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DM1310系列 模糊PID控制器
一、概述
DM1310系列采用计算机微电脑技术，智能PID调节仪是智能型高精度的测量控制仪表，PID自整定根据控制对象的特性自动计算出控制参数达到优良的控制效果，控制精度高、速度快、控制稳定。产品采用表面封装模块化工艺，提高仪表的抗*力，具有显示、控制、变送、通讯等功能，配合外围电气单元如加热制冷设备、阀门、开关等，实现对温度、压力、液位、流量、速度等多种物理量检测信号的控制。可广泛用于电力、冶金、石化、轻工、制药、环保、能源等领域。
二、DM1310系列 模糊PID控制器功能特点
多种外形尺寸可选择，单路输入，双屏幕显示。
具备20多种信号输入类型。
带有PID参数自整定功能，不需要人工设定PID参数。
多种输出可选择，上下限继电器、电压、电流变送输出。
继电器接点输出，可控硅过零触发脉冲输出，移相调压输出，SSR固态继电器驱动电压输出。
隔离防雷RS485接口，标准MODUBS-RTU通讯协议。
带馈电输出，为现场传感器变送器配电。
三、主要技术指标
| 输入 | 通讯输出 | |||
| 输入信号 | 单通道，万能输入 | 接口 | RS232/485/无线 MODBUS-RTU、打印接口 | |
| 精 度 | 0.2％FS 16位AD转换器 | 波特率 | 1.20～57.60Kbps | |
| 速 度 | 12次/秒 |
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| 模拟量控制/变送输出 | 电源 | |||
| 精 度 | 0.2%，12位数字DA | 供电 | AC85～265V 50/60HZ或DC10～30V功耗<4W | |
| 电流输出 | 4～20、0～10、0～20mA(负载电阻≤250Ω) | 馈电 | DC5V、12V、24V/40mA | |
| 电压输出 | 1～5V、0～5V、0～10V (负载电阻≥200KΩ) | 其他参数 |
| |
| 控制输出 | 工作环境 | 温度-10～60℃ 湿度<85％RH | ||
| 继电器触点容量 | AC220V/3A | 安装方式 | 开孔柜装 | |
| SSR固态继电器 | 负载 DC12V/30mA |
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| 单相可控硅 | 过零触发/移相触发 |
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| 三相可控硅 | 过零触发/移相触发 |
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四、产品选型
智能PID调节仪 DM1310-□□-□□□□-□□()
①② ③④⑤⑥ ⑦⑧⑨
| ①规格尺寸 | ②输入信号类型 | ||||
| 代码 | 外形 长×高×深 mm | 代码 | 分度号 | 代码 | 分度号 |
| A B C D E F G H J K L | 横式160×80×125 竖式80×160×125 方形96×96×110 横式96×48×110 竖式48×96×110 方形72×72×110 方形48×48×110 横光柱160×80×125 竖光柱80×160×125 方形光柱96×96×110 其他特殊尺寸 | 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 | 热电阻PT100(-200.0~500.0℃) 热电阻Cu100(-50.0~150.0℃) 热电阻Cu50(-50.0~150.0℃) 热电阻BA1(-200.0~500.0℃) 热电阻BA2(-200.0~500.0℃) 电阻0~400欧(电阻范围可设) S 型热电偶(0~1600℃) K 型热电偶(0.0~1300℃) E 型热电偶(0.0~1000℃) B 型热电偶(200~1800℃) T 型热电偶(-200.0~400℃) N 型热电偶(0.0~1300℃) J 型热电偶(0.0~1200℃) | 13 14 15 16 17 18 19 20 21 31 32 58 60 | 4-20mA(-1999~9999) 0-10mA(-1999~9999) 0-20mA(-1999~9999) 1-5V(-1999~9999) 0-5V(-1999~9999) 0-10V(-1999~9999) 0-50mV(-1999~9999) 0-100mV(-1999~9999) 电位计 热阻/热偶 mA/V 万能输入(包含0-20) 特殊规格 |
