S7—200PIDS7—200PID.doc

S7—200的PID编程 作者：韩耀旭 该部分主要包括以下内容： PID控制基础知识简单介绍 S7—200的PID功能 PID功能块编程 PID 功能块编程实例 PID向导编程 PID自整定 PID控制基础知识简单介绍 PID是比例，积分，微分的缩写。PID控制是，它适用于温度、压力、流量、液位等几乎所有控制，均可以达到很好的效果。PID控制积分，微分比例调节作用：P 为比例增益，代表比例控制作用的强弱，单位为%。比例调节作用控制输出的大小与误差的大小成正比P参数定义：当误差占量程的百分比达到P值时，比例作用的输出100%。 例：对于量程为0-1300的温控系统，当P设置为10%时，说明当误差达到10%130℃）时，比例作用的输出等于100%，误差每变化1，比例作用输出变化0.7%。 P值越大，控制的灵敏度越低值越小，控制的灵敏度越高例如比例参数P设定为4%，表示测量值偏离给定值4%时，输出控制量变化100%。值小，比例作用大，动态响应快，消除误差的能力强可以加快调节但是实际系统是有惯性的，过大的比例，会使系统的稳定性下降，造成系统的不稳定。现场调试P参数通常由大向小调，以能达到最快响应又无超调(或无大的超调)为最佳。积分调节作用：为什么要引进积分作用呢？前面已经分析过，比例作用的输出与误差的大小成正比，误差越大，输出越大，误差越小，输出越小，误差为零，输出为零。由于没有误差时输出为零，因此比例调节不可能完全消除误差，不可能使被控的值达到给定值。存在一个稳定的误差，以维持一个稳定的输出。这就是通常所说的比例作用是有差调节，是有静差的，加强比例作用只能减少静差，不能消除静差(静差：即静态误差，也称稳态误差)。为了消除静差必须引入积分作用，积分作用可以消除静差，以使被控的PV值最后与定值一致。引进积分作用的目的也就是为了消除静差，使PV值达到定值，并保持一致。积分作用消除静差的原理是，只要有误差存在，就对误差进行积分，使输出继续增大或减小，一直到误差为零，积分停止，输出不再变化，系统的PV值保持稳定，PV值等于定值，达到无差调节的效果。I参数定义：对某一恒定的误差进行积分，令其积分“I”秒后，其积分输出应与比例作用等同，这I就定义为积分时间。I参数是表示积分作用强度的单位为秒。设定I积分作用越强。例如积分时间设定为240秒时，表示对固定的偏差，积分作用的输出量达到和比例作用相同的输出量需要 240秒。积分的快慢必须与实际系统的惯性相匹配，实际系统的惯性大积分作用就弱，积分时间I就应该大些，反之而然。如果积分作用太强，积分输出变化过快，就会引起积分过头的现象，产生积分超调和振荡I 值太大，积分作用通常I参数由大往小调，即积分作用由小往大调，观察系统响应能快速消除误差，达到给定值，又不引起振荡为准。微分调节作用：为什么要引进微分作用呢？不论比例调节作用，还是积分调节作用都是建立在产生误差后才进行调节以消除误差，都是事后调节，因此这种调节对稳态来说是无差的，对动态来说肯定是有差的，因为对于负载变化或给定值变化所产生的扰动，必须等待产生误差以后，然后再来慢慢调节予以消除。但一般的控制系统，不仅对稳定控制有要求，而且对动态指标也有要求，通常都要求负载变化或给定调整等引起扰动后，恢复到稳态的速度要快，因此光有比例和积分调节作用还不能完全满足要求，必须引入微分作用。比例作用和积分作用是事后调节(即发生误差后才进行调节)，而微分作用则是事前预防控制，即一发现PV 有变大或变小的趋势，马上就输出一个阻止其变化的控制信号，以防止出现过冲或超调等。参数定义：D是指微分作用的持续时间，是微分运算值达到比例运算值在阶跃偏差响应下达到的作用所需的时间从微分作用产生时刻起到微分作用衰减到零所花的时间。参数单位为秒微分时间是表示微分作用强度的单位，仪表设定的微分时间越长，则以微分作用进行的修正越强。微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。因此，可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下，可以减少超调，减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用，因此过强的加微分调节，对系统抗干扰不利。此外，微分反应的是变化率，而当输入没有变化时，微分作用输出为零。微分作用不能单独使用，需要与另外两种调节规律相结合，组成PD或PID控制器。PID控制是稳态误差超前比例积分作用是使用最多的控制算法，对于温度等测量滞后大的过程参数控制，可能需要加进微分作用，以改善调节质量。比例作用大，比例作用作用大，作用作用，作用 CO为控制器的输出，PID综合调试比例作用，积分作用和微分作用的关系是：比例作用是主要调节作用，起主导作用。积分作用是辅助调节作用；微分作用是补偿作用。在实际调试时可按以