西门子S7-200系列PLC的PID功能块的应用经验

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1、本文格式为Word版，下载可任意编辑西门子S7-200系列PLC的PID功能块的应用经验 PID参数的整定： 1、可以在软件中进行自动整定；2、自动整定的PID参数可能对于系统来说不是最好的，就需要手动凭阅历来进行整定。P参数过小，达到动态平衡的时间就会太长；P参数过大，就简单产生超调。PID功能块在梯形图（程序）中应当留意的问题：1、最好采纳PID向导生成PID功能块；2、我要说一个最简洁的也是最简单被人忽视的问题，那就是：PID功能块的使能掌握只能采纳SM0.0或任何1个存储器的常开触点并联该存储器的常闭触点这样的永不断开的触点！笔者在以前的一个工程调试中就遇到这样的问题：PID功能块有时

2、间动作正常，有时间动作不正常，而且不正常时发觉PID功能块都没问题（PID参数正确、使能正确），就是没有输出。最终查了好久，突然意识到可能是使能的问题我在使能端串联了启动/停止掌握的保持继电器，我把它改为SM0.0以后，一切正常！同时也明白了PID功能块有时间动作正常，有时间动作不正常的缘由：有时在灌入程序后保持继电器处于动作的状态才不会消失问题，一旦停止了设备就会消失问题PID功能块使能一旦断开，工作就不会正常！把这个给大家说说，以免消失同样失误。下面是PID掌握器参数整定的一般方法：PID掌握器的参数整定是掌握系统设计的核心内容。它是依据被控过程的特性确定PID掌握器的比例系数、积分时间和

3、微分时间的大小。PID掌握器参数整定的方法许多，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，经过理论计算确定掌握器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必需通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主要依靠工程阅历，直接在掌握系统的试验中进行，且方法简洁、易于把握，在工程实际中被广泛采纳。PID掌握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，然后根据工程阅历公式对掌握器参数进行整定。但无论采纳哪一种方法所得到的掌握器参数，都需要在实际运行中进行最终调整与完善。现在一般采纳的是临界比例法。利用该方法进

4、行 PID掌握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)仅加入比例掌握环节，直到系统对输入的阶跃响应消失临界振荡，登记这时的比例放大系数和临界振荡周期；(3)在肯定的掌握度下通过公式计算得到PID掌握器的参数。PID参数的设定：是靠阅历及工艺的熟识，参考测量值跟踪与设定值曲线，从而调整PID的大小。比例I/微分D=2，详细值可依据仪表定，再调整比例带P，P过头，到达稳定的时间长，P太短，会震荡，永久也打不到设定要求。PID掌握器参数的工程整定,各种调整系统中P.I.D参数阅历数据以下可参照：温度T：P=2060%，T=180600s，D=3-180s；压力P：

5、 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，从小到大挨次查；先是比例后积分，最终再把微分加；曲线振荡很频繁，比例度盘要放大；曲线漂移绕大湾，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；抱负曲线两个波，前高后低4比1；一看二调多分析，调整质量不会低。经过多年的工作阅历，我个人认为PID参数的设置的大小，一方面是要依据掌握对象的详细状况而定；另一方面是阅历。P是解决幅值震荡，P大了会消失幅值

6、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是消退静态误差的，一般D设置都比较小，而且对系统影响比较小。对于温度掌握系统P在5-10%之间；I在180-240s之间；D在30以下。对于压力掌握系统P在30-60%之间；I在30-90s之间；D在30以下。这里介绍一种阅历法。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依据运行阅历，确定一组调整器参数，并将系统投入闭环运行，然后人为地加入阶跃扰动（如转变调整器的给定值），观看被调量或调整器输出的阶跃响应曲线。

7、若认为掌握质量不满足，则依据各整定参数对掌握过程的影响转变调整器参数。这样反复试验，直到满足为止。阅历法简洁牢靠，但需要有肯定现场运行阅历，整定时易带有主观片面性。当采纳PID调整器时，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调整器为例，详细说明阅历法的整定步骤：A. 让调整器参数积分系数S0=0，实际微分系数k=0，掌握系统投入闭环运行，由小到大转变比例系数S1，让扰动信号作阶跃变化，观看掌握过程，直到获得满足的掌握过程为止。B. 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，直至求得满足的掌握过程。C. 积分系数S0

8、保持不变，转变比例系数S1，观看掌握过程有无改善，如有改善则连续调整，直到满足为止。否则，将原比例系数S1增大一些，再调整积分系数S0，力求改善掌握过程。如此反复试凑，直到找到满足的比例系数S1和积分系数S0为止。D. 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，直到掌握过程满足为止。PID参数是依据掌握对象的惯量来确定的。大惯量如：大烘房的温度掌握，一般P可在10以上，I=3-10，D=1左右。小惯量如：一个小电机带一台水泵进行压力闭环掌握，一般只用PI掌握。P=1-10，I=0.1-1，D=0，这些要在现

9、场调试时进行修正的。PID掌握说明：在工程实际中，应用最为广泛的调整器掌握规律为比例、积分、微分掌握，简称PID掌握，又称PID调整。PID掌握器问世至今已有近70年历史，它以其结构简洁、稳定性好、工作牢靠、调整便利而成为工业掌握的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全把握，或得不到精确的数学模型时，掌握理论的其它技术难以采纳时，系统掌握器的结构和参数必需依靠阅历和现场调试来确定，这时应用PID掌握技术最为便利。即当我们不完全了解一个系统和被控对象或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID掌握技术。PID掌握，实际中也有PI和PD掌握。PID掌握器就是依据系统的误差，利用比

10、例、积分、微分计算出掌握量进行掌握的。比例（P）掌握 ：比例掌握是一种最简洁的掌握方式。其掌握器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例掌握时系统输出存在稳态误差。积分（I）掌握 ：在积分掌握中，掌握器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动掌握系统，假如在进入稳态后存在稳态误差，则称这个掌握系统是有稳态误差的或简称有差系统。为了消退稳态误差，在掌握器中必需引入“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，它推动掌握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)掌握器，可以使系统在进

11、入稳态后无稳态误差。微分（D）掌握 ：在微分掌握中，掌握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。 自动掌握系统在克服误差的调整过程中可能会消失振荡甚至失稳。其缘由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。解决的方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当是零。这就是说，在掌握器中仅引入“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”，它能猜测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的掌握器，就能够提前使抑制误差的掌握作用等于零，甚至为负值，从而避开了被控量的严峻超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)掌握器能改善系统在调整过程中的动态特性。 第 5 页 共 5 页