PID控制溫控器必須要PWM嗎?

ID:997026 · 發表于 2022-11-18 14:52

大家好，

最近在研究PID溫控器，硬件軟件都不懂，以前沒做過，沒經驗，原理圖都是網上研究很久后自己畫出來的，不知道對不對。
板子現在已經做出來了，最近在研究PID算法，研究了幾天，發現我的板子是不是做的有問題？

網上非常多的PID代碼都是通過PID輸出后，來控制PWM然后控制一個開關打開或關閉電熱絲，來控制溫度。我想問下必須通過PWM控制嗎？

我的板子上現在是單片機通過一個普通GPIO口連接到三極管，然后三極管連接到繼電器，通過GPIO口高低電平來控制繼電器通斷來打開或關閉電熱絲。

而且電熱絲也不在板子上，這個是給鍋爐廠用的，板子上只有繼電器，鍋爐那邊電熱絲連接到繼電器。
感覺這樣不關PWM什么事啊，沒理解。

我自己理解，控制PWM也就是控制占空比，也就是控制高電平打開的時間，和低電平打開的時間，我這個如果直接用GPIO輸出電平來控制繼電器，控制滿足相應的高低電平時間是不是就可以了？

但是又碰到一個問題是，PID輸出如何和控制繼電器通斷的時間發生關聯呢？我用的是增量式PID算法。

ID:161164 · 發表于 2022-11-18 15:46

PWM的重點是，在被控制件反應過來之前完成一個周期
就是一個字：快！
當你選用繼電器來控制輸出時
已經失去了PWM的作用了

ID:505848 · 發表于 2022-11-18 15:59

你理解的對，PWM控制的是占空比，其實也就是所謂的周期內高電平開啟時間。PID輸出如何與繼電器通斷的時間發生關聯，可以這樣理解：現在用50%的占空比控制繼電器工作，目標溫度是50℃，但是目前溫度維持在45℃，這時候就要考慮增加占空比，例如增加到60%，但是過了一會，發現溫度超出50℃了，那就說明這個占空比并不能讓加熱與散熱維持一個平衡，因此需要下調占空比，可能調節到55%，達到穩定，這個調節的過程可以通過PID算法來實現，通過當前溫度與目標溫度的差值進行計算。

ID:824490 · 發表于 2022-11-18 16:00

PID是調校算法，PWM是控制手段，二者無直接關聯，也非硬

ID:824490 · 發表于 2022-11-18 16:05

PID是調校算法，PWM是控制手段，2者無直接通關聯也非硬性搭配。這個可以度娘一下就明白了。

ID:77589 · 發表于 2022-11-18 16:32

只要能改變發熱部件的功率就行，不管你用什么方法。PWM只是多種方法中的一種而已�。�！

ID:883242 · 發表于 2022-11-18 18:34

繼電器也就10萬次開關壽命，你用繼電器做PWM肯定活不過調試周期。

ID:997026 · 發表于 2022-11-18 19:25

Hephaestus 發表于 2022-11-18 18:34
繼電器也就10萬次開關壽命，你用繼電器做PWM肯定活不過調試周期。

我這個對精度要求不高，是工業上鍋爐用的，我想用PWM也用不了，因為人家鍋爐那邊加熱棒根本沒PWM控制，是直接加電斷電控制的，簡單粗暴。所以只能用繼電器了，

ID:997026 · 發表于 2022-11-18 19:30

meng312 發表于 2022-11-18 15:59
你理解的對，PWM控制的是占空比，其實也就是所謂的周期內高電平開啟時間。PID輸出如何與繼電器通斷的時間發 ...

這種原理我是理解的，關鍵是PID輸出的是溫度的偏差量，而控制繼電器需要的是打開和關閉的時間，我現在的疑問是，怎么把偏差量和控制時間建立關聯？

ID:883242 · 發表于 2022-11-18 19:33

hxdby 發表于 2022-11-18 19:25
我這個對精度要求不高，是工業上鍋爐用的，我想用PWM也用不了，因為人家鍋爐那邊加熱棒根本沒PWM控制，是 ...

