S7-200CPU_PID控制图解.doc

关于PID控制器（硬件.PID控制器）的PID参数整定，流行一些口诀，摘抄如下，仅供参考！参数整定找最佳，从小到大顺序查。先是比例后积分，最后再把微分加。曲线振荡很频繁，比例度盘要放大。曲线漂浮绕大弯，比例度盘往小扳。曲线偏离回复慢，积分时间往下降。曲线波动周期长，积分时间再加长。曲线振荡频率快，先把微分降下来。动差大来波动慢，微分时间应加长。理想曲线两个波，前高后低四比一。一看二调多分析，调节质量不会低。西门子S7-200CPU PID控制图解之一 点击数：118 发布时间：2009年9月27日 来源： ??????????????????????????????????????????????????????????????????? 第一部分、PID 控制 ?S7-200 能够进行 PID 控制。S7-200 CPU 最多可以支持 8 个 PID 控制回路（8 个 PID 指令功能块）。 ?PID 是闭环控制系统的比例－积分－微分控制算法。 ?PID 控制器根据设定值（给定）与被控对象的实际值（反馈）的差值，按照 PID 算法 计算出控制器的输出量，控制执行机构去影响被控对象的变化。 ?PID 控制是负反馈闭环控制，能够抑制系统闭环内的各种因素所引起的扰动，使被控对象的实际值反馈跟随给定变化。 ?根据具体项目的控制要求，在实际应用中有可能用到其中的一部分，比如常用的是 PI （比例－积分）控制，这时没有微分控制部分。 PID 算法在 S7-200 中的实现 ?PID 控制最初在模拟量控制系统中实现，随着离散控制理论的发展，PID 也在计算机化 控制系统中实现。 ?为便于实现，S7-200 中的 PID 控制采用了迭代算法。详细的计算方法请参考《S7-200 系统手册》中 PID 指令部分的相关内容。 ?计算机化的 PID 控制算法有几个关键的参数 Kc（Gain，增益），Ti（积分时间常 数），Td（微分时间常数），Ts（采样时间）。 ?在 S7-200 中 PID 功能是通过 PID 指令功能块实现。通过定时（按照采样时间）执行 PID 功能块，按照 PID 运算规律，根据当时的给定、反馈、比例－积分－微分数据， 计算出控制量。 ?PID 功能块通过一个 PID 回路表交换数据，这个表是在 V 数据存储区中的开辟，长度 为 36 字节。因此每个 PID 功能块在调用时需要指定两个要素：PID 控制回路号，以及 控制回路表的起始地址（以 VB 表示）。 ?由于 PID 可以控制温度、压力等等许多对象，它们各自都是由工程量表示，因此有一 种通用的数据表示方法才能被 PID 功能块识别。S7-200 中的 PID 功能使用占调节范围 的百分比的方法抽象地表示被控对象的数值大小。在实际工程中，这个调节范围往往 被认为与被控对象（反馈）的测量范围（量程）一致。PID 功能块只接受 0.0 - 1.0 之间的实数（实际上就是百分比）作为反馈、给定与控 制输出的有效数值，如果是直接使用 PID 功能块编程，必须保证数据在这个范围之 内，否则会出错。其他如增益、采样时间、积分时间、微分时间都是实数。 ?因此，必须把外围实际的物理量与 PID 功能块需要的（或者输出的）数据之间进行转 换。这就是所谓输入/输出的转换与标准化处理。《S7-200 系统手册》上有详细的介 绍。 S7-200 的编程软件 Micro/WIN 提供了 PID 指令向导，以方便地完成这些转换/ 标准化处理。除此之外，PID 指令也同时会被自动调用。 调试 PID 控制器 ?PID 控制的效果就是看反馈（也就是控制对象）是否跟随设定值（给定），是否响应 快速、稳定，是否能够抑制闭环中的各种扰动而回复稳定。 ?要衡量 PID 参数是否合适，必须能够连续观察反馈对于给定变化的响应曲线；而实际 上 PID 的参数也是通过观察反馈波形而调试的。因此，没有能够观察反馈的连续变化 波形曲线的有效手段，就谈不上调试 PID 参数。 ?观察反馈量的连续波形，可以使用带慢扫描记忆功能的示波器（如数字示波器），波 形记录仪，或者在 PC 机上做的趋势曲线监控画面等。 ?新版编程软件 STEP 7 - Micro/WIN V4.0 内置了一个 PID 调试控制面板工具，具有 图形化的给定、反馈、调节器输出波形显示，可以用于手动调试 PID 参数。对于没有 “自整定 PID”功能的老版 CPU，也能实现 PID 手动调节。 ?PID 参数的取值，以及它们之间的配合，对 PID 控制是否稳定具有重要的意义。这些 主要参数是： ???? 采样时间： 计算机必须按照一定的时间间隔对反馈进行采样，才能进行 PID 控制的计算。采样时 间就是对反馈进行采样的间隔。短于采样时间间