四川省广安市SIEMENS西南地区代理商-西门子（授权）自动化与驱动代理商-西门子变频器-西门子PLC工业模块

S7-200 PID 使用简介
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。本文详细介绍了S7-200的PID类型和各参数作用、通过PID指令功能块和PID向导两种方式实现PID编程，给出了PID的调节步骤、手自动无扰切换的实现方式，还对通过自整定方式进行PID调节给出了控制面板启动和编程启动两种详细方案。如果想要了解更详细的PID算法，请参考《S7-200系统手册》中PID指令部分的相关内容。

1概览
PID是闭环控制系统的比例－积分－微分控制算法。控制器根据设定值（给定）与被控对象的实际值（反馈）的差值，按照PID算法计算出控制器的输出量，控制执行机构去影响被控对象的变化。

S7-200PID控制是负反馈闭环控制，能够抑制系统闭环内的各种因素所引起的扰动，使反馈跟随给定变化。

1.1PID的实现方式及数目
1.S7-200中PID功能实现方式有以下三种：

PID指令块：通过一个PID回路表交换数据，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。
PID向导：方便地完成输入/输出信号转换/标准化处理。PID指令会被自动调用。
根据PID算法自己编程（该文档不涉及）
2.S7-200CPUZui多可以支持8个PID控制回路（8个PID指令功能块）,根据PID算法自己编程没有具体数目的限制，需要考虑PLC的存储空间以及扫描周期等影响。

常见问题
 同一个程序里既使用PID指令块又使用向导，PID数目怎样计算？
使用PID向导时，对应回路的指令块也会调用，PID指令块与向导一共支持8个。

 指令块与向导使用的PID回路号是否可以重复？
不可以重复，使用PID向导时，对应回路的指令块也会调用，指令块与向导使用的PID回路号不能重复，否则会产生预想不到的结果。

 S7-200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。

1.2PID输入/输出支持的信号类型
信号类型
输入 电压、电流、热电阻、热电偶或经过变换的实际工程量
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）

1.3PID实现反作用
在有些控制中需要PID反作用调节。例如：在夏天控制空调制冷时，若反馈温度（过程值）低于设定温度，需要关阀，减小输出控制（减少冷水liuliang等），这就是PID反作用调节（在PID正作用中若过程值小于设定值，则需要增大输出控制）。

若想实现PID反作用调节，需要把PID回路的增益设为负数。对于增益为0的积分或微分控制来说，如果指定积分时间、微分时间为负值，则是反作用回路。

1.4PID各参数作用
计算机化的PID控制算法有几个关键的参数Ts（采样时间），Kc（Gain，增益），Ti（积分时间常数），Td（微分时间常数）。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：

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的采样时间精度用定时中断（PID向导用SMB34）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。tigao响应速度，减少误差，但不能消除稳态误差，当比例作用过大时，系统的稳定性下降。

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Zui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。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。

比例调节

tigao响应速度，减少误差，但不能消除稳态误差，当比例作用过大时，系统的稳定性下降。 (由小到大单独调节）

积分调节

消除稳态误差，使系统的动态响应变慢，积分时间越小，积分作用越大，偏差得到的修正越快，过短的积分时间有可能造成不稳定。（将调好的比例增益调整到50%~80%后，由大到小减小积分时间）

微分调节

超前调节，能预测误差变化的趋势，提前抑制误差的控制作用，从而避免了被控量的严重超调。可以改善系统的响应速度和稳定性，对噪声干扰有放大作用，对具有滞后性质的被控对象，应加入微分环节。

2PID指令块实现PID
2.1介绍PID回路表
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指令块，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指令块通过一个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80字节（Micro/WIN4.0之前老版本，未增加PID自整定时回路表长度为36字节）。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。

偏移量 域 格式 类型 描述
0 过程变量（PVn） REAL 输入 过程变量，必须在0.0~1.0之间
4
设定值（SPn）

REAL 输入 设定值，必须在0.0~1.0之间
8 输出（Mn） REAL 输入/输出 输出值，必须在0.0~1.0之间
12 增益（Kc） REAL 输入 增益是比例常数，可正可负
16 采样时间（Ts） REAL 输入 采样时间，单位为秒，必须是正数
20 积分时间或复位（Ti） REAL 输入 积分时间或复位，单位是分钟
24 微分时间或速率（Td） REAL 输入 微分时间或速率，单位为分钟
28 偏差（MX） REAL 输入/输出 积分项前项，必须在0.0~1.0之间
32 过程变量前值（PVn-1） REAL 输入/输出 包含Zui后一次执行PID指令时存储的过程变量值