用觸發變壓器+可控硅控制啊，控制半波個數。

ID:997026 · 發表于 2022-11-18 19:53

Hephaestus 發表于 2022-11-18 19:33
用觸發變壓器+可控硅控制啊，控制半波個數。

其實我這板子是抄別人的，我買了一塊用量非常大的工業溫控器核心板，我看他板子上就是用了一個普通繼電器，沒什么特別的東西，所以我也跟著用了繼電器。

ID:230742 · 發表于 2022-11-20 01:12

簡單粗暴就用簡單粗暴的方法，直接控制繼電器的時間。比如開啟1分鐘，停止1分鐘，這樣假設就是占空比是50%。然后調節開啟的時間和關閉的時間唄。
如果電爐功率很大，可以參考用繼電器控制時間的方法。畢竟開啟一次怎么的也得幾分鐘。要不溫度肯定到不了啊。如果電爐功率不大，可以用可控硅的方式�？刂茖ń且彩强刂茣r間，控制曲線相對平滑了很多。

ID:883242 · 發表于 2022-11-20 03:06

hxdby 發表于 2022-11-18 19:53
其實我這板子是抄別人的，我買了一塊用量非常大的工業溫控器核心板，我看他板子上就是用了一個普通繼電器 ...

你的板子肯定不是PWM，應該是上下限bang-bang控制，超過上限停止，低于下限開始，真要是PWM你的繼電器根本活不過三天。

ID:213124 · 發表于 2022-11-20 12:38

繼電器控制和PWM控制沒區別，只是看軟件怎么寫就好
鍋爐，很大，用繼電器也可以了，控制加熱和斷開時間，比如，加熱五分鐘，關閉五分鐘，就是占空比五十了
還有個辦法，就是看下鍋爐得電加熱結構，大型得鍋爐，都是幾個加熱管并聯加熱得，一個加熱管有時都是三個加熱管合并組成得
可以考慮給每個加熱管單獨用繼電器控制，這樣就不用改造過濾
又能實現PWM得效果，分開控制各個管子得加熱時間，就可以實現PWM得效果，
配合PID，計算需要加熱得百分比，用時間和加熱棒得數量，共同去控制實現

ID:401564 · 發表于 2022-11-21 17:15

鍋爐控制就是一個上限和一個下限開關控制,沒有PWM的,也沒有什么PID的
繼電器肯定是用不了PID的,小電流繼電器10萬次左右的開關壽命
大電流就一更少了,用不了幾天,你繼電器就壞了

ID:1053329 · 發表于 2022-11-22 12:48

用繼電器還是PWM主要取決于精度要求，再來的是產品功能品質定位

ID:997026 · 發表于 2022-11-23 20:54

Y_G_G 發表于 2022-11-21 17:15
鍋爐控制就是一個上限和一個下限開關控制,沒有PWM的,也沒有什么PID的
繼電器肯定是用不了PID的,小電流繼電 ...

確定嗎？我買的板子，人家說明書清楚清楚寫的就是PID算法控制，比例，積分，微分時間都可以設定，還有AT自整定功能。板子上就是普通繼電器，型號我都查過了。這里的PWM也許不是你理解的那種PWM，可能是一個周期非常長的PWM

ID:997026 · 發表于 2022-11-23 20:57

Hephaestus 發表于 2022-11-20 03:06
你的板子肯定不是PWM，應該是上下限bang-bang控制，超過上限停止，低于下限開始，真要是PWM你的繼電器根 ...

是不是PWM不知道，但是確實機械式繼電器+PID算法控制，如果是上限停止，下限開始，那應該和PID沒什么關系，但是看他們的說明書，人家寫的就是PID算法，比例，積分，微分時間都可以設定，還帶自整定功能。

ID:997026 · 發表于 2022-11-23 21:19

Y_G_G 發表于 2022-11-21 17:15
鍋爐控制就是一個上限和一個下限開關控制,沒有PWM的,也沒有什么PID的
繼電器肯定是用不了PID的,小電流繼電 ...

你是自己做過還是憑自己想象？？？？我是買了別人的板子，就是繼電器+PID做的，比例積分微分都可以調節，還有自整定功能。而且買了的板子不是別人DIY產品，是實實在在的量產定制產品，大量工廠在用的，我們的客戶也在用這個板子，現在就是幫客戶仿制這個板。

我還是需要做過工業溫控器的人的建議，而不是一堆靠想象的在那里發言的

ID:997026 · 發表于 2022-11-23 21:19

Hephaestus 發表于 2022-11-20 03:06
你的板子肯定不是PWM，應該是上下限bang-bang控制，超過上限停止，低于下限開始，真要是PWM你的繼電器根 ...

你是自己做過還是憑自己想象？？？？我是買了別人的板子，就是繼電器+PID做的，比例積分微分都可以調節，還有自整定功能。而且買了的板子不是別人DIY產品，是實實在在的量產定制產品，大量工廠在用的，我們的客戶也在用這個板子，現在就是幫客戶仿制這個板。

我還是需要做過工業溫控器的人的建議，而不是一堆靠想象的在那里發言的

ID:883242 · 發表于 2022-11-24 00:10

hxdby 發表于 2022-11-23 20:57
是不是PWM不知道，但是確實機械式繼電器+PID算法控制，如果是上限停止，下限開始，那應該和PID沒什么關系 ...

