PID控制温控器必须要PWM吗? -

标题: PID控制温控器必须要PWM吗? [打印本页]

作者: hxdby 时间: 2022-11-18 14:52
标题: PID控制温控器必须要PWM吗?
大家好，

最近在研究PID温控器，硬件软件都不懂，以前没做过，没经验，原理图都是网上研究很久后自己画出来的，不知道对不对。
板子现在已经做出来了，最近在研究PID算法，研究了几天，发现我的板子是不是做的有问题？

网上非常多的PID代码都是通过PID输出后，来控制PWM然后控制一个开关打开或关闭电热丝，来控制温度。我想问下必须通过PWM控制吗？

我的板子上现在是单片机通过一个普通GPIO口连接到三极管，然后三极管连接到继电器，通过GPIO口高低电平来控制继电器通断来打开或关闭电热丝。

而且电热丝也不在板子上，这个是给锅炉厂用的，板子上只有继电器，锅炉那边电热丝连接到继电器。
感觉这样不关PWM什么事啊，没理解。

我自己理解，控制PWM也就是控制占空比，也就是控制高电平打开的时间，和低电平打开的时间，我这个如果直接用GPIO输出电平来控制继电器，控制满足相应的高低电平时间是不是就可以了？

但是又碰到一个问题是，PID输出如何和控制继电器通断的时间发生关联呢？我用的是增量式PID算法。

作者: lkc8210 时间: 2022-11-18 15:46
PWM的重点是，在被控制件反应过来之前完成一个周期
就是一个字：快！
当你选用继电器来控制输出时
已经失去了PWM的作用了

作者: meng312 时间: 2022-11-18 15:59
你理解的对，PWM控制的是占空比，其实也就是所谓的周期内高电平开启时间。PID输出如何与继电器通断的时间发生关联，可以这样理解：现在用50%的占空比控制继电器工作，目标温度是50℃，但是目前温度维持在45℃，这时候就要考虑增加占空比，例如增加到60%，但是过了一会，发现温度超出50℃了，那就说明这个占空比并不能让加热与散热维持一个平衡，因此需要下调占空比，可能调节到55%，达到稳定，这个调节的过程可以通过PID算法来实现，通过当前温度与目标温度的差值进行计算。

作者: 名字不是重点 时间: 2022-11-18 16:00
PID是调校算法，PWM是控制手段，二者无直接关联，也非硬

作者: 名字不是重点 时间: 2022-11-18 16:05
PID是调校算法，PWM是控制手段，2者无直接通关联也非硬性搭配。这个可以度娘一下就明白了。

作者: Longan.Wang 时间: 2022-11-18 16:32
只要能改变发热部件的功率就行，不管你用什么方法。PWM只是多种方法中的一种而已！！！

作者: Hephaestus 时间: 2022-11-18 18:34
继电器也就10万次开关寿命，你用继电器做PWM肯定活不过调试周期。

作者: hxdby 时间: 2022-11-18 19:25

Hephaestus 发表于 2022-11-18 18:34
继电器也就10万次开关寿命，你用继电器做PWM肯定活不过调试周期。

我这个对精度要求不高，是工业上锅炉用的，我想用PWM也用不了，因为人家锅炉那边加热棒根本没PWM控制，是直接加电断电控制的，简单粗暴。所以只能用继电器了，

作者: hxdby 时间: 2022-11-18 19:30

meng312 发表于 2022-11-18 15:59
你理解的对，PWM控制的是占空比，其实也就是所谓的周期内高电平开启时间。PID输出如何与继电器通断的时间发 ...

这种原理我是理解的，关键是PID输出的是温度的偏差量，而控制继电器需要的是打开和关闭的时间，我现在的疑问是，怎么把偏差量和控制时间建立关联？

作者: Hephaestus 时间: 2022-11-18 19:33

hxdby 发表于 2022-11-18 19:25
我这个对精度要求不高，是工业上锅炉用的，我想用PWM也用不了，因为人家锅炉那边加热棒根本没PWM控制，是 ...

