如何使用S7200CPU的PID控制软件Word下载.docx

1、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

2、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

3、此之外，PID指令也同时会被自动调用。1.1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

4、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。短于采样时间间隔的信号变化是不能测量到的。过短的采样时间没有必要，过长的采样间隔显然不能满足扰动变化比较快、或者速度响应要求高的场合。编程时指定的PID 控制器采样时间必须与实际的采样时间一致。S7-200中PID 的采样时间精度用

5、定时中断来保证。增益（Gain，放大系数，比例常数） 增益与偏差（给定与反馈的差值）的乘积作为控制器输出中的比例部分。过大的增益会造成反馈的振荡。积分时间（Integral Time） 偏差值恒定时，积分时间决定了控制器输出的变化速率。积分时间越短，偏差得到的修正越快。过短的积分时间有可能造成不稳定。 积分时间的长度相当于在阶跃给定下，增益为“1”的时候，输出的变化量与偏差值相等所需要的时间，也就是输出变化到二倍于初始阶跃偏差的时间。 如果将积分时间设为最大值，则相当于没有积分作用。微分时间（Derivative Time） 偏差值发生改变时，微分作用将增加一个尖峰到输出中，随着时间流逝减小。

6、微分时间越长，输出的变化越大。微分使控制对扰动的敏感度增加，也就是偏差的变化率越大，微分控制作用越强。微分相当于对反馈变化趋势的预测性调整。 如果将微分时间设置为0 就不起作用，控制器将作为PI 调节器工作。1.2常见问题 1对于某个具体的PID 控制项目，是否可能事先得知比较合适的参数？有没有相关的经验数据？虽然有理论上计算PID 参数的方法，但由于闭环调节的影响因素很多而不能全部在数学上精确地描述，计算出的数值往往没有什么实际意义。因此，除了实际调试获得参数外，没有什么可用的经验参数值存在。甚至对于两套看似一样的系统，都可能通过实际调试得到完全不同的参数值。2PID控制不稳定怎么办？如何调

7、试PID？闭环系统的调试，首先应当做开环测试。所谓开环，就是在PID 调节器不投入工作的时候，观察：反馈通道的信号是否稳定 输出通道是否动作正常 可以试着给出一些比较保守的PID 参数，比如放大倍数（增益）不要太大，可以小于1，积分时间不要太短，以免引起振荡。在这个基础上，可以直接投入运行观察反馈的波形变化。给出一个阶跃给定，观察系统的响应是最好的方法。如果反馈达到给定值之后，历经多次振荡才能稳定或者根本不稳定，应该考虑是否增益过大、积分时间过短；如果反馈迟迟不能跟随给定，上升速度很慢，应该考虑是否增益过小、积分时间过长 总之，PID参数的调试是一个综合的、互相影响的过程，实际调试过程中的多次

8、尝试是非常重要的步骤，也是必须的。S7-200 的新一代产品提供了自整定的PID 细调功能。3没有采用积分控制时，为何反馈达不到给定？这是必然的。因为积分控制的作用在于消除纯比例调节系统固有的“静差”。没有积 分控制的比例控制系统中，没有偏差就没有输出量，没有输出就不能维持反馈值与给定值相等。所以永远不能做到没有偏差。4如何实现PID 反作用调节？参见PID 向导中的常问问题。5S7-200控制变频器，在变频器也有PID 控制功能时，应当使用谁的PID 功能？可以根据具体情况使用。一般来说，如果需要控制的变量直接与变频器直接有关，比 如变频水泵控制水压等，可以优先考虑使用变频器的PID 功能。

9、6、S7-200系统手册上的附录H.14“用S7-200 实现PID 控制”的例子，是否可以直接使用？S7-200系统手册中的附录H 在英文原版中并不存在。 H.14 的PID 例子是在第一代产品还不支持PID 运算指令时的产物。现在用户可以使用PID 指令块，或者PID Wizard（PID 向导）编辑PID 控制程序。1.3 PID Wizard - PID 向导 Micro/WIN 提供了PID Wizard（PID 指令向导），可以帮助用户方便地生成一个闭环控制过程的PID 算法。此向导可以完成绝大多数PID 运算的自动编程，用户只需在主程序中调用PID 向导生成的子程序，就可以完成P