說明書有沒有寫這個控制器的壽命是幾天？

ID:166475 · 發表于 2022-11-24 10:33

PID配PWM的好處是可以把控制精度做到精細化，繼電器的響應和壽命達不到要求，至于說是否剛需，真不是

ID:997026 · 發表于 2022-11-24 10:47

Hephaestus 發表于 2022-11-24 00:10
說明書有沒有寫這個控制器的壽命是幾天？

寫過，一天。你沒做過憑想象和我在這死磕啥呢？？？我是買了別人的板子，而且我的客戶他們用的也是這個板子，客戶也給我寄過板子，我拆開研究過，不需要你在這里憑想象胡說八道。你啥都沒做，在這里胡說啥呢？我從其他做過工業溫控的大廠那里了解到，繼電器+PID是完全可行的，你不需要再回復我了，啥都不懂，在那里死磕，鄙視你

ID:420836 · 發表于 2022-11-25 02:03

PID算法是反饋控制的方法，PWM是實現PID結果輸出的眾多方法之一。

ID:401564 · 發表于 2022-11-25 09:02

hxdby 發表于 2022-11-23 21:19
你是自己做過還是憑自己想象？？？？我是買了別人的板子，就是繼電器+PID做的，比例積分微分都可以調節， ...

就按0.1HZ來算,一個小時就是360次的開關,一天就是360*24=8640次開關
如果是大電流,5A以上,不到十天,這個繼電器就開始接觸不良了
當然,你也可以反問我"你怎么知道一個繼電器的壽命只有幾萬次有開關而已,你是自己做過還是憑自己想象？"
那我沒話說了
一個PWM的周期10秒,我不認為,這還叫PWM,你非得覺得這是PWM,那就是了,不跟爭

ID:146782 · 發表于 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

ID:997026 · 發表于 2022-11-25 21:45

Y_G_G 發表于 2022-11-25 09:02
就按0.1HZ來算,一個小時就是360次的開關,一天就是360*24=8640次開關
如果是大電流,5A以上,不到十天,這個 ...

其實這個問題我也是一直不理解的，我確實拿到的板子就是普通繼電器+PID控制的，而且客戶用了好幾年了，沒啥問題，客戶還寄了一套板子給我研究，我們是打算仿制他們的板子，全套資料都拿到了。從理論上分析，繼電器確實不適合PID，但我真的不理解他們是怎么用PID控制繼電器不出問題的。

溫控是大慣性滯后系統，按照60s的控制周期來算，一年繼電器也要開關接近30萬次了。所以為了安全起見，我把方案換成可控硅控制了，我之前用的繼電器是4塊多一個，發現可控硅更便宜，外加一個光耦也才3快多。

感謝以上回復過的朋友們的幫助，后面就開始研究單片機控制可控硅了。

ID:883242 · 發表于 2022-11-26 01:01

曾經有個項目，客戶要求26萬次全使用周期壽命試驗，我自己打了測試臺，一共使用了3套繼電器，每套用到10萬次就完蛋了，簧片酥掉了，明顯的金屬疲勞問題。

就這這還是小信號，沒有大電流，只測試了簧片的壽命，如果大電流，測試的是觸點的壽命，很可能遠遠不到10萬次。樓主無知我也就是原諒了，如此大言不慚只能讓人笑掉大牙。

ID:280298 · 發表于 2022-11-26 07:31

pid 溫控加熱一般是以下幾種情況：
1. 開關量控制：中間繼電器、固態繼電器等，這個是靠導通時長 & 斷電時長來控制的；
一般來說，這個情況下溫控精度不會太高，因為加熱管要么全開，要么全關；
另外，這個工況下，建議采用無物理觸點的固態繼電器，其他繼電器壽命是個問題；
2. PWM控制：可控硅，這個情況下，通過PWM控制可控硅，從而控制加熱管的加熱功率大��；
這個工況下，理論精度比上種高；

ID:997026 · 發表于 2022-11-26 08:45

xo37 發表于 2022-11-26 07:31
pid 溫控加熱一般是以下幾種情況：
1. 開關量控制：中間繼電器、固態繼電器等，這個是靠導通時長 & 斷電 ...