用触发变压器+可控硅控制啊，控制半波个数。

作者: hxdby 时间: 2022-11-18 19:53

Hephaestus 发表于 2022-11-18 19:33
用触发变压器+可控硅控制啊，控制半波个数。

其实我这板子是抄别人的，我买了一块用量非常大的工业温控器核心板，我看他板子上就是用了一个普通继电器，没什么特别的东西，所以我也跟着用了继电器。

作者: 啤酒瓶子老大 时间: 2022-11-20 01:12
简单粗暴就用简单粗暴的方法，直接控制继电器的时间。比如开启1分钟，停止1分钟，这样假设就是占空比是50%。然后调节开启的时间和关闭的时间呗。
如果电炉功率很大，可以参考用继电器控制时间的方法。毕竟开启一次怎么的也得几分钟。要不温度肯定到不了啊。如果电炉功率不大，可以用可控硅的方式。控制导通角也是控制时间，控制曲线相对平滑了很多。

作者: Hephaestus 时间: 2022-11-20 03:06

hxdby 发表于 2022-11-18 19:53
其实我这板子是抄别人的，我买了一块用量非常大的工业温控器核心板，我看他板子上就是用了一个普通继电器 ...

你的板子肯定不是PWM，应该是上下限bang-bang控制，超过上限停止，低于下限开始，真要是PWM你的继电器根本活不过三天。

作者: 微微人生 时间: 2022-11-20 12:38
继电器控制和PWM控制没区别，只是看软件怎么写就好
锅炉，很大，用继电器也可以了，控制加热和断开时间，比如，加热五分钟，关闭五分钟，就是占空比五十了
还有个办法，就是看下锅炉得电加热结构，大型得锅炉，都是几个加热管并联加热得，一个加热管有时都是三个加热管合并组成得
可以考虑给每个加热管单独用继电器控制，这样就不用改造过滤
又能实现PWM得效果，分开控制各个管子得加热时间，就可以实现PWM得效果，
配合PID，计算需要加热得百分比，用时间和加热棒得数量，共同去控制实现

作者: Y_G_G 时间: 2022-11-21 17:15
锅炉控制就是一个上限和一个下限开关控制,没有PWM的,也没有什么PID的
继电器肯定是用不了PID的,小电流继电器10万次左右的开关寿命
大电流就一更少了,用不了几天,你继电器就坏了

作者: weirocg 时间: 2022-11-22 12:48
用继电器还是PWM主要取决于精度要求，再来的是产品功能品质定位

作者: hxdby 时间: 2022-11-23 20:54

Y_G_G 发表于 2022-11-21 17:15
锅炉控制就是一个上限和一个下限开关控制,没有PWM的,也没有什么PID的
继电器肯定是用不了PID的,小电流继电 ...

确定吗？我买的板子，人家说明书清楚清楚写的就是PID算法控制，比例，积分，微分时间都可以设定，还有AT自整定功能。板子上就是普通继电器，型号我都查过了。这里的PWM也许不是你理解的那种PWM，可能是一个周期非常长的PWM

作者: hxdby 时间: 2022-11-23 20:57

Hephaestus 发表于 2022-11-20 03:06
你的板子肯定不是PWM，应该是上下限bang-bang控制，超过上限停止，低于下限开始，真要是PWM你的继电器根 ...

是不是PWM不知道，但是确实机械式继电器+PID算法控制，如果是上限停止，下限开始，那应该和PID没什么关系，但是看他们的说明书，人家写的就是PID算法，比例，积分，微分时间都可以设定，还带自整定功能。

作者: hxdby 时间: 2022-11-23 21:19

Y_G_G 发表于 2022-11-21 17:15
锅炉控制就是一个上限和一个下限开关控制,没有PWM的,也没有什么PID的
继电器肯定是用不了PID的,小电流继电 ...

你是自己做过还是凭自己想象？？？？我是买了别人的板子，就是继电器+PID做的，比例积分微分都可以调节，还有自整定功能。而且买了的板子不是别人DIY产品，是实实在在的量产定制产品，大量工厂在用的，我们的客户也在用这个板子，现在就是帮客户仿制这个板。

我还是需要做过工业温控器的人的建议，而不是一堆靠想象的在那里发言的

作者: hxdby 时间: 2022-11-23 21:19

Hephaestus 发表于 2022-11-20 03:06
你的板子肯定不是PWM，应该是上下限bang-bang控制，超过上限停止，低于下限开始，真要是PWM你的继电器根 ...

作者: Hephaestus 时间: 2022-11-24 00:10

hxdby 发表于 2022-11-23 20:57
是不是PWM不知道，但是确实机械式继电器+PID算法控制，如果是上限停止，下限开始，那应该和PID没什么关系 ...

