[實用新型]一種基于Zigbee協議的PID參數整定控制器

無效

• 申請號: 201020676384.6
• 申請日: 2010-12-13
• 公開（公告）號: CN201945829U
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發明（設計）人: 宋四海;江海;王挺洲
• 申請（專利權）人: 宋四海
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42;H04W84/18
• 代理公司: 寧波市天晟知識產權代理有限公司 33219
• 代理人: 張文忠

技術領域

本發明涉及民用及工業自動化中信號采集和測量技術領域，具體地說是一種基于Zigbee協議的PID參數整定控制器

背景技術

在自動化工程實際中，應用最為廣泛的調節器控制規律為比例(P)、積分(I)、微分(D)控制，簡稱PID控制。PID控制器問世至今已有近80年歷史，它以其結構簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便而成為工業控制的主要技術之一。PID控制器就是根據系統的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制參數進行控制的。

PID控制器的參數整定是控制系統設計的核心內容。它是根據被控過程對象的特性確定PID控制器的比例系數、積分時間和微分時間的大小。PID控制器參數整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。它主要是依據系統的數學模型，經過理論計算確定控制器參數。這種方法所得到的計算數據未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調整和修改。二是工程整定方法，它主要依賴工程經驗，直接在控制系統的試驗中進行，且方法簡單、易于掌握，在工程實際中被廣泛采用。

PID控制器參數的工程整定方法，其共同點都是通過試驗，然后按照工程經驗公式對控制器參數進行整定。自適應參數整定控制要求系統能夠根據被測參數，環境及原材料的成本的變化而自動對系統進行調節，使系統隨時處于最佳狀態。自適應參數整定控制包括性能估計(辨別)、決策和修改三個環節。它是微機控制系統的發展方向。但由于控制規律難以掌握，目前推廣起來尚有一些難以解決的問題，所以應用還不是很多，而更多的工程控制參數需要參數現場整定實驗。在設備投入應用前，設備運行一段時間后及設備控制效果出現比較大的偏差時都需要做參數現場整定實驗。

目前常見的參數現場整定實驗是由專門的PID參數整定軟件，加上數據輸入輸出設備(通常是帶計算機通訊接口的數據卡)，然后通過電纜連接到傳感器和執行器的控制端子上。由于現場的實際設備安裝情況，設備信號采集和控制信號的輸出的電纜安裝往往會花費比較多的時間，消耗大量的線纜和人工。

對PID參數的現場工程整定實驗來說迫切需要一種可快速開展測試實驗的數據源輸入輸出設備和直接計算出PID參數的主控制器。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術現狀，而提供微型化網絡化設計、網絡覆蓋好、便于安裝使用的一種基于Zigbee協議的PID參數整定控制器。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種基于Zigbee協議的PID參數整定控制器，包括PID參數整定控制器主機和至少一個用于連接現場測試裝置的無線輸入輸出節點，PID參數整定控制器主機包括殼體、與殼體相連接的天線、固定設置在殼體內的無線接收模塊、主板和電源模塊；無線輸入輸出節點包括輸入模塊、輸出模塊、模塊和射頻模塊，PID參數整定控制器主機通過基于Zigbee協議的無線信號與無線輸入輸出節點相連接。

為優化上述技術方案，采取的措施還包括：

上述的PID參數整定控制器主機的殼體配裝有液晶顯示器和鍵盤，主板和電源模塊通過固定件與殼體的底板固定配合；主板設置有用于連接中央管理電腦的通訊接口；電源模塊連接有備用電池。

上述的PID參數整定控制器主機與無線輸入輸出節點之間設置有至少一個網絡中繼站。

上述的無線輸入輸出節點至少為二個，其中至少一個無線輸入輸出節點將接收到無線信號轉發至其他的無線輸入輸出節點或PID參數整定控制器主機。無線輸入輸出節點可以自動轉換成兼具有無線信號中繼器的功能，以提高數據的傳輸可靠性和傳輸距離。

上述的輸入模塊的第一放大器的同相輸入端接收檢測到的差分信號的正極端VIN+信號，第一放大器的反相輸入端接收差分信號的負極端VIN-信號，差分信號的負極端VIN-同時通過輸入模塊的第四電阻連接到第一放大器的輸出端，形成一個電壓比較和跟隨電路輸出信號Vout，信號Vout經過穩壓元件，輸入到模塊的端口。

上述的輸出模塊接收模塊的端口發出的占空比能調節的波信號，波信號經過輸出模塊的第六限流電阻、第七限流電阻，第三穩壓電容和第四穩壓電容；輸出模塊的第二放大器的負相輸入端通過第十電阻和零電平連接，同時該負相輸出端通過與第十一電阻、第十電阻相連接，構成電壓跟隨放大電路；第二放大器的輸出信號經過第十二電阻，再進入第三放大器的正相輸入端，輸出模塊的第三放大器的負相輸入端通過第十三電阻連接到第三放大器的輸出端，構成電壓跟隨電路；第三放大器的輸出端輸出一個電壓信號Vout，電壓信號Vout根據模塊的端口發出的PWM波對電壓幅度進行調整。