西門子S7-200 SMART PLC-PID指令（上）

一、PID控制

PID控制又稱比例積分微分控制，是一種閉環(huán)控制。下面以圖1所示的恒壓供水系統(tǒng)為例來說明PID控制原理。

圖6-59 恒壓供水系統(tǒng)的PID控制

電動機(jī)驅(qū)動水泵將水抽入水池，水池中的水除了經(jīng)出水口提供用水外，還經(jīng)閥門送到壓力傳感器，傳感器將水壓大小轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號Xf，Xf反饋到比較器與給定信號Xi進(jìn)行比較，得到偏差信號△X(△X=Xi-Xf)。

若△X>0，表明水壓小于給定值，偏差信號經(jīng)PID運(yùn)算得到控制信號，控制變頻器，使之輸出頻率上升，電動機(jī)轉(zhuǎn)速加快，水泵抽水量增多，水壓增大。

若△X<0，表明水壓大于給定值，偏差信號經(jīng)PID運(yùn)算得到控制信號，控制變頻器，使之輸出頻率下降，電動機(jī)轉(zhuǎn)速變慢，水泵抽水量減少，水壓下降。

若△X=0，表明水壓等于給定值，偏差信號經(jīng)PID運(yùn)算得到控制信號，控制變頻器，使之輸出頻率不變，電動機(jī)轉(zhuǎn)速不變，水泵抽水量不變，水壓不變。

由于控制回路的滯后性，會使水壓值總與給定值有偏差。例如，當(dāng)用水量增多水壓下降時，△X>0，控制電動機(jī)轉(zhuǎn)速變快，提高水泵抽水量，從壓力傳感器檢測到水壓下降到控制電動機(jī)轉(zhuǎn)速加快，提高抽水量，恢復(fù)水壓需要一定時間。通過提高電動機(jī)轉(zhuǎn)速恢復(fù)水壓后，系統(tǒng)又要將電動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)回正常值，這也要一定時間，在這段回調(diào)時間內(nèi)水泵抽水量會偏多，導(dǎo)致水壓又增大，又需進(jìn)行反調(diào)。這樣的結(jié)果是水池水壓會在給定值上下波動(振蕩)，即水壓不穩(wěn)定。

采用了PID運(yùn)算可以有效減少控制環(huán)路滯后和過調(diào)問題(無法徹底消除)。PID運(yùn)算包括P運(yùn)算、1運(yùn)算和D運(yùn)算。P(比例)運(yùn)算是將偏差信號△X按比例放大，提高控制的靈敏度:1(積分)運(yùn)算是對偏差信號進(jìn)行積分運(yùn)算，消除P運(yùn)算比例引起的誤差和提

高控制精度，但積分運(yùn)算使控制具有滯后性:;D(微分)運(yùn)算是對偏差信號進(jìn)行微分運(yùn)算，使控制具有超前性和預(yù)測性。

審核編輯：劉清