是的，我的比較簡單，是屬于第一種，全開或全關的，靠定時器模擬一個類似PWM的信號，然后根據PID計算出的占空比來控制繼電器開或關，不過計算出的占空比就是時間了，比如我設置的PWM周期是60s，就根據占空比來計算60s的百分比來開多長時間，關多長時間

ID:997026 · 發表于 2022-11-26 08:57

Hephaestus 發表于 2022-11-26 01:01
曾經有個項目，客戶要求26萬次全使用周期壽命試驗，我自己打了測試臺，一共使用了3套繼電器，每套用到10萬 ...

確實不太懂，這個是事實，所以需要學習，也就是跟著論壇里的前輩們多學習，感謝你們的幫助和回復！

ID:401564 · 發表于 2022-11-26 12:37

hxdby 發表于 2022-11-25 21:45
其實這個問題我也是一直不理解的，我確實拿到的板子就是普通繼電器+PID控制的，而且客戶用了好幾年了，沒 ...

如果要精確,你還得加一個過零檢測電路
如果要求不高,不用過零也行,但PWM頻率就得很低,5HZ控制也差不多,我以前做過一個電烙鐵,就是沒有過零,PWM就是5HZ,用著感覺也行

ID:997026 · 發表于 2022-11-26 12:53

Y_G_G 發表于 2022-11-26 12:37
如果要精確,你還得加一個過零檢測電路
如果要求不高,不用過零也行,但PWM頻率就得很低,5HZ控制也差不多, ...

我現在是用moc3063過零檢測光耦，加上BT137可控硅，關斷時，如果不在零點，最大有半波周期的延遲，大概也就10ms，我的溫控系統PWM控制周期是60s，最小可控硅控制周期是3s，所以10ms的延遲可以忽略了，直接單片機IO控制光耦的高低電平就行了

ID:401564 · 發表于 2022-11-27 12:37

hxdby 發表于 2022-11-26 12:53
我現在是用moc3063過零檢測光耦，加上BT137可控硅，關斷時，如果不在零點，最大有半波周期的延遲，大概也 ...

PWM控制周期是60s
這是什么意思?PWM周期60S嗎?
如果是這樣,這PID還有用嗎?積分項得多久才能發揮主要作用呀?

ID:997026 · 發表于 2022-12-6 11:53

Y_G_G 發表于 2022-11-27 12:37
PWM控制周期是60s
這是什么意思?PWM周期60S嗎?
如果是這樣,這PID還有用嗎?積分項得多久才能發揮主要作 ...

是的，初步定為60s，因為那個溫度升溫很慢，大概1分鐘升溫1℃，所以初步定60s, 具體還要去現場調試的

ID:525244 · 發表于 2022-12-8 17:17

hxdby 發表于 2022-11-23 21:19
你是自己做過還是憑自己想象？？？？我是買了別人的板子，就是繼電器+PID做的，比例積分微分都可以調節， ...

小的反應快的用PWM控制，大的反應慢的，就用繼電器也行，比如每個周期100秒，控制繼電器導通時間在0-100秒控制控制就行，按照0-100%來輸出！按照時間計算繼電器動作次數，大概的使用時間！當然，要加熱物體要大，不能一加熱就過了！不要聽他們說必須干啥干啥！如果工廠間歇使用，沒問題，如果是連續使用，要考慮使用時間，或者是維修成本！

ID:309610 · 發表于 2022-12-8 20:20

樓主說的情況，我覺得首先成品板繼電器動作頻率沒那么夸張。根本不是常規意義上的固定周期PWM。鍋爐溫控是一個大慣量系統。也不需要太高精度，就算是使用PID+PWM控制控制曲線也不見得很理想。
成品板使用的比例，積分，微分參數，我認為可以從這個思路出發，內部定義一個PID輸出偏差上下限，溫度PID計算后控制值與上下限比較，大就打開繼電器。然后控制值換算成繼電器接通時間。定期更新清零。小于下限關閉繼電器，控制值換算成停止時間。實現繼電器接通和關閉時間動態調整。由于鍋爐溫控是大慣量系統繼電器開關周期可以幾分鐘到幾十分鐘。繼電器壽命完全沒問題。
PID參數方面比例占比大也就溫度偏差值啟動繼電器，比如說比例小溫度偏小10度啟動，大10度關閉。比例值大偏差2度啟停。積分時間會比較長秒-小時。微分也比較長。

ID:1034262 · 發表于 2022-12-9 16:18

繼電器輸出的溫控器就不用常規意義上的PWM，但是其控制原理還是類似的，很慢的PWM而已。

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PID控制溫控器必須要PWM嗎?

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