| ③主控制输出 | ④继电器输出 | ||||
| 代码 | 输出类型 | 代码 | 输出类型 | 代码 | 继电器数量 |
| C1 C2 C3 C4 C5 C6 | 4-20mA输出 0-10mA输出 0-20mA输出 1-5V输出 0-5V输出 0-10V输出 | C7 C8 C9 C10 C11 C12 | 继电器输出 SSR固态继电器 SCR单相过零触发 SCR单相移相触发 SCR三相过零触发 SCR三相移相触发 | R0 R1 R2 | 无继电器 1个继电器 2个继电器 |
| ⑤变送输出 | ⑥通讯输出 | ⑦馈电输出 | |||
| 代码 | 输出类型 | 代码 | 输出类型 | 代码 | 输出电压 |
| T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 | 无输出 4-20mA输出 0-10mA输出 0-20mA输出 1-5V输出 0-5V输出 0-10V输出 | N S R P W G | 无通讯输出 RS485 RS232 打印接口 无线通讯 GPRS通讯 | 0 1 2 5 | 无馈电 DC12V DC24V DC5V |
| ⑧供电电源 | ⑨备注 | ||||
| 代码 | 电压范围 | 无备注可省略 | |||
| A D | AC85~265V(50~60HZ) DC10~30V | ||||
备注：1、选型时根据接线图选择功能，因接线端子数量有限，同一组端子上只能选择一种功能，
2、选型必须完整，没有选到的功能也要填上代码。
选型举例：DM1310-A58-C7R1T0S-2A
五、操作说明
（一）按键功能
按键是轻触式按键，请勿用力按压以延长使用寿命。
| 按键 | 说 明 |
| SET | 参数设定键，在设定状态时，用于存贮参数的新设定值并进入下一个设定参数。长按SET键约5秒退出设置状态。 |
| ? | 设定状态时，按该键移位设置对应的数值位，长按?键约5秒返回上一级参数设置。工作状态下切换手动/自动输出状态。 |
| ▲ | 设定值增加键，在设定状态时，用于增加数值。 |
| ▼ | 设定值增加键，在设定状态时，用于减少数值。 |
工作状态下，仪表上排显示测量值，下排显示控制目标值。按一下SET键马上松开，下排显示A ××，表示自动控制输出量的大小，再按一下SET键，下排又显示控制目标值。?键为手动/自动转换，按一下?键下排显示H ××，进入手动控制输出状态，此时可以用▲和▼键改变输出量的大小。再按一下?或SET键则返回自动控制输出状态。在自动控制输出状态时，按▲、▼键直接增加、减少控制目标值。
（二）参数设定
在设定状态下，仪表上排显示参数提示符，下排显示设定值。按下SET键不动约1秒，上排显示-Cd-，下排显示800，按▲、▼将密码800改为808后，再按SET键确认，才能进入参数设置状态，按照顺序依次设置各个参数，设置好一个参数后按En键进入下一个参数设置状态。
如果设定过程中30秒钟不改变参数,则仪表自动返回运行。 提示符及含义如下：
| 序号 | 参数 | 说 明 |
| 01 | -Cd- | 密码，设置为808后按SET键确认才能进入参数设置状态。 |
| 02 | Addr | 通讯地址，范围1～99。 |
| 03 | bAud | 通讯的波特率，范围1.20～57.60Kbps。 |
| 04 | PAri | 通讯奇偶校验位，可设置无校验none，奇校验odd，偶校验EvEn。 |
| 05 | Sn | 设定仪表输入信号类型。见输入信号类型对照表。 |
| 06 | dot | 小数点位置，范围0～3，如dot=2，则显示格式为XX.XX。对于热电阻、热电偶等温度信号，大设置为1，即显示分辨率为0.1℃，在1000度以上自动转换分辨率为1℃。 |
| 07 | inPL | 线性输入下限对应显示值即仪表量程下限，范围-999～9999。(变送输出下限） |
| 08 | inPH | 线性输入上限对应显示值即仪表量程上限，范围-999～9999。(变送输出上限） |
| 09 | oSEt | 调零校正系数范围-99.9～99.9，修正后显示值=修正前测量值+oSEt。 |
| 10 | FSEt | 调满度校正系数范围0.500～2.000，修正后=FSEt×（修正前测量值+oSEt） |
| 11 | tP | 热电偶输入时，仪表补偿温度的误差修正，范围-20.0～20.0。出厂默认为0.0。 |
| 12 | Lb | 输入滤波阻尼系数，设置范围为0～60。Lb越大，测量值越稳定，但响应也越慢。一般在测量值受到较大干扰时，可逐步增大Lb值。在实验室对仪表进行计量检定时，则应将Lb设置为0或1以提高响应速度。 |
