基于PLC-PID参数整定的锅炉水温控制系统

张亚闽 王福明

（中北大学现代教育技术中心，太原 030051）

温度是生产过程和科学实验中普遍存在而且重要的物理参数之一，准确测量和有效地控制温度是优质、高产、低耗和安全生产的重要条件。目前我国的温度控制主要以传统控制方式为主，精度不高。因此如何有效、可靠地对温度进行控制就成为本文的重要研究内容。PID控制作为一种基本的控制方案，至今在工业生产过程仍保持着主导位置。

在工业生产中，常需要用闭环控制方式来实现连续变化的模拟量控制。无论是模拟控制系统，还是使用计算机（包括PLC）的数字控制系统[1]，PID控制都得到了广泛的应用。本系统要保持的恒定参数是锅炉温度给定值，即控制的任务是控制锅炉温度等于给定值。

1 原理介绍与系统建模

1.1 PLC-PID控制器的实现

PLC的PID控制器的设计是以连续系统的PID控制规律为基础，将其数字化写成离散形式的 PID控制方程，再根据离散方程进行控制程序设计。

图1 连续闭环控制系统方框图

在系统中，典型的PID闭环系统如图1所示。图中sp(t)是给定值，pv (t)是反馈量，C (t)是系统的输出量，PID控制的输入输出关系式为

式（1）中：M (t)为控制器的输出量；M0为输出的初始值：e (t)=sp (t)-pv (t)为误差信号；Kp为比例系数；Ti为积分时间常数；Td为微分时间常数[2]。

式（1）的右边前3项是比例、积分、微分部分，它们与误差，误差的积分和微分成正比。

假设采样周期为Ts，系统开始的时刻为t=0，用矩形积分近似精确积分，用差分近似精确微分，将式（1）离散化，第n次采样时控制器的输出为