S7—1200 PID问题

A、PID控制器的输出值是PID调节输出增量+初始值输出，还是PID调节输出增量不加初始值？
B、PID控制器遇到错误停止输出（比如输入值超限），如何重新启动PID控制器，并使其工作到自动方式呢？（我试过用控制器输入复位sRet.i.Reset复位，控制器不能得新启动并自动运行。）

请各位深长指导，给出正确方法。谢谢。

最佳答案

PID控制器参数整定的一般方法： 
    PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：
    一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改；
    二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。
    现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下：(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；(2)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。
    
    PID参数的设定：是靠经验及工艺的熟悉，参考测量值跟踪与设定值曲线，从而调整P、I、D的大小。
书上的常用口诀：
参数整定找最佳，从小到大顺序查；
先是比例后积分，最后再把微分加；
曲线振荡很频繁，比例度盘要放大；
曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳；
曲线偏离回复慢，积分时间往下降；
曲线波动周期长，积分时间再加长；
曲线振荡频率快，先把微分降下来；
动差大来波动慢。微分时间应加长；
理想曲线两个波，前高后低4比1；
一看二调多分析，调节质量不会低。
    个人认为PID参数的设置的大小，一方面是要根据控制对象的具体情况而定；另一方面是经验。P是解决幅值震荡，P大了会出现幅值震荡的幅度大，但震荡频率小，系统达到稳定时间长；I是解决动作响应的速度快慢的，I大了响应速度慢，反之则快；D是消除静态误差的，一般D设置都比较小，而且对系统影响比较小。
PID控制原理：
1、比例（P）控制 ：比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。 
2、积分（I）控制 ：在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。 
3、微分（D）控制 ：在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。 自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。

西门子plc的pid的计算过程
Micro/WIN提供了PID Wizard（PID指令向导），可以帮助用户方便地生成一个闭环控制过程的PID算法。此向导可以完成绝大多数PID运算的自动编程，用户只需在主程序中调用PID向导生成的子程序，就可以完成PID控制任务。
PID向导既可以生成模拟量输出PID控制算法，也支持开关量输出；既支持连续自动调节，也支持手动参与控制。建议用户使用此向导对PID编程，以避免不必要的错误。如果用户不能确定中文编程界面的语义，我们建议用户使用英文版本的Micro/WIN，以免对向导中相关概念发生误解。
 建议用户使用较新的编程软件版本。在新版本中的PID向导获得了改善。
PID向导编程步骤
在Micro/WIN中的命令菜单中选择Tools > Instruction Wizard，然后在指令向导窗口中选择PID指令：
在使用向导时必须先对项目进行编译，在随后弹出的对话框中选择“Yes” ，确认编译。如果已有的程序中存在错误，或者有没有编完的指令，编译不能通过。
如果你的项目中已经配置了一个PID回路，则向导会指出已经存在的PID回路，并让你选择是配置修改已有的回路，还是配置一个新的回路：
第一步：定义需要配置的PID回路号
第二步：设定PID回路参数
定义回路设定值（SP，即给定）的范围：
在低限（Low Range）和高限（High Range）输入域中输入实数，缺省值为0.0和100.0，表示给定值的取值范围占过程反馈量程的百分比。
 这个范围是给定值的取值范围。它也可以用实际的工程单位数值表示。参见：设置给定－反馈的量程范围。
以下定义PID回路参数，这些参数都应当是实数：

Gain（增益）： 即比例常数。 
Integral Time（积分时间）：如果不想要积分作用，可以把积分时间设为无穷大：输入“INF”。 
Derivative Time（微分时间）：如果不想要微分回路，可以把微分时间设为0 。 
Sample Time（采样时间）：是PID控制回路对反馈采样和重新计算输出值的时间间隔。在向导完成后，若想要修改此数，则必须返回向导中修改，不可在程序中或状态表中修改。 
 注意：关于具体的PID参数值，每一个项目都不一样，需要现场调试来定，没有所谓经验参数。 
第三步：设定回路输入输出值
指定输入类型 
Unipolar： 单极性，即输入的信号为正，如0－10V或0－20mA等 
Bipolar：双极性，输入信号在从负到正的范围内变化。如输入信号为±10V、±5V等时选用 
20% Offset：选用20%偏移。如果输入为4－20mA则选单极性及此项，4mA是0－20mA信号的20%，所以选20% 偏移，即4mA对应6400，20mA对应32000

反馈输入取值范围 
在a.设置为Unipolar时，缺省值为0 - 32000，对应输入量程范围0 - 10V或0 - 20mA等，输入信号为正 
在a.设置为Bipolar时，缺省的取值为-32000 - +32000，对应的输入范围根据量程不同可以是±10V、±5V等 
在a.选中20% Offset时，取值范围为6400 - 32000，不可改变 
 此反馈输入也可以是工程单位数值，参见：设置给定－反馈的量程范围。
然后定义输出类型