| 13 | AF1 | 个AL1继电器报警的方式。设定为-HH-表示测量值超高报警（上限报警），设定为-LL-表示测量值超低报警（下限报警），设定为OFF时表示此点禁止报警。(报警参考 “报警说明”) |
| 14 | AL1 | 个继电器报警点设定值。 |
| 15 | AH1 | 个继电器复位值。报警的方式为HH时则当测量值超过AL1时动作，低于AH1时复位。 |
| 16 | AF2 | 第二个AL1继电器报警的方式。 |
| 17 | AL2 | 第二个继电器报警点设定值。 |
| 18 | AH2 | 第二个继电器复位值。 |
| 19 | bS | 变送输出方式，可选择4～20mA、0～10mA、0～20mA、1～5V、0～5V、0～10V几种方式。 |
| 20 | bS-L | 变送输出下*对应的仪表测量显示值。 |
| 21 | bS-H | 变送输出上*对应的仪表测量显示值。 |
| 22 | At | 自整定开关, 用▲或▼键设成On则允许自整定, 设成OFF则禁止自整定, 每次整定完后自动设成OFF, 次启动自整定则必须设成On, 整定过程中下排出现At字样，整定完后自动取消。建议在设备常规环境下启动自整定，比如升温控制系统在环境温度下开始启动。 |
| 23 | -P- | 比例增益,范围为1～99.99,出厂缺省值设为10.00。 |
| 24 | -I- | 积分时间,范围为1～4000秒,出厂缺省值设为200。 |
| 25 | -d- | 秒分时间,范围为1～999秒,出厂缺省值设为40.0。 |
| 26 | oPL | 限制调节量输出小值，范围为0～80%。建议设置为10%使风机不停机或0%。 |
| 27 | oPH | 限制调节量输出大值，范围为0～。建议设置低于100，使风机不在大功率输出。 |
| 28 | Lit | 投入超调抑制作用的控制点与目标SV值的距离。如：SV=150℃，希望在145℃开始投入超调抑制，则Lit=5.0。 |
| 29 | dv | 超调抑制作用强度，分为0～5档。档位越大，抑制作用越强。抑制过大，会使系统到达设定控制值的时间越长。Lit太大，即投入抑制作用太早，也会使控制时间增长，这两个参数要配合起来调，使系统得到满意的效果。 |
| 30 | out | 输出变化限幅，防止输出跳变，出厂默认为5%。 |
| 31 | CooL | 正反作用选择，选择oFF,为反作用调节方式，指仪表输入增大时，调节输出趋向减小的控制，如加热控制；选择oN，为正作用调节方式，指仪表输入增大时，调节输出趋向增大的控制，如致冷控制。 |
| 32 | OP | 选择控制输出方式，onoF继电器开关输出、SSr固态继电器/可控硅输出、SCR调压输出、0～5V、1～5V、0～10V电压输出、0～20mA、4～20mA，0～10mA电流输出, 共8种常用方式。特殊要求另议，继电器开关控制周期为20秒，固态继电器/可控硅控制周期为2秒。 |
| 33 | HdiS | 带有光柱显示的仪表设置绿色光柱显示内容，设置为ON显示输出比例，设置为OFF绿色光柱不显示。 |
| 34 | -End | 参数设置结束，显示-End，仪表自动进入运行状态。 |
| 输入信号类型对照表 | |||
| 参数提示符 | 输入信号类型 | 参数提示符 | 输入信号类型 |
| P100 | Pt100热电阻 | tC-n | N 型热电偶 |
| C100 | Cu100热电阻 | tC-J | J 型热电偶 |
| Cu50 | Cu50热电阻 | 4-20 | DC4-20mA |
| bA1 | BA1 | 0-10A | DC0-10mA |
| bA2 | BA2 | 0-20 | DC0-20mA |
| rtd | 电阻0-400Ω | 1-5V | DC1-5V |
| tC-S | S 型热电偶 | 0-5V | DC0-5V |
| tC-K | K 型热电偶 | 0-10V | DC0-10V |
| tC-E | E 型热电偶 | 0-50 | 0-50mV |
| tC-b | B 型热电偶 | 0-100 | 0-100mV |
| tC-t | T 型热电偶 | 其他输入信号订货时请注明 | |
六、PID参数的意义及作用
按偏差的比例、积分、微分控制(简称PID控制) 是工业过程中应用广泛的一种控制方法，P为比例增益，代表比例控制作用的强弱，与比例带δ成倒数关系。I为积分时间，单位为秒，d为微分时间，单位为秒。
（一）PID参数人工整定指南