说明书有没有写这个控制器的寿命是几天？

作者: 1314520jieber 时间: 2022-11-24 10:33
PID配PWM的好处是可以把控制精度做到精细化，继电器的响应和寿命达不到要求，至于说是否刚需，真不是

作者: hxdby 时间: 2022-11-24 10:47

Hephaestus 发表于 2022-11-24 00:10
说明书有没有写这个控制器的寿命是几天？

写过，一天。你没做过凭想象和我在这死磕啥呢？？？我是买了别人的板子，而且我的客户他们用的也是这个板子，客户也给我寄过板子，我拆开研究过，不需要你在这里凭想象胡说八道。你啥都没做，在这里胡说啥呢？我从其他做过工业温控的大厂那里了解到，继电器+PID是完全可行的，你不需要再回复我了，啥都不懂，在那里死磕，鄙视你

作者: TTQ001 时间: 2022-11-25 02:03
PID算法是反馈控制的方法，PWM是实现PID结果输出的众多方法之一。

作者: Y_G_G 时间: 2022-11-25 09:02

hxdby 发表于 2022-11-23 21:19
你是自己做过还是凭自己想象？？？？我是买了别人的板子，就是继电器+PID做的，比例积分微分都可以调节， ...

就按0.1HZ来算,一个小时就是360次的开关,一天就是360*24=8640次开关
如果是大电流,5A以上,不到十天,这个继电器就开始接触不良了
当然,你也可以反问我"你怎么知道一个继电器的寿命只有几万次有开关而已,你是自己做过还是凭自己想象？"
那我没话说了
一个PWM的周期10秒,我不认为,这还叫PWM,你非得觉得这是PWM,那就是了,不跟争

作者: aayon1979 时间: 2022-11-25 14:36
PWM用的人多吧，能得到大家都用的方法就是好方法

作者: hxdby 时间: 2022-11-25 21:45

Y_G_G 发表于 2022-11-25 09:02
就按0.1HZ来算,一个小时就是360次的开关,一天就是360*24=8640次开关
如果是大电流,5A以上,不到十天,这个 ...

其实这个问题我也是一直不理解的，我确实拿到的板子就是普通继电器+PID控制的，而且客户用了好几年了，没啥问题，客户还寄了一套板子给我研究，我们是打算仿制他们的板子，全套资料都拿到了。从理论上分析，继电器确实不适合PID，但我真的不理解他们是怎么用PID控制继电器不出问题的。

温控是大惯性滞后系统，按照60s的控制周期来算，一年继电器也要开关接近30万次了。所以为了安全起见，我把方案换成可控硅控制了，我之前用的继电器是4块多一个，发现可控硅更便宜，外加一个光耦也才3快多。

感谢以上回复过的朋友们的帮助，后面就开始研究单片机控制可控硅了。

作者: Hephaestus 时间: 2022-11-26 01:01
曾经有个项目，客户要求26万次全使用周期寿命试验，我自己打了测试台，一共使用了3套继电器，每套用到10万次就完蛋了，簧片酥掉了，明显的金属疲劳问题。

就这这还是小信号，没有大电流，只测试了簧片的寿命，如果大电流，测试的是触点的寿命，很可能远远不到10万次。楼主无知我也就是原谅了，如此大言不惭只能让人笑掉大牙。

作者: xo37 时间: 2022-11-26 07:31
pid 温控加热一般是以下几种情况：
1. 开关量控制：中间继电器、固态继电器等，这个是靠导通时长 & 断电时长来控制的；
一般来说，这个情况下温控精度不会太高，因为加热管要么全开，要么全关；
另外，这个工况下，建议采用无物理触点的固态继电器，其他继电器寿命是个问题；
2. PWM控制：可控硅，这个情况下，通过PWM控制可控硅，从而控制加热管的加热功率大小；
这个工况下，理论精度比上种高；

作者: hxdby 时间: 2022-11-26 08:45

xo37 发表于 2022-11-26 07:31
pid 温控加热一般是以下几种情况：
1. 开关量控制：中间继电器、固态继电器等，这个是靠导通时长 & 断电 ...

