西門子S7-200系列PLC的PID功能塊的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯西門子S7-200系列PLC的PID功能塊的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn) PID參數(shù)的整定： 1、可以在軟件中進(jìn)行自動(dòng)整定；2、自動(dòng)整定的PID參數(shù)可能對(duì)于系統(tǒng)來說不是最好的，就需要手動(dòng)憑閱歷來進(jìn)行整定。P參數(shù)過小，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡的時(shí)間就會(huì)太長(zhǎng)；P參數(shù)過大，就簡(jiǎn)單產(chǎn)生超調(diào)。PID功能塊在梯形圖（程序）中應(yīng)當(dāng)留意的問題：1、最好采納PID向?qū)蒔ID功能塊；2、我要說一個(gè)最簡(jiǎn)潔的也是最簡(jiǎn)單被人忽視的問題，那就是：PID功能塊的使能掌握只能采納SM0.0或任何1個(gè)存儲(chǔ)器的常開觸點(diǎn)并聯(lián)該存儲(chǔ)器的常閉觸點(diǎn)這樣的永不斷開的觸點(diǎn)！筆者在以前的一個(gè)工程調(diào)試中就遇到這樣的問題：PID功能塊有時(shí)

2、間動(dòng)作正常，有時(shí)間動(dòng)作不正常，而且不正常時(shí)發(fā)覺PID功能塊都沒問題（PID參數(shù)正確、使能正確），就是沒有輸出。最終查了好久，突然意識(shí)到可能是使能的問題我在使能端串聯(lián)了啟動(dòng)/停止掌握的保持繼電器，我把它改為SM0.0以后，一切正常！同時(shí)也明白了PID功能塊有時(shí)間動(dòng)作正常，有時(shí)間動(dòng)作不正常的緣由：有時(shí)在灌入程序后保持繼電器處于動(dòng)作的狀態(tài)才不會(huì)消失問題，一旦停止了設(shè)備就會(huì)消失問題PID功能塊使能一旦斷開，工作就不會(huì)正常！把這個(gè)給大家說說，以免消失同樣失誤。下面是PID掌握器參數(shù)整定的一般方法：PID掌握器的參數(shù)整定是掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。它是依據(jù)被控過程的特性確定PID掌握器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和

3、微分時(shí)間的大小。PID掌握器參數(shù)整定的方法許多，概括起來有兩大類：一是理論計(jì)算整定法。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過理論計(jì)算確定掌握器參數(shù)。這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必需通過工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改。二是工程整定方法，它主要依靠工程閱歷，直接在掌握系統(tǒng)的試驗(yàn)中進(jìn)行，且方法簡(jiǎn)潔、易于把握，在工程實(shí)際中被廣泛采納。PID掌握器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法。三種方法各有其特點(diǎn)，其共同點(diǎn)都是通過試驗(yàn)，然后根據(jù)工程閱歷公式對(duì)掌握器參數(shù)進(jìn)行整定。但無論采納哪一種方法所得到的掌握器參數(shù)，都需要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行最終調(diào)整與完善?，F(xiàn)在一般采納的是臨界比例法。利用該方法進(jìn)

4、行 PID掌握器參數(shù)的整定步驟如下：(1)首先預(yù)選擇一個(gè)足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作；(2)僅加入比例掌握環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對(duì)輸入的階躍響應(yīng)消失臨界振蕩，登記這時(shí)的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期；(3)在肯定的掌握度下通過公式計(jì)算得到PID掌握器的參數(shù)。PID參數(shù)的設(shè)定：是靠閱歷及工藝的熟識(shí)，參考測(cè)量值跟蹤與設(shè)定值曲線，從而調(diào)整PID的大小。比例I/微分D=2，詳細(xì)值可依據(jù)儀表定，再調(diào)整比例帶P，P過頭，到達(dá)穩(wěn)定的時(shí)間長(zhǎng)，P太短，會(huì)震蕩，永久也打不到設(shè)定要求。PID掌握器參數(shù)的工程整定,各種調(diào)整系統(tǒng)中P.I.D參數(shù)閱歷數(shù)據(jù)以下可參照：溫度T：P=2060%，T=180600s，D=3-180s；壓力P：

5、 P=3070%，T=24180s；液位L： P=2080%，T=60300s；流量L： P=40100%，T=660s。書上的常用口訣：參數(shù)整定找最佳，從小到大挨次查；先是比例后積分，最終再把微分加；曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大；曲線漂移繞大灣，比例度盤往小扳；曲線偏離回復(fù)慢，積分時(shí)間往下降；曲線波動(dòng)周期長(zhǎng)，積分時(shí)間再加長(zhǎng)；曲線振蕩頻率快，先把微分降下來；動(dòng)差大來波動(dòng)慢。微分時(shí)間應(yīng)加長(zhǎng)；抱負(fù)曲線兩個(gè)波，前高后低4比1；一看二調(diào)多分析，調(diào)整質(zhì)量不會(huì)低。經(jīng)過多年的工作閱歷，我個(gè)人認(rèn)為PID參數(shù)的設(shè)置的大小，一方面是要依據(jù)掌握對(duì)象的詳細(xì)狀況而定；另一方面是閱歷。P是解決幅值震蕩，P大了會(huì)消失幅值