⑴比例增益P的选取。由于P的大小直接影响到系统的超调量、过渡时间和稳态误差，因此P的选取尤其重要。比例增益P 加大，系统动作灵敏，速度加快，但偏大，超调量增大，振荡次数增多，调节时间过长。若P太大，系统会趋向振荡，超调较大；若P太小，会使系统动作缓慢，可能会欠调。
⑵积分时间I的选取。积分作用旨在消除稳态误差，积分时间I的大小与积分作用呈反比关系。I太小，积分作用太强将使系统不稳定，振荡次数较多；而I太大，对系统性能影响减弱，以至不能消除稳态误差。
⑶微分时间d的选取。微分控制能够预测偏差，产生超前校正作用，可以较好地改善动态特性。但是，当d偏大或偏小时，超调量和调节时间都会增加。工程上,一般选取d＝0.1I～0.2 I。
这里举一个使用常碰到的现象，以说明手动调整PID参数的规律。在整个动态过程中，发现响应超调量偏小，测量值围绕给定值小幅振荡，调节时间长，稳定不下来。超调量偏小说明P偏小，小幅振荡和不稳定说明I偏小。可以依据PID调节规律逐渐增大P和I， d也随I作相应调整，逐步满足调节要求。
由上述分析可知，三个参数的选取相互影响、相互制约，还受实际各种因素的制约，必须根据具体运行情况和控制要求做出折衷选择。
（二）自整定模糊PID指南
选取控制目标值的80%量为自整定的给定值，输出为满度输出的80%量。例如，在加热控制过程中，控制目标值设为200℃，满度输出opH=100，控制输出信号为4-20mA。自整定时，以160℃作为自整定的目标值，当测量值低于160℃时，输出为满度输出的80%=16.8mA，当测量值大于160℃时，输出为4mA。这样，系统在160℃上下振荡，经过2~3次振荡后，仪表计算出参数P、I和d的值并保存，自整定结束，然后以200℃作为目标值继续控制。
建议：自整定时从环境温度开始，测量值要低于目标值的80%。如果CooL设置为ON，应在高温时打开自整定。
七、报警
该仪表可带多个继电器，每个继电器可以设置超高、超低报警、禁止报警的方式，并且采用报警回差方式避免继电器频繁动作。当某个继电器处于报警状态时，对应的继电器常开触点闭合，对应指示灯亮。以个报警点报警为例：
如果此报警点报警的方式设为上限报警（即AF1设为-HH-），当测量值大于AL1时，仪表进入报警状态，当测量值下降到AL1值时仪表并未停止报警，只有在测量值低于AH1时，仪表才解除报警状态。设置为上限报警时，报警值AL1要大于报警复位值AH1。
如果此报警点报警的方式设为下限报警（即AF1设为-LL-），当测量值小于AL1时，仪表进入报警状态，当测量值上升到AL1值时仪表并未停止报警，只有在测量值高于AH1时，仪表才解除报警状态。设置为下限报警时，报警值AL1要小于报警复位值AH1。
八、变送输出
仪表可把测量值变送输出为标准信号，输出形式由“bS”参数确定，测量值变送范围由“bS-L”及“bS-H”参数确定。如测量温度信号PT100，要求0℃时输出4.0mA,150℃时输出20.0mA，则bS=4-20,bS-L=0.0，bS-H=150.0。那么仪表显示75.0℃时，输出12.0mA。
九、通讯说明
(1)本产品配RS232、RS485接口，直接与计算机通讯，RS485标准通讯距离1.5km，可以挂接多个仪表。RS232标准通讯距离15m，只能挂接一个仪表。RS232接口的TXD、RXD、GND分别接计算机串口的第2、3、5管脚。数据格式为1个起始位﹑8个数据位﹑1个停止位，校验位可设置。为避免通讯冲突，仪表都处于侦听方式。计算机按规定地址向某一仪表发出一个命令，然后等待一段时间，等候仪表回答，仪表收到正确命令后再发送出数据。发送结束后仪表又处于侦听方式。同一系统中，仪表地址不能相同，波特率要一致。
(2)采用标准Modbus-RTU通讯协议，使用其中的03、06功能号。在使用组态软件时，须选用的设备为modicon(*康)的PLC，Modbus-RTU地址型，功能号为3X或4X都可以，寄存器地址是从个开始，数据为整型16位，使用组态王软件寄存器从0001或0000开始（即4x001，4x000），别的组态软件有可能是从3x001或3x000开始。通讯为整数，需用户根据实际情况处理小数点位数。通讯传输数据为有符号的整型数据，用户编程建议定义有符号的整型数据即可。当数据大于0X8000时，数据取反加1即为负数的实际数值，例如通讯传输数据为0XFFFF，对应数据值为-1。对于长整型数据如累积量等，数据值=高位×65536+低位。组态时用户也可以选择数据类型为长整型（Long），系统自动计算出累积量。
| 寄存器对应表 | |||||
| 4x000 | 测量值 | 4x015 | AH1报警复位值 | 4x030 | dv提前点 |
| 4x001 | 控制目标值 | 4x016 | AH1报警复位值 | 4x031 | out输出变化限幅 |