Output Type（输出类型）
可以选择模拟量输出或数字量输出。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） 
选择模拟量则需设定回路输出变量值的范围，可以选择： 
Unipolar：单极性输出，可为0－10V或0－20mA等 
Bipolar：双极性输出，可为正负10V或正负5V等 
20% Offset：如果选中20% 偏移，使输出为4 - 20mA 
取值范围： 
d为Unipolar时，缺省值为 0 到 32000 
d为Bipolar时，取值-32000到32000 
d为20% Offset时，取值6400 - 32000，不可改变 
如果选择了开关量输出，需要设定此占空比的周期。
第四步：设定回路报警选项
向导提供了三个输出来反映过程值(PV)的低值报警、高值报警及过程值模拟量模块错误状态。当报警条件满足时，输出置位为1。这些功能在选中了相应的选择框之后起作用。
使能低值报警并设定过程值(PV)报警的低值，此值为过程值的百分数，缺省值为0.10，即报警的低值为过程值的10％。此值最低可设为0.01，即满量程的1% 
使能高值报警并设定过程值(PV)报警的高值，此值为过程值的百分数，缺省值为0.90，即报警的高值为过程值的90％。此值最高可设为1.00，即满量程的100% 
使能过程值(PV)模拟量模块错误报警并设定模块于CPU连接时所处的模块位置。“0”就是第一个扩展模块的位置 
第五步：指定PID运算数据存储区
PID指令（功能块）使用了一个120个字节的V区参数表来进行控制回路的运算工作；除此之外，PID向导生成的输入/输出量的标准化程序也需要运算数据存储区。需要为它们定义一个起始地址，要保证该地址起始的若干字节在程序的其它地方没有被重复使用。如果点击“Suggest Address”，则向导将自动为你设定当前程序中没有用过的V区地址。
 自动分配的地址只是在执行PID向导时编译检测到空闲地址。向导将自动为该参数表分配符号名，用户不要再自己为这些参数分配符号名，否则将导致PID控制不执行。
第六步：定义向导所生成的PID初使化子程序和中断程序名及手/自动模式
向导已经为初使化子程序和中断子程序定义了缺省名，你也可以修改成自己起的名字。
指定PID初使化子程序的名字。 
指定PID中断子程序的名字
 注意： 
如果你的项目中已经存在一个PID配置，则中断程序名为只读，不可更改。因为一个项目中所有PID共用一个中断程序，它的名字不会被任何新的PID所更改。 
PID向导中断用的是SMB34定时中断，在用户使用了PID向导后，注意在其它编程时不要再用此中断，也不要向SMB34中写入新的数值，否则PID将停止工作。 

此处可以选择添加PID 手动控制模式。在PID手动控制模式下，回路输出由手动输出设定控制，此时需要写入手动控制输出参数一个0.0－1.0的实数，代表输出的0％－100％而不是直接去改变输出值。
 PID 控制的自动/手动之间的无扰动切换 
第七步：生成PID子程序、中断程序及符号表等
一旦点击完成按钮，将在你的项目中生成上述PID子程序、中断程序及符号表等。
第八步：配置完PID向导，需要在程序中调用向导生成的PID子成序
在用户程序中调用PID子程序时，可在指令树的Program Block（程序块）中用鼠标双击由向导生成的PID子程序，在局部变量表中，可以看到有关形式参数的解释和取值范围。
必须用SM0.0来使能 PIDx_INIT 子程序，SM0.0 后不能串联任何其他条件，而且也不能有越过它的跳转；如果在子程序中调用 PIDx_INIT 子程序，则调用它的子程序也必须仅使用 SM0.0 调用，以保证它的正常运行 
此处输入过程值（反馈）的模拟量输入地址 
此处输入设定值变量地址（VDxx），或者直接输入设定值常数，根据向导中的设定0.0－100.0，此处应输入一个0.0－100.0的实数，例：若输入20，即为过程值的20％，假设过程值AIW0是量程为0－200度的温度值，则此处的设定值20代表40度（即200度的20％）；如果在向导中设定给定范围为0.0 - 200.0，则此处的20相当于20度 
此处用I0.0控制PID的手/自动方式，当I0.0为1时，为自动，经过PID运算从AQW0输出；当I0.0为0时，PID将停止计算，AQW0输出为ManualOutput（VD4）中的设定值，此时不要另外编程或直接给AQW0赋值。若在向导中没有选择PID手动功能，则此项不会出现 
定义PID手动状态下的输出，从AQW0输出一个满值范围内对应此值的输出量。此处可输入手动设定值的变量地址（VDxx），或直接输入数。数值范围为0.0-1.0之间的一个实数，代表输出范围的百分比。例：如输入0.5，则设定为输出的50％。若在向导中没有选择PID手动功能，则此项不会出现 
此处键入控制量的输出地址 
当高报警条件满足时，相应的输出置位为1，若在向导中没有使能高报警功能，则此项将不会出现 
当低报警条件满足时，相应的输出置位为1，若在向导中没有使能低报警功能，则此项将不会出现 
当模块出错时，相应的输出置位为1，若在向导中没有使能模块错误报警功能，则此项将不会出现 
 调用PID子程序时，不用考虑中断程序。子程序会自动初始化相关的定时中断处理事项，然后中断程序会自动执行。
第九步：实际运行并调试PID参数
没有一个PID项目的参数不需要修改而能直接运行，因此需要在实际运行时调试PID参数。
查看Data Block（数据块），以及Symbol Table（符号表）相应的PID符号标签的内容，可以找到包括PID核心指令所用的控制回路表，包括比例系数、积分时间等等。将此表的地址复制到Status Chart（状态表）中，可以在监控模式下在线修改PID参数，而不必停机再次做配置。
参数调试合适后，用户可以在数据块中写入，也可以再做一次向导，或者编程向相应的数据区传送参

提问者对于答案的评价：
虽然答的文不对题。但对我调节PID过程很有帮助，谢谢。

专家置评

A  手册中的PID控制器说明，并未详细描述控制器为位置式还是增量式，故此问题需要等详细资料出来后才能判断

B  控制器的工作状态需要通过使用工艺对象数据块中的sRet.i_Mode参数来设置，具体的说明可参考：S7-1200 Smart Plus：S7-1200 PLC 技术参考 V1.3  下载链接：http://www.ad.siemens.com.cn/download/searchResult.aspx?searchText=A0426+