真。 注意注意 不要给SIMULATE_IN参数输入值。如果输入了并且SIMULATE_IN的状态不是坏：未连接，SIMULATE_IN手动输入的值将超驰在 SIMULATE中输入的值。 现场总线里没有SIMULATE_IN。 信号转换信号转换 选择线性化类型参数（L_TYPE）的直接，间接，或者间接平方根信号转换。 直接信号调节直接信号调节（Direct signal conditioning）经过从I/O通道访问的值（或者是仿真使能时的仿真值）。 间接信号调节间
11、接信号调节（Indirect signal conditioning）转换访问通道输入值（或者是仿真使能时的仿真值）到PV参数（PV_SCALE）使用的范 围和单位。 间接平方根信号调节间接平方根信号调节（Indirect square root signal conditioning）转换访问通道输入值（或者是仿真使能时的仿真值），通过取值的平方 根并缩放到PV参数（PV_SCALE）使用的范围和单位。 您可以通过FIELD_VAL参数查看访问值（以百分比计）。 当转换输入值低于LOW_CUT参数指定的限值并且小信号切除I/O选项（IO_OPTS）使能（真）时，0.0值就用作转换值（PV）。
12、这个选 项在基于零点的测量设备很有用，如流量计。 您可以选择下面的I/O选项来为故障开执行器考虑选择反的范围来转换。 增加到关闭增加到关闭（Increase to Close）这个选项对IO_OUT里组态的设备信号标签有影响。增加到关闭导致模拟量输出通道的毫安信号在手 动模式（还有自动模式）下反转。也就是说，OUT的全范围值会导致通道有4mA信号。当IO_OUT组态好，OUT值就是暗含的阀门位置， 在增加到关闭为真的时候不反转。 注意注意 您只有在离线模式才能设置I/O选项。 页码，4/28(W)w 请查阅I/O选项这一主题来获得关于支持的I/O选项的详细信息。 前馈计算前馈计算 您可以用FF
13、_ENABLE参数来激活前馈函数。当FF_ENABLE参数为真时，前馈值（FF_VAL）缩放（FF_SCALE）到一个公共的范围，与 输出范围（OUT_SCALE）相对应。这里引入一个增益值（FF_GAIN）来实现完全前馈补偿。 跟踪跟踪 您可以指定控制选项和参数的输出跟踪。不过，您只能在离线模式下设定控制选项。 跟踪使能选项（CONTROL_OPTS）必须为真才能使跟踪功能运作。当手动跟踪（Track in Manual ）的控制选项为真的时候，当功能块 是手动模式时，跟踪就被激活并维持。当手动跟踪（Track in Manual ）为假的时候，手动模式禁用跟踪。激活跟踪功能会导致功能块的
14、实际模式变成本地超驰（LO）。 当跟踪功能使用时，跟踪值参数（TRK_VAL）确定被缩放的值并跟踪到输出。跟踪缩放参数（TRK_SCALE）指定TRK_VAL的范围。 当跟踪控制参数为真的时候并且跟踪使能控制选项为真，TRK_VAL输入重新缩放到适合的值输出使用OUT_SCALE的单位 设定值和输出限值约束设定值和输出限值约束 下装期间，OUT_HI_LIM、OUT_LO_LIM、SP_HI_LIM和SP_LO_LIM按它们的组态值进行设置。如果您未更改缺省值，那么这些数值在 功能块首次执行时设置如下： OUT_HI_LIM 设定为 OUT_SCALE（EU100） OUT_LO_LIM 设定
15、为 OUT_SCALE（EU0） SP_HI_LIM 设置为 PV_SCALE（EU100） SP_LO_LIM 设置为 PV_SCALE（EU0） 运行期间，限制约束如下： OUT_HI_LIM 限制为 OUT_SCALE（EU100）+ 0.1 *（OUT_SCALE（EU100）- OUT_SCALE（EU0）。 OUT_LO_LIM 限定为OUT_SCALE（EU0）- 0.1 *（OUT_SCALE（EU100）- OUT_SCALE（EU0）。 SP_HI_LIM 限定为 PV_SCALE（EU100）+ 0.1 *（PV_SCALE（EU100）- PV_SCALE（EU0）。
16、SP_LO_LIM 限定为PV_SCALE（EU0）- 0.1 *（PV_SCALE（EU100）- PV_SCALE（EU0）。 SP和OUT参数不随着限值或者范围的变化而变化。然而，如果OUT触犯新限制，在下次执行功能块时，OUT将强制在限制之内。 设定值的选择和限值设定值的选择和限值 设定值的选择是由模式决定的。下图显示选择设定值的方法。 PID功能块设定值的选择 您可以组态 SP_HI_LIM和来SP_LO_LIM参数限制设定值。串级模式下，设定值来自CAS_IN输入。自动模式下，设定值由操作员调整。 组态SP_RATE_UP和SP_RATE_DN参数来限制设定值的变化比例。 输出选择和限值输出选择和限值 输出选择由模式决定。自动，串级，还有远程串级模式下，输出由PID控制方程计算。手动或远程输出模式下，输出可以手动输入。 注意注意 如果 IO_OUT参数定义为直接输出，只能将OUT的连接作为计算用途（例如，到计算功能块的输入）。 您可以组态OUT_HI_LIM和OUT_LO_LIM参数来限制输出。 无扰动传递和设定值跟踪无扰动传递