6、震蕩的幅度大，但震蕩頻率小，系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)；I是解決動(dòng)作響應(yīng)的速度快慢的，I大了響應(yīng)速度慢，反之則快；D是消退靜態(tài)誤差的，一般D設(shè)置都比較小，而且對(duì)系統(tǒng)影響比較小。對(duì)于溫度掌握系統(tǒng)P在5-10%之間；I在180-240s之間；D在30以下。對(duì)于壓力掌握系統(tǒng)P在30-60%之間；I在30-90s之間；D在30以下。這里介紹一種閱歷法。這種方法實(shí)質(zhì)上是一種試湊法，它是在生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出來的行之有效的方法，并在現(xiàn)場(chǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。這種方法的基本程序是先依據(jù)運(yùn)行閱歷，確定一組調(diào)整器參數(shù)，并將系統(tǒng)投入閉環(huán)運(yùn)行，然后人為地加入階躍擾動(dòng)（如轉(zhuǎn)變調(diào)整器的給定值），觀看被調(diào)量或調(diào)整器輸出的階躍響應(yīng)曲線。

7、若認(rèn)為掌握質(zhì)量不滿足，則依據(jù)各整定參數(shù)對(duì)掌握過程的影響轉(zhuǎn)變調(diào)整器參數(shù)。這樣反復(fù)試驗(yàn)，直到滿足為止。閱歷法簡(jiǎn)潔牢靠，但需要有肯定現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行閱歷，整定時(shí)易帶有主觀片面性。當(dāng)采納PID調(diào)整器時(shí)，有多個(gè)整定參數(shù)，反復(fù)試湊的次數(shù)增多，不易得到最佳整定參數(shù)。下面以PID調(diào)整器為例，詳細(xì)說明閱歷法的整定步驟：A. 讓調(diào)整器參數(shù)積分系數(shù)S0=0，實(shí)際微分系數(shù)k=0，掌握系統(tǒng)投入閉環(huán)運(yùn)行，由小到大轉(zhuǎn)變比例系數(shù)S1，讓擾動(dòng)信號(hào)作階躍變化，觀看掌握過程，直到獲得滿足的掌握過程為止。B. 取比例系數(shù)S1為當(dāng)前的值乘以0.83，由小到大增加積分系數(shù)S0，同樣讓擾動(dòng)信號(hào)作階躍變化，直至求得滿足的掌握過程。C. 積分系數(shù)S0

8、保持不變，轉(zhuǎn)變比例系數(shù)S1，觀看掌握過程有無改善，如有改善則連續(xù)調(diào)整，直到滿足為止。否則，將原比例系數(shù)S1增大一些，再調(diào)整積分系數(shù)S0，力求改善掌握過程。如此反復(fù)試湊，直到找到滿足的比例系數(shù)S1和積分系數(shù)S0為止。D. 引入適當(dāng)?shù)膶?shí)際微分系數(shù)k和實(shí)際微分時(shí)間TD，此時(shí)可適當(dāng)增大比例系數(shù)S1和積分系數(shù)S0。和前述步驟相同，微分時(shí)間的整定也需反復(fù)調(diào)整，直到掌握過程滿足為止。PID參數(shù)是依據(jù)掌握對(duì)象的慣量來確定的。大慣量如：大烘房的溫度掌握，一般P可在10以上，I=3-10，D=1左右。小慣量如：一個(gè)小電機(jī)帶一臺(tái)水泵進(jìn)行壓力閉環(huán)掌握，一般只用PI掌握。P=1-10，I=0.1-1，D=0，這些要在現(xiàn)

9、場(chǎng)調(diào)試時(shí)進(jìn)行修正的。PID掌握說明：在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)整器掌握規(guī)律為比例、積分、微分掌握，簡(jiǎn)稱PID掌握，又稱PID調(diào)整。PID掌握器問世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、穩(wěn)定性好、工作牢靠、調(diào)整便利而成為工業(yè)掌握的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全把握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，掌握理論的其它技術(shù)難以采納時(shí)，系統(tǒng)掌握器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必需依靠閱歷和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來確定，這時(shí)應(yīng)用PID掌握技術(shù)最為便利。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象或不能通過有效的測(cè)量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID掌握技術(shù)。PID掌握，實(shí)際中也有PI和PD掌握。PID掌握器就是依據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比

10、例、積分、微分計(jì)算出掌握量進(jìn)行掌握的。比例（P）掌握 ：比例掌握是一種最簡(jiǎn)潔的掌握方式。其掌握器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例掌握時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差。積分（I）掌握 ：在積分掌握中，掌握器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。對(duì)一個(gè)自動(dòng)掌握系統(tǒng)，假如在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個(gè)掌握系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡(jiǎn)稱有差系統(tǒng)。為了消退穩(wěn)態(tài)誤差，在掌握器中必需引入“積分項(xiàng)”。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)掌握器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。因此，比例+積分(PI)掌握器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。微分（D）掌握 ：在微分掌握中，掌握器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。 自動(dòng)掌握系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)整過程中可能會(huì)消失振蕩甚至失穩(wěn)。其緣由是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的方法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)當(dāng)是零。這就是說，在掌握器中僅引