使用FB41进行PID调整的说明Word下载.docx

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比例控制是一种最简单的控制方式。

其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。

当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-stateerror）。

积分（I）控制

在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。

对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（SystemwithSteady-stateError）。

为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。

积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。

这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。

因此，比例+积分（PI）控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。

微分（D）控制

在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。

自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会 

出现振荡甚至失稳。

其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后（delay）组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。

解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。

这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。

所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分（PD）控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。

5、PID控制器的参数整定

PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。

它是根据被控过程的特性确定PID

控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。

PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：

一是理论计算整定法。

它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。

这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。

二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。

PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。

三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。

但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。

现在一般采用的是临界比例法。

利用该方法进行PID控制器参数的整定步骤如下：

（1）首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作﹔

（2）仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期﹔（3）在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。

PID参数的设定：

是靠经验及工艺的熟悉，参考测量值跟踪与设定值曲线，从而调整P\I\D的大小。

PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中P.I.D参数经验数据以下可参照：

温度T:

P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s

压力P:

P=30~70%,T=24~180s,

液位L:

P=20~80%,T=60~300s,

流量L:

P=40~100%,T=6~60s。

书上的常用口诀：

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

曲线漂浮绕大湾，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4比1

一看二调多分析，调节质量不会低

这里介绍一种经验法。

这种方法实质上是一种试凑法，它是在生产实践中总结出来的行之有效的方法，并在现场中得到了广泛的应用。

这种方法的基本程序是先根据运行经验，确定一组调节器参数，并将系统投入闭环运行，然后人为地加入阶跃扰动（如改变调节器的给定值），观察被调量或调节器输出的阶跃响应曲线。

若认为控制质量不满意，则根据各整定参数对控制过程的影响改变调节器参数。

这样反复试验，直到满意为止。

经验法简单可靠，但需要有一定现场运行经验，整定时易带有主观片面性。

当采用PID调节器时，有多个整定参数，反复试凑的次数增多，不易得到最佳整定参数。

下面以PID调节器为例，具体说明经验法的整定步骤：

【1】让调节器参数积分系数S0=0，实际微分系数k=0，控制系统投入闭环运行，由小到大改变比例系数S1，让扰动信号作阶跃变化，观察控制过程，直到获得满意的控制过程为止。

【2】取比例系数S1为当前的值乘以0.83，由小到大增加积分系数S0，同样让扰动信号作阶跃变化，直至求得满意的控制过程。

【3】积分系数S0保持不变，改变比例系数S1，观察控制过程有无改善，如有改善则继续调整，直到满意为止。

否则，将原比例系数S1增大一些，再调整积分系数S0，力求改善控制过程。

如此反复试凑，直到找到满意的比例系数S1和积分系数S0为止。

【4】引入适当的实际微分系数k和实际微分时间TD，此时可适当增大比例系数S1和积分系数S0。

和前述步骤相同，微分时间的整定也需反复调整，直到控制过程满意为止。

注意：

仿真系统所采用的PID调节器与传统的工业PID调节器有所不同，各个参数之间相互隔离，互不影响，因而用其观察调节规律十分方便。

PID参数是根据控制对象的惯量来确定的。

大惯量如：

大烘房的温度控制，一般P可在10以上,I=3-10,D=1左右。

小惯量如：

一个小电机带

一水泵进行压力闭环控制，一般只用PI控制。

P=1-10,I=0.1-1,D=0,这些要在现场调试时进行修正的。

我提供一种增量式PID供大家参考

△U（k）=Ae（k）-Be（k-1）+Ce（k-2）

A=Kp（1+T/Ti+Td/T）

B=Kp（1+2Td/T）

C=KpTd/T

T采样周期Td微分时间Ti积分时间

用上面的算法可以构造自己的PID算法。

U（K）=U（K-1）+△U（K）

　　FB41称为连续控制的PID用于控制连续变化的模拟量，与FB42的差别在于后者是离散型的，用于控制开关量，其他二者的使用方法和许多参数都相同或相似。

　　PID的初始化可以通过在OB100中调用一次，将参数COM-RST置位，当然也可在别的地方初始化它，关键的是要控制COM-RST；

　　PID的调用可以在OB35中完成，一般设置时间为200MS，

　　一定要结合帮助文档中的PID框图研究以下的参数，可以起到事半功倍的效果　　

　　以下将重要参数用黑体标明.如果你比较懒一点，只需重点关注黑体字的参数就可以了。

其他的可以使用默认参数。

　　A：

所有的输入参数：

　　COM_RST:

BOOL:

重新启动PID：

当该位TURE时：

PID执行重启动功能，复位PID内部参数到默认值；

通常在系统重启动时执行一个扫描周期，或在PID进入饱和状态需要退出时用这个位；

　　MAN_ON：

BOOL：

手动值ON；

当该位为TURE时，PID功能块直接将MAN的值输出到LMN，这可以在PID框图中看到；

也就是说，这个位是PID的手动/自动切换位；

　　PEPER_ON：

过程变量外围值ON：

过程变量即反馈量，此PID可直接使用过程变量PIW（不推荐），也可使用PIW规格化后的值（常用），因此，这个位为FALSE；

　　P_SEL：

比例选择位：

该位ON时，选择P（比例）控制有效；

一般选择有效；

　　I_SEL：

积分选择位；

该位ON时，选择I（积分）控制有效；

　　INT_HOLDBOOL：

积分保持，不去设置它；

　　I_ITL_ONBOOL：

积分初值有效，I-ITLVAL（积分初值）变量和这个位对应，当此位ON时，则使用I-ITLVAL变量积分初值。

一般当发现PID功能的积分值增长比较慢或系统反应不够时可以考虑使用积分初值；

　　D_SEL：

微分选择位，该位ON时，选择D（微分）控制有效；

一般的控制系统不用；

　　CYCLE：

TIME：

PID采样周期，一般设为200MS；

　　SP_INT：

REAL：

PID的给定值；

　　PV_IN：

PID的反馈值（也称过程变量）；

　　PV_PER：

WORD：

未经规格化的反馈值，由PEPER-ON选择有效；

（不推荐）

　　MAN：

手动值，由MAN-ON选择有效；

　　GAIN：

比例增益；

　　TI：

积分时间；

　　TD：

微分时间；

　　TM_LAG：

我也不知道，没用过它，和微分有关；

　　DEADB_W：

死区宽度；

如果输出在平衡点附近微小幅度振荡，可以考虑用死区来降低灵敏度；

　　LMN_HLM：

PID上极限，一般是100%；

　　LMN_LLM：

PID下极限；

一般为0%，如果需要双极性调节，则需设置为-100%；

（正负10V输出就是典型的双极性输出，此时需要设置-100%）；

　　PV_FAC：

过程变量比例因子

　　PV_OFF：

过程变量偏置值（OFFSET）

　　LMN_FAC：

PID输出值比例因子；

　　LMN_OFF：

PID输出值偏置值（OFFSET）；

　　I_ITLVAL：

REAL：

PID的积分初值；

有I-ITL-ON选择有效；

　　DISV：

允许的扰动量，前馈控制加入，一般不设置；

　　B：

部分输出参数说明：

　　LMN：

PID输出；

　　LMN_P：

PID输出中P的分量；

（可用于在调试过程中观察效果）

　　LMN_I：

PID输出中I的分量；

　　LMN_D：

PID输出中D的分量；

（可用于在调试过程中观察效果）　　

　　C：

规格化概念及方法：

　　PID参数中重要的几个变量，给定值，反馈值和输出值都是用0.0~1.0之间的实数表示，

　　而这几个变量在实际中都是来自与模拟输入，或者输出控制模拟量的

　　因此，需要将模拟输出转换为0.0~1.0的数据，或将0.0~1.0的数据转换为模拟输出，这个过程称为规格化　　

　　规格化的方法：

（即变量相对所占整个值域范围内的百分比对应与27648数字量范围内的量）

　　对于输入和反馈，执行：

变量*100/27648，然后将结果传送到PV-IN和SP-INT

　　对于输出变量，执行：

LMN*27648/100，然后将结果取整传送给PQW即可；

　　D：

PID的调整方法：

　　一般不用D，除非一些大功率加热控制等惯大的系统；

仅使用PI即可，

　　一般先使I等于0，P从0开始往上加，直到系统出现等幅振荡为止，记下此时振荡的周期，然后设置I为振荡周期的0.48倍,应该就可以满足大多数的需求。

我记得网络上有许多调整PID的方法，但不记得那么多了，先试试吧。

　　附录：

PID的调整可以通过“开始—>

SIMATIC->

STEP7->

PID调整”打开PID调整的控制面板，通过选择不同的PID背景数据块，调整不同回路的PID参数。

PID控制器参数整定的一般方法：

它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。

这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改；

利用该方法进行 

PID控制器参数的整定步骤如下：

（1）首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；

（2）仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；

（3）在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。

