一、 PID回路控制概述
PID控制器是應(yīng)用最廣泛的閉環(huán)控制器，它根據(jù)給定值與被控實(shí)測(cè)值之間的偏差；按照PID算法計(jì)算出控制器的輸出量，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使被控量跟隨給定量變化，并使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定；自動(dòng)消除各種干擾對(duì)控制過(guò)程的影響。其中PID分別表示比例、積分和微分
S7-200 SMART中PID功能實(shí)現(xiàn)方式有以下三種：
PID指令塊：通過(guò)一個(gè)PID回路表交換數(shù)據(jù)，只接受0.0 - 1.0之間的實(shí)數(shù)（實(shí)際上就是百分比）作為反饋、給定與控制輸出的有效數(shù)值。
PID向?qū)В悍奖愕赝瓿奢斎?輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換/標(biāo)準(zhǔn)化處理。PID指令同時(shí)會(huì)被自動(dòng)調(diào)用。
根據(jù)PID算法自己編程
S7-200 SMART CPU最多可以支持8個(gè)PID控制回路（8個(gè)PID指令功能塊）,根據(jù)PID算法自己編程沒(méi)有具體數(shù)目的限制，但是我們需要考慮PLC的存儲(chǔ)空間以及掃描周期等影響。
PID控制是負(fù)反饋閉環(huán)控制，能夠抑制系統(tǒng)閉環(huán)內(nèi)的各種因素所引起的擾動(dòng)，使反饋跟隨給定變化。
PID控制算法有幾個(gè)關(guān)鍵的參數(shù)Kc（Gain，增益）Ti（積分時(shí)間常數(shù)），Td（微分時(shí)間常數(shù)）Ts（采樣時(shí)間）
在S7-200 SMART中PID功能是通過(guò)PID指令功能塊實(shí)現(xiàn)。通過(guò)定時(shí)（按照采樣時(shí)間）執(zhí)行PID功能塊，按照PID運(yùn)算規(guī)律，根據(jù)當(dāng)時(shí)的給定、反饋、比例－積分－微分?jǐn)?shù)據(jù)，計(jì)算出控制量
由于PID可以控制溫度、壓力等等許多對(duì)象，它們各自都是由工程量表示，因此有一種通用的數(shù)據(jù)表示方法才能被PID功能塊識(shí)別。
S7-200 SMART中的PID功能使用占調(diào)節(jié)范圍的百分比的方法抽象地表示被控對(duì)象的數(shù)值大小。在實(shí)際工程中，這個(gè)調(diào)節(jié)范圍往往被認(rèn)為與被控對(duì)象（反饋）的測(cè)量范圍（量程）一致。
PID功能塊只接受0.0 - 1.0之間的實(shí)數(shù)（實(shí)際上是0%--100%）作為反饋、給定與控制輸出的有效數(shù)值，如果是直接使用PID功能塊編程，必須保證數(shù)據(jù)在這個(gè)范圍之內(nèi)，否則會(huì)出錯(cuò)。其他如增益、采樣時(shí)間、積分時(shí)間、微分時(shí)間都是實(shí)數(shù)。因此，必須把外圍實(shí)際的物理量與PID功能塊需要的（或者輸出的）數(shù)據(jù)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這就是所謂輸入/輸出的轉(zhuǎn)換與標(biāo)準(zhǔn)化處理
二、PID主要參數(shù)
采樣時(shí)間：CPU必須按照一定的時(shí)間間隔對(duì)反饋進(jìn)行采樣，才能進(jìn)行PID控制的計(jì)算。采樣時(shí)間就是對(duì)反饋進(jìn)行采樣的間隔。短于采樣時(shí)間間隔的信號(hào)變化是不能測(cè)量到的。過(guò)短的采樣時(shí)間沒(méi)有必要，過(guò)長(zhǎng)的采樣間隔顯然不能滿(mǎn)足擾動(dòng)變化比較快、或者速度響應(yīng)要求高的場(chǎng)合。
增益（Gain，放大系數(shù)，比例常數(shù)）
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。提高響應(yīng)速度，減少誤差，但不能消除穩(wěn)態(tài)誤差，當(dāng)比例作用過(guò)大時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。
積分時(shí)間:偏差值恒定時(shí)，積分時(shí)間決定了控制器輸出的變化速率。積分時(shí)間越短，偏差得到的修正越快。過(guò)短的積分時(shí)間有可能造成不穩(wěn)定。
