[发明专利]一种PID控制器及其参数自整定扩展模块及实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及PLC控制系统与工业温度控制领域，尤其涉及一种PID控制器及其参数自整定扩展模块及实现方法。  

背景技术

PLC（ Programmable Logic Controller 可编程逻辑控制器）是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。 

PID（比例（proportion）、积分（integral）、微分（derivative））控制器作为最早实用化的控制器已有70多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。 

在工业控制中常常需要用到PID控制，以工业温度PLC控制系统为例，其常常用到PID控制器，PID控制器的关键就是参数整定（调整并确定控制器的参数）：控制器三参数（比例系数、积分时间、微分时间）的整定。现有技术中的工业温度PLC控制系统的PID控制器的参数整定通常是通过手动进行的，其不但效率低下，而且难以保证整定的准确性，从而影响到控制质量，而且还会影响到控制器的鲁棒性。 

有鉴于此，现有技术有待改进和提高。  

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种PID控制器及其参数自整定扩展模块及实现方法，旨在解决现有的工业温度PLC控制系统的PID控制器的参数整定通过人工进行所带来的效率低下、准确性不高等问题。 

本发明的技术方案如下： 

一种PID控制器及其参数自整定扩展模块，通过扩展总线连接总控制器连接；其中，所述PID控制器及其参数自整定扩展模块包括：温度信号采集单元和PID控制及其参数自整定单元；

其中，所述温度信号采集单元用于采集被控对象的温度数据，并将所述温度数据发送至PID控制及其参数自整定单元；

所述PID控制及其参数自整定单元用于根据所述温度数据进行参数自整定，并通过扩展总线输出整定结果到总控制器，便于通过总控制器对PID控制器的参数进行查看和/或修改。

优选地，所述的PID控制器及其参数自整定扩展模块，其中，所述温度信号采集单元进一步包括：依次连接的多路复用电路、信号调理电路、模数转换器和处理器； 

所述多路复用电路选择被控对象的温度传感器信号，并将所述温度传感器信号经过信号调理电路后到模数转换器进行数据采集，采集到的数据经过处理器处理后得到相应的传感器温度数据。

优选地，所述的PID控制器及其参数自整定扩展模块，其中，所述PID控制及其参数自整定单元进一步包括： 

自整定子单元，用于根据所述温度数据进行参数自整定，并将整定过程输出值写入下述的输出寄存器子单元，同时在整定完成后将整定结果写入下述的结果寄存器子单元；

输出寄存器子单元，用于存储整定过程输出值；

结果寄存器子单元，用于存储整定结果。

一种上述的PID控制器及其参数自整定扩展模块的实现方法，其中，所述方法包括以下步骤： 

S1、温度信号采集单元采集被控对象的温度数据，并将所述温度数据发送至PID控制及其参数自整定单元；

S2、PID控制及其参数自整定单元根据所述温度数据进行参数自整定，并通过扩展总线输出整定结果到总控制器，便于通过总控制器对PID控制器的参数进行查看和/或修改。

优选地，所述的PID控制器及其参数自整定扩展模块的实现方法，其中，所述步骤S1具体包括：多路复用电路选择被控对象的温度传感器信号，并将所述温度传感器信号经过信号调理电路后到模数转换器进行数据采集，采集到的数据经过处理器处理后得到相应的传感器温度数据，并将所述温度数据发送至PID控制及其参数自整定单元。 

优选地，所述的PID控制器及其参数自整定扩展模块的实现方法，其中，所述步骤S1之前还包括： 

S0、总控制器根据用户指令启动所述PID控制器及其参数自整定扩展模块的自整定功能，当自整定被启动后，PID控制器及其参数自整定扩展模块的PID控制功能将被禁用

优选地，所述的PID控制器及其参数自整定扩展模块的实现方法，其中，所述步骤S2中所述PID控制及其参数自整定单元用于根据所述温度数据进行参数自整定具体包括：