S7-200 PID 使用簡介
在S7-200中PID功能是通過PID指令功能塊實現。通過定時（按照采樣時間）執行PID功能塊，按照PID運算規律，根據當時的給定、反饋、比例－積分－微分數據，計算出控制量。本文詳細介紹了S7-200的PID類型和各參數作用、通過PID指令功能塊和PID向導兩種方式實現PID編程，同時給出了PID的調節步驟、手自動無擾切換的實現方式，此外還對通過自整定方式進行PID調節給出了控制面板啟動和編程啟動兩種詳細方案。如果想要了解更詳細的PID算法，請參考《S7-200系統手冊》中PID指令部分的相關內容。

1概覽
PID是閉環控制系統的比例－積分－微分控制算法。控制器根據設定值（給定）與被控對象的實際值（反饋）的差值，按照PID算法計算出控制器的輸出量，控制執行機構去影響被控對象的變化。

S7-200PID控制是負反饋閉環控制，能夠抑制系統閉環內的各種因素所引起的擾動，使反饋跟隨給定變化。

1.1PID的實現方式及數目
1.S7-200中PID功能實現方式有以下三種：

PID指令塊：通過一個PID回路表交換數據，只接受0.0 - 1.0之間的實數（實際上就是百分比）作為反饋、給定與控制輸出的有效數值。
PID向導：方便地完成輸入/輸出信號轉換/標準化處理。PID指令同時會被自動調用。
根據PID算法自己編程（該文檔不涉及）
2.S7-200 CPUZui多可以支持8個PID控制回路（8個PID指令功能塊）,根據PID算法自己編程沒有具體數目的限制，但是需要考慮PLC的存儲空間以及掃描周期等影響。

常見問題
? 同一個程序里既使用PID指令塊又使用向導，PID數目怎樣計算？
使用PID向導時，對應回路的指令塊也會調用，所以PID指令塊與向導一共支持8個。

? 指令塊與向導使用的PID回路號是否可以重復？
不可以重復，使用PID向導時，對應回路的指令塊也會調用，所以指令塊與向導使用的PID回路號不能重復，否則會產生預想不到的結果。

? S7-200控制變頻器，在變頻器也有PID控制功能時，應當使用誰的PID功能？

可以根據具體情況使用。一般來說，如果需要控制的變量直接與變頻器直接有關，比如變頻水泵控制水壓等，可以優先考慮使用變頻器的PID功能。

1.2PID輸入/輸出支持的信號類型
信號類型
輸入 電壓、電流、熱電阻、熱電偶或經過變換的實際工程量
輸出 模擬量輸出用來控制一些需要模擬量給定的設備，如比例閥、變頻器等；
數字量輸出實際上是控制輸出點的通、斷狀態按照一定的占空比變化，可以控制固態繼電器（加熱棒等）

1.3PID實現反作用
在有些控制中需要PID反作用調節。例如：在夏天控制空調制冷時，若反饋溫度（過程值）低于設定溫度，需要關閥，減小輸出控制（減少冷水liuliang等），這就是PID反作用調節（在PID正作用中若過程值小于設定值，則需要增大輸出控制）。

若想實現PID反作用調節，需要把PID回路的增益設為負數。對于增益為0的積分或微分控制來說，如果指定積分時間、微分時間為負值，則是反作用回路。

1.4PID各參數作用
計算機化的PID控制算法有幾個關鍵的參數Ts（采樣時間），Kc（Gain，增益），Ti（積分時間常數），Td（微分時間常數）。PID參數的取值，以及它們之間的配合，對PID控制是否穩定具有重要的意義：

采樣時間

計算機必須按照一定的時間間隔對反饋進行采樣，才能進行PID控制的計算。采樣時間就是對反饋進行采樣的間隔。短于采樣時間間隔的信號變化是不能測量到的。過短的采樣時間沒有必要，過長的采樣間隔顯然不能滿足擾動變化比較快、或者速度響應要求高的場合。