是的，我的比较简单，是属于第一种，全开或全关的，靠定时器模拟一个类似PWM的信号，然后根据PID计算出的占空比来控制继电器开或关，不过计算出的占空比就是时间了，比如我设置的PWM周期是60s，就根据占空比来计算60s的百分比来开多长时间，关多长时间

作者: hxdby 时间: 2022-11-26 08:57

Hephaestus 发表于 2022-11-26 01:01
曾经有个项目，客户要求26万次全使用周期寿命试验，我自己打了测试台，一共使用了3套继电器，每套用到10万 ...

确实不太懂，这个是事实，所以需要学习，也就是跟着论坛里的前辈们多学习，感谢你们的帮助和回复！

作者: Y_G_G 时间: 2022-11-26 12:37

hxdby 发表于 2022-11-25 21:45
其实这个问题我也是一直不理解的，我确实拿到的板子就是普通继电器+PID控制的，而且客户用了好几年了，没 ...

如果要精确,你还得加一个过零检测电路
如果要求不高,不用过零也行,但PWM频率就得很低,5HZ控制也差不多,我以前做过一个电烙铁,就是没有过零,PWM就是5HZ,用着感觉也行

作者: hxdby 时间: 2022-11-26 12:53

Y_G_G 发表于 2022-11-26 12:37
如果要精确,你还得加一个过零检测电路
如果要求不高,不用过零也行,但PWM频率就得很低,5HZ控制也差不多, ...

我现在是用moc3063过零检测光耦，加上BT137可控硅，关断时，如果不在零点，最大有半波周期的延迟，大概也就10ms，我的温控系统PWM控制周期是60s，最小可控硅控制周期是3s，所以10ms的延迟可以忽略了，直接单片机IO控制光耦的高低电平就行了

作者: Y_G_G 时间: 2022-11-27 12:37

hxdby 发表于 2022-11-26 12:53
我现在是用moc3063过零检测光耦，加上BT137可控硅，关断时，如果不在零点，最大有半波周期的延迟，大概也 ...

PWM控制周期是60s
这是什么意思?PWM周期60S吗?
如果是这样,这PID还有用吗?积分项得多久才能发挥主要作用呀?

作者: hxdby 时间: 2022-12-6 11:53

Y_G_G 发表于 2022-11-27 12:37
PWM控制周期是60s
这是什么意思?PWM周期60S吗?
如果是这样,这PID还有用吗?积分项得多久才能发挥主要作 ...

是的，初步定为60s，因为那个温度升温很慢，大概1分钟升温1℃，所以初步定60s, 具体还要去现场调试的

作者: zgrfox110 时间: 2022-12-8 17:17

hxdby 发表于 2022-11-23 21:19
你是自己做过还是凭自己想象？？？？我是买了别人的板子，就是继电器+PID做的，比例积分微分都可以调节， ...

小的反应快的用PWM控制，大的反应慢的，就用继电器也行，比如每个周期100秒，控制继电器导通时间在0-100秒控制控制就行，按照0-100%来输出！按照时间计算继电器动作次数，大概的使用时间！当然，要加热物体要大，不能一加热就过了！不要听他们说必须干啥干啥！如果工厂间歇使用，没问题，如果是连续使用，要考虑使用时间，或者是维修成本！

作者: guobaox1981 时间: 2022-12-8 20:20
楼主说的情况，我觉得首先成品板继电器动作频率没那么夸张。根本不是常规意义上的固定周期PWM。锅炉温控是一个大惯量系统。也不需要太高精度，就算是使用PID+PWM控制控制曲线也不见得很理想。
成品板使用的比例，积分，微分参数，我认为可以从这个思路出发，内部定义一个PID输出偏差上下限，温度PID计算后控制值与上下限比较，大就打开继电器。然后控制值换算成继电器接通时间。定期更新清零。小于下限关闭继电器，控制值换算成停止时间。实现继电器接通和关闭时间动态调整。由于锅炉温控是大惯量系统继电器开关周期可以几分钟到几十分钟。继电器寿命完全没问题。
PID参数方面比例占比大也就温度偏差值启动继电器，比如说比例小温度偏小10度启动，大10度关闭。比例值大偏差2度启停。积分时间会比较长秒-小时。微分也比较长。

作者: coody_sz 时间: 2022-12-9 16:18
继电器输出的温控器就不用常规意义上的PWM，但是其控制原理还是类似的，很慢的PWM而已。

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