10、ID 控制任务。PID 向导既可以生成模拟量输出PID 控制算法，也支持开关量输出；既支持连续自动调节，也支持手动参与控制。建议用户使用此向导对PID编程，以避免不必要的错误。如果用户不能确定中文编程界面的语义，我们建议用户使用英文版本的Micro/WIN，以免对向导中相关概念发生误解。建议用户使用较新的编程软件版本。在新版本中的PID 向导获得了改善。1.4 PID 向导编程步骤 在Micro/WIN 中的命令菜单中选择Tools Instruction Wizard，然后在指令向导窗口中选择PID 指令：图1. 选择PID 向导 在使用向导时必须先对项目进行编译，在随后弹出的对话框中选择“

11、Yes” ，确认编译。如果已有的程序中存在错误，或者有没有编完的指令，编译不能通过。如果你的项目中已经配置了一个PID 回路，则向导会指出已经存在的PID 回路，并让你选择是配置修改已有的回路，还是配置一个新的回路：图2. 选择需要配置的回路 第一步：定义需要配置的PID 回路号 图3. 选择PID 回路号 第二步：设定PID 回路参数 图4. 设置PID 参数 图4 中:a. 定义回路设定值（SP，即给定）的范围： 在低限（Low Range）和高限（High Range）输入域中输入实数，缺省值为0.0 和100.0，表示给定值的取值范围占过程反馈量程的百分比。 这个范围是给定值的取值范围

12、。它也可以用实际的工程单位数值表示。参见：设置给定反馈的量程范围。以下定义PID 回路参数，这些参数都应当是实数：b. Gain（增益）： 即比例常数。c. Integral Time（积分时间）：如果不想要积分作用，可以把积分时间设为无 穷大：9999.99 d. Derivative Time（微分时间）：如果不想要微分回路，可以把微分时间设为0 。e. Sample Time（采样时间）：是PID 控制回路对反馈采样和重新计算输出值的时间间隔。在向导完成后，若想要修改此数，则必须返回向导中修改，不可在程序中或状态表中修改。注意：关于具体的PID 参数值，每一个项目都不一样，需要现场调试来

13、定，没有所谓经验参数。第三步：设定回路输入输出值 图5. 设定PID 输入输出参数 在图5 中，首先 设定过程变量的范围：a. 指定输入类型 Unipolar： 单极性，即输入的信号为正，如010V 或020mA 等 Bipolar：双极性，输入信号在从负到正的范围内变化。如输入信号为10V、5V 等时选用 20% Offset：选用20%偏移。如果输入为420mA 则选单极性及此项，4mA是020mA 信号的20%，所以选20% 偏移，即4mA 对应6400，20mA 对应32000 b. 反馈输入取值范围 在a.设置为Unipolar 时，缺省值为0 - 32000，对应输入量程范围0 -

14、 10V 或0 - 20mA 等，输入信号为正 在a.设置为Bipolar 时，缺省的取值为-32000 - +32000，对应的输入范围根据量程不同可以是5V等 在a.选中20% Offset 时，取值范围为6400 - 32000，不可改变 此反馈输入也可以是工程单位数值，参见：然后定义输出类型 c. Output Type（输出类型） 可以选择模拟量输出或数字量输出。模拟量输出用来控制一些需要模拟量给定的设备，如比例阀、变频器等；数字量输出实际上是控制输出点的通、断状态按照一定的占空比变化，可以控制固态继电器（加热棒等） d. 选择模拟量则需设定回路输出变量值的范围，可以选择：单极性输出，可为010V 或020mA 等 双极性输出，可为正负10V 或正负5V 等