本實(shí)用新型涉及一種限幅電路，尤其是涉及一種帶有限幅器的PID控制裝置。

背景技術(shù)：

無論是復(fù)雜的控制回路還是簡單的單回路控制，PID控制器是缺一不可的。 PID控制器在一個(gè)控制回路中起到自動調(diào)節(jié)作用，如圖1所示。在實(shí)際應(yīng)用中，對于一個(gè)自動控制回路，操作人員僅僅是通過調(diào)節(jié)PID控制器的設(shè)定值，從而實(shí)現(xiàn)被控參數(shù)的自動變化。但是如果操作人員的一個(gè)誤操作可能會對化工裝置造成不可估量的損失。如：要求產(chǎn)品設(shè)定值從5000調(diào)整為4500，而由于種種原因而把設(shè)定值誤輸入為450，相關(guān)的工藝會有很大的變化，甚至裝置會造成連鎖停車，嚴(yán)重時(shí)會發(fā)生安全事故。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種限幅效果好、限幅可調(diào)、適用范圍廣的帶有限幅器的PID控制裝置。

本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種帶有限幅器的PID控制裝置，用以防止操作員在對PID控制器參數(shù)設(shè)置時(shí)的誤操作，包括相互連接形成閉環(huán)反饋結(jié)構(gòu)的參數(shù)存儲器、加法器、PID控制器、執(zhí)行器、被控裝置和被控裝置參數(shù)檢測器，該P(yáng)ID控制裝置還包括設(shè)置在加法器與參數(shù)存儲器之間的參數(shù)輸入限幅器。

所述的參數(shù)輸入限幅器包括減法模塊、除法模塊、絕對值模塊、比較模塊、第一實(shí)數(shù)選擇器和第二實(shí)數(shù)選擇器，所述的減法模塊的兩個(gè)輸入端與參數(shù)存儲器連接，所述的除法模塊的一個(gè)輸入端與減法模塊的輸出端連接，另一個(gè)輸入端與參數(shù)存儲器連接，所述的比較模塊的一個(gè)輸入端通過絕對值模塊與除法模塊的輸出端連接，另一個(gè)輸入端與參數(shù)存儲器連接，所述的第一實(shí)數(shù)選擇器的模式設(shè)置端與比較模塊的輸出端連接，其第一輸入端與參數(shù)存儲器連接，第二輸入端與第一實(shí)數(shù)選擇器的輸出端連接，所述的第二實(shí)數(shù)選擇器的手自動設(shè)置端和第一輸入端分別與參數(shù)存儲器連接，第二輸入端與第一實(shí)數(shù)選擇器的輸出端連接，輸出端與加法器連接。

所述的減法模塊為一減法運(yùn)算電路，所述的除法模塊為一除法運(yùn)算電路，所述的絕對值模塊為絕對值電路，所述的比較模塊為一運(yùn)算比較器。

所述的第一實(shí)數(shù)選擇器和第二實(shí)數(shù)選擇器分別為一數(shù)據(jù)選擇器芯片。

一種PID控制裝置的控制方法，包括以下步驟：

1)減法模塊從參數(shù)存儲器獲取PID控制器的設(shè)定值上量程值和設(shè)定值下量程值作為輸入，做差后獲取設(shè)定值量程；

2)除法模塊從參數(shù)存儲器獲取PID控制器的操作設(shè)定值，并將其與設(shè)定值量程做除法，并通過絕對值模塊對除法值取絕對值；

3)比較模塊將取絕對值后的除法值與從參數(shù)存儲器獲取的PID控制器設(shè)定值限幅率作比較，并將比較結(jié)果發(fā)送到第一實(shí)數(shù)選擇器的模式設(shè)置端，第一實(shí)數(shù)選擇器根據(jù)比較結(jié)果選擇第一輸入端或第二輸入端的數(shù)據(jù)作為輸出；

4)第二實(shí)數(shù)選擇器根據(jù)手自動設(shè)置端選擇第一輸入端或第二輸入端的數(shù)據(jù)作為PID控制器的最終設(shè)定值。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

一、限幅效果好：本實(shí)用新型通過在PID控制器的輸入端前設(shè)置限幅模塊，通過一系列的邏輯電路對輸出的設(shè)定值進(jìn)行判斷，防止因誤操作造成PID設(shè)定值超過正常范圍，對被控對象加以保護(hù)。

二、限幅可調(diào)、適用范圍廣：本實(shí)用新型對輸入的設(shè)定起到限幅功能，所以對于任何由PID控制器控制的對象均可適用，防止操作人員誤操作，降低故障率，減少誤操作造成的損失。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的控制原理圖。

圖2為本實(shí)用新型的控制原理圖。

圖3為限幅模塊的輸入輸出信號圖。

圖4為限幅模塊的電路原理圖。

其中，1、PID控制器，2、執(zhí)行器，3、被控裝置，4、被控裝置參數(shù)檢測器，5、加法器，6、參數(shù)存儲器，7、參數(shù)輸入限幅器，71、減法模塊，72、除法模塊， 73、絕對值模塊，74、比較模塊，75、第一實(shí)數(shù)選擇器，76、第二實(shí)數(shù)選擇器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例：

如圖2所示，為了防止操作人員的誤操作，可以增加SP限幅模塊。如果該SP 的變化超過設(shè)定的限幅率，則系統(tǒng)自動采用原來的SP設(shè)定值，不做任何變化，如果SP新的設(shè)定值的變化在變化率之內(nèi)，采用新的設(shè)定值。

如圖3所示，一個(gè)SP限幅功能包括以下幾個(gè)部分。

1.SP高限SP_HLM；

2.SP低限SP_LLM；

3.SP限幅值限幅SP_LIMIT；

4.SP輸入值SP；

5手自動切換。

其工作原理如圖4所示。

減法模塊71SUB_R：Output＝Input_1-Input_2；

除法模塊72DIV_R:Output＝Input_1/Input_2；

絕對值模塊73ABS_R：Output＝︱Input︱；

比較模塊74COM_R：當(dāng)Input_1﹥Input_2時(shí)，比較輸出GT＝1；當(dāng)Input_1﹤﹦Input_2時(shí)，比較輸出GT＝0；

第一實(shí)數(shù)選擇器75SEL_RSEL_R：當(dāng)Condition＝0時(shí)，Output＝Input_1；當(dāng) Condition＝1時(shí)，Output＝Input_2.

第二實(shí)數(shù)選擇器76SEL_R實(shí)際上是對于輸入Input_1的值進(jìn)行存儲，只是根據(jù)條件輸出Input_1的值還是輸出Input_2的值；減法模塊SUB_R的兩個(gè)輸入為被測變量的上下量程；每一個(gè)執(zhí)行周期，程序會對來自操作人員輸入的SP值與設(shè)定的量程相除，由于輸入的SP可能是正向，也可能是負(fù)向的，所以應(yīng)對結(jié)果取絕對值；結(jié)果與設(shè)定限幅率相比較(限幅率可以根據(jù)需要而定，一般為10％)，如果超過了設(shè)定限幅率，比較輸出GT為1，則實(shí)數(shù)選擇器的輸出等于Input_2,也就是輸出保持上一個(gè)周期的SP值。

當(dāng)PID控制器處于手動模式時(shí)，輸出至控制器的SP始終等于SP輸入值。

當(dāng)PID控制器處于自動模式時(shí)，以上功能塊才起作用。也就是說，在控制器在自動模式下，且輸入的SP值在SP限幅率之內(nèi)時(shí)，SP輸出才等于SP輸入。