使用FB41进行PID调整的说明Word下载.docx

1、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-state error）。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（System with Steady-state Error）。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。

2、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

3、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

4、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，

5、从而调整PID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=2060%,T=180600s,D=3-180s 压力P: P=3070%,T=24180s, 液位L: P=2080%,T=60300s, 流量L: P=40100%,T=660s。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

6、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

7、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

8、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（

9、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

10、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

11、；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_HOLD BOOL：积分保持，不去设置它；I_ITL_ON BOOL：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 ：

12、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

13、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0.01.0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

14、出控制模拟量的因此，需要将模拟输出转换为0.01.0的数据，或将0.01.0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

15、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

16、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

17、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SFC0SET_CLK设系统时钟SFC1READ_CLK读系统时钟SFC2SET_RTM运

18、行时间定时器设定SFC3CTRL_RTM运行时间定时器启/停SFC4READ_RTM运行时间定时器读取SFC5GADR_LGC查询模板的逻辑起始地址SFC6RD_SINFO读OB启动信息SFC7DP_PRAL在DP主站上触发硬件中断SFC9EN_MSG使能块相关、符号相关的和组状态的信息SFC10DIS_MSG禁止块相关的、符号相关的和组状态信息SFC11DPSYC_FR同步DP从站组SFC12D_ACT_DP取消和激活DP从站SFC13DPNRM_DG读DP从站的诊断数据（从站诊断）SFC14DPRD_DAT读标准DP从站的连续数据SFC15DPWR_DAT写标准DP从站的连续数据SFC17

19、ALARM_SQ生成可确认的块相关信息SFC18ALARM_S生成恒定可确认的块相关信息SFC19ALARM_SC查询最后的LAARM_SQ到来的事件信息的应答状态SFC20BLKMOV拷贝变量SFC21FILL初始化存储区SFC22CREAT_DB生成DBSFC23DEL_DB删除DBSFC24TEST_DB测试DBSFC25COMPRESS压缩用户内存SFC26UPDAT_PI刷新过程映像输入表SFC27UPDAT_PO刷新过程映像输出表SFC28SET_TINT设置日时钟中断SFC29CAN_TINT取消日时钟中断SFC30ACT_TINT激活日时钟中断SFC31QRY_TINT查询日时

20、钟中断SFC32SRT_DINT启动延时中断SFC33CAN_DINT取消延时中断SFC34QRY_DINT查询延时中断SFC35MP_ALM触发多CPU中断SFC36MSK_FLT屏蔽同步故障SFC37DMSK_FLT解除同步故障屏蔽SFC38READ_ERR读故障寄存器SFC39DIS_IRT禁止新中断和非同步故障SFC40EN_IRT使能新中断和非同步故障SFC41DIS_AIRT延迟高优先级中断和非同步故障SFC42EN_AIRT使能高优先级中断和非同步故障SFC43RE_TRIGR再触发循环时间监控SFC44REPL_VAL传送替代值到累加器1SFC46STP使CPU进入停机状态SFC47WAIT延迟用户程序的执行SFC48SNC_RTCB同步子时钟SFC49LGC_GADR查询一个逻辑地址的模块槽位的属性SFC50RD_LGADR查询一个模块的全部逻辑地址SFC51RDSYSST读系统状态表或部分表SFC52WR_USMSG向诊断缓冲区写用户定义的诊断事件SFC54RD_PARM读取定义参数SFC55WR_PARM写动态参数SFC56WR_DPARM写默认参数SFC57PARM_MOD为模块指派参数SFC58WR_REC写数据记录SFC59RD_REC读数据记录SFC60GD_SND全局数据包发送