積分時(shí)間的長(zhǎng)度相當(dāng)于在階躍給定下，增益為“1”的時(shí)候，輸出的變化量與偏差值相等所需要的時(shí)間，也就是輸出變化到二倍于初始階躍偏差的時(shí)間。
如果將積分時(shí)間設(shè)為最大值，則相當(dāng)于沒(méi)有積分作用。
微分時(shí)間:偏差值發(fā)生改變時(shí)，微分作用將增加一個(gè)尖峰到輸出中，隨著時(shí)間流逝減小。微分時(shí)間越長(zhǎng)，輸出的變化越大。微分使控制對(duì)擾動(dòng)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(qiáng)。微分相當(dāng)于對(duì)反饋?zhàn)兓厔?shì)的預(yù)測(cè)性調(diào)整。
如果將微分時(shí)間設(shè)置為0就不起作用，控制器將作為PI調(diào)節(jié)器工作。
比例調(diào)節(jié) :提高響應(yīng)速度，減少誤差，但不能消除穩(wěn)態(tài)誤差，當(dāng)比例作用過(guò)大時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。(由小到大單獨(dú)調(diào)節(jié)）
積分調(diào)節(jié):消除穩(wěn)態(tài)誤差，使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)變慢，積分時(shí)間越小，積分作用越大 ，偏差得到的修正越快，過(guò)短的積分時(shí)間有可能造成不穩(wěn)定。（將調(diào)好的比例增益調(diào)整到50%~80%后，由大到小減小積分時(shí)間）
微分調(diào)節(jié):超前調(diào)節(jié)，能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)，提前抑制誤差的控制作用，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。可以改善系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性，對(duì)噪聲干擾有放大作用，對(duì)具有滯后性質(zhì)的被控對(duì)象，應(yīng)加入微分環(huán)節(jié)。
三、PID向?qū)?/p>
1、在Micro/WIN SMART中的工具菜單中選擇PID向?qū)?/p>
3、S7-200 SMART CPU最多可以支持8個(gè)PID控制回路（8個(gè)PID指令功能塊）
6、增益：即比例常數(shù)
積分時(shí)間：如果不想要積分作用可以將該值設(shè)置很大（比如10000.0）
微分時(shí)間：如果不想要微分回路，可以把微分時(shí)間設(shè)為0
采樣時(shí)間：是PID控制回路對(duì)反饋采樣和重新計(jì)算輸出值的時(shí)間間隔
8、單極性：0-27648
雙極性-27648到27648
溫度x10°是PT100的熱電阻或熱電偶 的溫度值 °C表示攝氏度 °F表示華氏度
選用20%偏移：如果輸入為4－20mA則選此項(xiàng)，4mA是0－20mA信號(hào)的20%，所以選20% 偏移，即4mA對(duì)應(yīng)5530，20mA對(duì)應(yīng)27648
11、輸出類(lèi)型：可以選擇模擬量輸出或數(shù)字量輸出。
模擬量輸出用來(lái)控制一些需要模擬量給定的設(shè)備，如比例閥、變頻器等
數(shù)字量輸出實(shí)際上是控制輸出點(diǎn)的通、斷狀態(tài)按照一定的占空比變化，可以控制固態(tài)繼電器（加熱棒等）
12、范圍：
為單極時(shí)，缺省值為 0 到 27648
為雙極時(shí)，取值-27648 到27648
為20%偏移量時(shí)，取值5530 - 27648 ，不可改變
14、反饋值下限的10%時(shí)報(bào)警
15、反饋值高于上限的90%時(shí)報(bào)警
16、模擬量模塊錯(cuò)誤報(bào)警 ?！癊M0”就是第一個(gè)擴(kuò)展模塊的位置
18、可以選擇添加PID 手動(dòng)控制模式
20、PID功能塊使用了一個(gè)120個(gè)字節(jié)的V區(qū)地址來(lái)進(jìn)行控制回路的運(yùn)算工作；并且PID向?qū)傻妮斎?輸出量的標(biāo)準(zhǔn)化程序也需要運(yùn)算數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。要保證該地址起始的若干字節(jié)在程序的其它地方?jīng)]有被重復(fù)使用。
24、向?qū)瓿缮傻淖映绦?/p>
25、向?qū)傻臄?shù)據(jù)塊
數(shù)據(jù)塊的地址需要組態(tài)斷電保持
四、PID指令