? 編程時指定的PID控制器采樣時間必須與實際的采樣時間一致。S7-200中PID的采樣時間精度用定時中斷（PID向導用SMB34）來保證。

增益（Gain，放大系數，比例常數）

增益與偏差（給定與反饋的差值）的乘積作為控制器輸出中的比例部分。tigao響應速度，減少誤差，但不能消除穩態誤差，當比例作用過大時，系統的穩定性下降。

積分時間（Integral Time）

偏差值恒定時，積分時間決定了控制器輸出的變化速率。

積分時間的長度相當于在階躍給定下，增益為“1”的時候，輸出的變化量與偏差值相等所需要的時間，也就是輸出變化到二倍于初始階躍偏差的時間。

如果將積分時間設為Zui大值，則相當于沒有積分作用。

微分時間（Derivative Time）

偏差值發生改變時，微分作用將增加一個尖峰到輸出中，隨著時間流逝減小。微分時間越長，輸出的變化越大。微分使控制對擾動的敏感度增加，也就是偏差的變化率越大，微分控制作用越強。微分相當于對反饋變化趨勢的預測性調整。

如果將微分時間設置為0就不起作用，控制器將作為PI調節器工作。

比例調節

tigao響應速度，減少誤差，但不能消除穩態誤差，當比例作用過大時，系統的穩定性下降。 (由小到大單獨調節）

積分調節

消除穩態誤差，使系統的動態響應變慢，積分時間越小，積分作用越大 ，偏差得到的修正越快，過短的積分時間有可能造成不穩定。（將調好的比例增益調整到50%~80%后，由大到小減小積分時間）

微分調節

超前調節，能預測誤差變化的趨勢，提前抑制誤差的控制作用，從而避免了被控量的嚴重超調。可以改善系統的響應速度和穩定性，對噪聲干擾有放大作用，對具有滯后性質的被控對象，應加入微分環節。

2PID指令塊實現PID
2.1介紹PID回路表
在S7-200中PID功能是通過PID指令功能塊實現。通過定時（按照采樣時間）執行PID指令塊，按照PID運算規律，根據當時的給定、反饋、比例－積分－微分數據，計算出控制量。

PID指令塊通過一個PID回路表交換數據，這個表是在V數據存儲區中的開辟，長度為80字節（Micro/WIN4.0之前老版本，未增加PID自整定時回路表長度為36字節）。只接受0.0 - 1.0之間的實數（實際上就是百分比）作為反饋、給定與控制輸出的有效數值。

偏移量 域 格式 類型 描述
0 過程變量（PVn） REAL 輸入 過程變量，必須在0.0~1.0之間
4
設定值（SPn）

REAL 輸入 設定值，必須在0.0~1.0之間
8 輸出（Mn） REAL 輸入/輸出 輸出值，必須在0.0~1.0之間
12 增益（Kc） REAL 輸入 增益是比例常數，可正可負
16 采樣時間（Ts） REAL 輸入 采樣時間，單位為秒，必須是正數
20 積分時間或復位（Ti） REAL 輸入 積分時間或復位，單位是分鐘
24 微分時間或速率（Td） REAL 輸入 微分時間或速率，單位為分鐘
28 偏差（MX） REAL 輸入/輸出 積分項前項，必須在0.0~1.0之間
32 過程變量前值（PVn-1） REAL 輸入/輸出 包含Zui后一次執行PID指令時存儲的過程變量值
36~79 保留給自整定變量
PID回路表

2.2通過PID指令塊實現PID
?通過指令塊實現PID，需要自己編程實現采樣，較復雜，容易出錯，也不能用PID控制面板進行調節，不建議使用，如果沒有特殊要求，盡量使用PID向導。

由于PID指令塊只接受0.0 - 1.0之間的實數（實際上就是百分比）作為反饋、給定與控制輸出的有效數值。因此，必須把外圍實際的物理量與PID功能塊需要的（或者輸出的）數據之間進行轉換。這就是所謂輸入/輸出的轉換與標準化處理。