| 4x002 | 1自动状态 0手动 | 4x017 | AF2第2报警的方式 | 4x032 | CooL加热0，制冷1 |
| 4x003 | Out(输出比例0-100.0%) | 4x018 | AL2报警值 | 4x033 | OP控制方式 |
| 4x004 | Sn(输入信号类型) | 4x019 | AH2报警复位值 | 4x034 | HdiS光柱显示 |
| 4x005 | dot 小数点 | 4x020 | bS(输出方式) | 4x035 | Addr(通讯地址) |
| 4x006 | inpL(量程下限) | 4x021 | bSL(输出下限) | 4x036 | bAUd(波特率) |
| 4x007 | inpH(量程上限) | 4x022 | bSH(输出上限) | 4x037 | 校验位 |
| 4x008 | oSEt(调零修正) | 4x023 | AT自整定1开启 | 4x038 | 开路通讯测量值 |
| 4x009 | FSEt(满度修正) | 4x024 | P |
| 备用 |
| 4x010 | tP补偿温度修正 | 4x025 | I |
|
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| 4x011 | Lb滤波阻尼 | 4x026 | D |
|
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| 4x012 | AF1第1报警的方式 | 4x027 | oPL输出小量 |
|
|
| 4x013 | AL1报警值 | 4x028 | oPH输出大量 |
|
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| 4x014 | AL1(第1报警值) | 4x029 | Lit提前抑制 |
|
|
(3)Modbus-RTU协议格式
计算机读取数据发送命令格式 (建议一次读取不超过0X10即16个数据)
| 通讯地址 | 功能号 | 起始地址高位 | 起始地址低位 | 数据个数高位 | 数据个数低位 | 校验码高位 | 校验码低位 |
| 01 | 03 | 00 | 00 | 00 | 03 | 05 | CB |
返回数据格式
| 通讯地址 | 功能号 | 数据个数 | 个数据高位 | 个数据低位 | 第二个数据高位 | 第二个数据低位 | 第三个数据高位 | 第三个数据低位 | 校验码高位 | 校验码低位 |
| 01 | 03 | 06 | 03 | E8 | 03 | E8 | 03 | E8 | C1 | 9F |
计算机写数据发送命令格式
| 通讯地址 | 功能号 | 寄存器地址高位 | 寄存器地址低位 | 数据高位 | 数据 低位 | 校验码高位 | 校验码低位 |
| 01 | 06 | 00 | 20 | 00 | 0C | 88 | 05 |
返回数据格式
| 通讯地址 | 功能号 | 寄存器地址高位 | 寄存器地址低位 | 数据高位 | 数据 低位 | 校验码高位 | 校验码低位 |
| 01 | 06 | 00 | 20 | 00 | 0C | 88 | 05 |
计算机写长整型数据发送命令格式(000849EA对应543210)支持一次写入4个字节。
| 通讯地址 | 功能号 | 寄存器地址高位 | 寄存器地址低位 | 写入数量量高位 | 写入数量量低位 | 字节数 | 数据值 | 校验码 |
| 01 | 10 | 00 | 02 | 00 | 02 | 04 | 000849EA | 45AB |
返回数据格式
| 通讯地址 | 功能号 | 寄存器地址高位 | 寄存器地址低位 | 数据高位 | 数据 低位 | 校验码高位 | 校验码低位 |
| 01 | 10 | 00 | 02 | 00 | 02 | 88 | 05 |
(4)举例：
例：读地址为1的个数据值
发送数据为 01 03 00 00 00 01 84 0A
发送数据中, 01是下位机地址，03是功能号，00、00是寄存器起始地址，00、01 表示读一个数，84、0A是CRC校验码；
返回数据为 01 03 02 03 E8 B8 FA
返回数据中，01是仪表地址，03是功能号，02数据个数，03、E8 测量值对应整数1000，用户根据情况确定小数点位置；B8、 FA是校验码。
如果要读两个数据，则可以发送01 03 00 00 00 02 C4 0B
带有通讯指示灯（COM）的产品，下位机收到正确的命令后，指示灯会闪烁。
十、质 保
如属厂方制造质量问题，在仪表出厂日起，由厂方免费修理，如果是由于保管及使用不当而造成损坏，修理时收成本费。保修期十八个月。
