AD_DA 모듈 PID 제어 프로그램.

AD_DA 모듈 PID 제어 프로그램.

이 프로그램은 A/D변환 모듈,D/A변환 모듈과 조합하여 PID 제어의 처리 방법에 대하여 설명합니다.

 

1. 프로그램 구성 

PID제어의 처리 방법은 그림에 나타낸 것과 같이 미리 설정 되어져 있는 설정값(SV)과 A/D변환 모듈에서 읽은 디지털값(측정값(PV))에 의해 PID연산을 행한 조작량(MV)을 산출합니다. 산출된 조작량(MV)은 D/A변환 모듈에 쓰여져서 외부로 출력합니다. 시퀀스 프로그램에서 PID 연산명령을 실행하면 샘플링 주기의 계측과 PID연산을 행합니다. PID연산 명령에 의한 PID연산은 설정된 샘플링 주기마다 행합니다.

PID 제어는 유량, 속도, 풍량, 온도, 장력, 배합 등의 프로세스 제어에 응용되는 제어이며, 제어대상을 설정된 값에 가지고 있으며 그림에 나타내는 구성과 같습니다.

PID제어는 센서로 계측한 값(측정값)과 미리 설정되어 있는 값(설정값)를 비교하여 측정값과 설정값의 차가 없어지도록 출력값(조작량)으로 조정합니다. PID 제어에 있어서 연산은 비례동작(P)，적분동작(I)，미분동작(D)을 조합하는 것으로, 측정값을 빠르고 정확하게 설정값과 동일한 값이 되도록 조작량을 연산합니다. 즉, 측정값과 설정값의 차가 큰 경우는 조작량을 많게 하여서 신속하게 설정값에 근접시키고, 측정값과 설정값의 차가 작아지면 조작량을 적게 하여 천천히, 정확하게 설정값과 같은 값이 되도록 조작량을 조정합니다.

PID 제어에 있어서, 제어방향을 지정하기 위한 정동작/역동작이 있습니다.
(1) 정동작은 설정값보다 측정값이 증가했을 때, 조작량을 증가 시키는 동작입니다.
(2) 역동작은 설정값보다 측정값이 감소했을 때, 조작량을 증가시키는 동작입니다.
(3) 정동작, 역동작 두 동작 모두 설정값과 측정값의 차가 클수록 조작량은 많아집니다.
(4) 정동작, 역동작을 조작량(MV)，측정값(PV)，설정값(SV)을 사용하여 그림으로 나타내면 다음과 같습니다.
(5) 정동작, 역동작에 의한 프로세스 제어의 예를 아래 그림과 같이 나타냅니다.

 

2. 비례 동작（P동작）

비례동작에 있어서의 제어방법에 대하여 설명합니다.
(1) 비례동작이란 편차(설정값과 측정값의 차)에 비례한 조작량을 얻는 동작입니다.
(2) 비례동작에서 편차(E)와 조작량(MV)의 변화의 관계를 수식으로 나타내면 다음식과 같습니다.
MV=KP・E (KP는 비례정수로 비례 게인이라고 합니다.)
(3) 편차가 일정값인 스텝응답의 경우 비례동작은 그림과 같이 됩니다.

(4) 설정값에 대하여 생기는 일정한 편차를 오프셋 (잔류 편차)라고 합니다. 비례 동작에서는 오프셋(잔류 편차)을 일으킵니다.

 

3. 적분 동작（I동작）

적분 동작에 있어서의 제어 방법에 대하여 설명합니다.
(1) 적분 동작은 편차가 있을 경우, 그 편차를 없애도록 연속적으로 조작량을 변화시키는 동작입니다. 비례 동작으로 생기는 오프셋을 없앨 수 있습니다.
(2) 적분 동작에서 편차가 생기고 나서부터 적분 동작의 조작량이 비례 동작의 조작량이 되기까지의 시간을 적분 시간이라 하며, TI 로 표시합니다.
(3) 편차가 일정한 스텝응답일 경우의 적분 동작은 그림과 같습니다.
(4) 적분 동작은 비례 동작과 조합한 PI 동작이나 비례 동작과 미분 동작을 조합한 PID 동작으로서 사용합니다. 적분 동작만의 사용은 불가능합니다.

 

4. 미분 동작（D동작）

미분 동작에 있어서의 제어 방법에 대하여 설명합니다.
(1) 미분 동작은 편차를 일으켰을 때, 편차를 없애도록 그 변화속도에 비례한 조작량을 더하는 동작입니다. 미분 동작에서는 외란(인터럽트)등으로 제어 대상이 크게 변동하는 것을 막을 수 있습니다.
(2) 미분 동작에서 편차가 생기고 나서 미분 동작의 조작량이 비례 동작의 조작량이 될 때까지의 시간을 미분 시간이라 하며，TD 로 표시합니다.
(3) 편차가 일정한 비율로 증가하는 경우의 미분 동작은 그림과 같습니다.
(4) 미분 동작은 비례 동작과 조합한 PD 동작이나 비례 동작과 적분 동작을 조합한 PID동작으로서 사용합니다. 미분동작 만으로의 사용은 불가능합니다.

 

5. PID 동작

비례 동작(P동작), 적분 동작(I동작), 미분 동작(D동작)을 조합한 제어 방법에 대하여 설명합니다.
(1) PID 동작은 (P＋I＋D) 동작에 의해 산출한 조작량으로 제어를 행합니다.
(2) 편차가 일정값의 스텝 응답인 경우의 PID 동작을 그림에 표시합니다.

 

6. 샘플 프로그램

A/D변환 모듈, D/A변환 모듈을 조합한 PID 제어 샘플 프로그램.

SLOT#1: H00_Q64AD
SLOT#2: H10_Q64DAN

AD_DA PID CONTROL.gxw

1.00MB