是靠经验及工艺的熟悉，参考测量值跟踪与设定值曲线，从而调整P、I、D的大小。

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；

曲线漂浮绕大湾，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；

微分时间应加长；

理想曲线两个波，前高后低4比1；

一看二调多分析，调节质量不会低。

个人认为PID参数的设置的大小，一方面是要根据控制对象的具体情况而定；

另一方面是经验。

P是解决幅值震荡，P大了会出现幅值震荡的幅度大，但震荡频率小，系统达到稳定时间长；

I是解决动作响应的速度快慢的，I大了响应速度慢，反之则快；

D是消除静态误差的，一般D设置都比较小，而且对系统影响比较小。

PID控制原理：

1、比例（P）控制 

：

当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。

2、积分（I）控制 

对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统。

3、微分（D）控制 

自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。

其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。

编号

名称缩写

功能

SFC0

SET_CLK

设系统时钟

SFC1

READ_CLK

读系统时钟

SFC2

SET_RTM

运行时间定时器设定

SFC3

CTRL_RTM

运行时间定时器启/停

SFC4

READ_RTM

运行时间定时器读取

SFC5

GADR_LGC

查询模板的逻辑起始地址

SFC6

RD_SINFO

读OB启动信息

SFC7

DP_PRAL

在DP主站上触发硬件中断

SFC9

EN_MSG

使能块相关、符号相关的和组状态的信息

SFC10

DIS_MSG

禁止块相关的、符号相关的和组状态信息

SFC11

DPSYC_FR

同步DP从站组

SFC12

D_ACT_DP

取消和激活DP从站

SFC13

DPNRM_DG

读DP从站的诊断数据（从站诊断）

SFC14

DPRD_DAT

读标准DP从站的连续数据

SFC15

DPWR_DAT

写标准DP从站的连续数据

SFC17

ALARM_SQ

生成可确认的块相关信息

SFC18

ALARM_S

生成恒定可确认的块相关信息

SFC19

ALARM_SC

查询最后的LAARM_SQ到来的事件信息的应答状态

SFC20

BLKMOV

拷贝变量

SFC21

FILL

初始化存储区

SFC22

CREAT_DB

生成DB

SFC23

DEL_DB

删除DB

SFC24

TEST_DB

测试DB

SFC25

COMPRESS

压缩用户内存

SFC26

UPDAT_PI

刷新过程映像输入表

SFC27

UPDAT_PO

刷新过程映像输出表

SFC28

SET_TINT

设置日时钟中断

SFC29

CAN_TINT

取消日时钟中断

SFC30

ACT_TINT

激活日时钟中断

SFC31

QRY_TINT

查询日时钟中断

SFC32

SRT_DINT

启动延时中断

SFC33

CAN_DINT

取消延时中断

SFC34

QRY_DINT

查询延时中断

SFC35

MP_ALM

触发多CPU中断

SFC36

MSK_FLT

屏蔽同步故障

SFC37

DMSK_FLT

解除同步故障屏蔽

SFC38

READ_ERR

读故障寄存器

SFC39

DIS_IRT

禁止新中断和非同步故障

SFC40

EN_IRT

使能新中断和非同步故障

SFC41

DIS_AIRT

延迟高优先级中断和非同步故障

SFC42

EN_AIRT

使能高优先级中断和非同步故障

SFC43

RE_TRIGR

再触发循环时间监控

SFC44

REPL_VAL

传送替代值到累加器1

SFC46

STP

使CPU进入停机状态

SFC47

WAIT

延迟用户程序的执行

SFC48

SNC_RTCB

同步子时钟

SFC49

LGC_GADR

查询一个逻辑地址的模块槽位的属性

SFC50

RD_LGADR

查询一个模块的全部逻辑地址

SFC51

RDSYSST

读系统状态表或部分表

SFC52

WR_USMSG

向诊断缓冲区写用户定义的诊断事件

SFC54

RD_PARM

读取定义参数

SFC55

WR_PARM

写动态参数

SFC56

WR_DPARM

写默认参数

SFC57

PARM_MOD

为模块指派参数

SFC58

WR_REC

写数据记录

SFC59

RD_REC

读数据记录

SFC60

GD_SND

全局数据包发送