SIEMENS上海邑斯公司（西门子授权一级代理商）

SIEMENS中国授权代理商,本着“以人为本科技先导顾客满意持续改进”的工作方针，致力于工业自动化控制领域的产品开发、工程配套和系统集成、销售，拥有丰富的自动化产品的应用和实践经验以及雄厚的技术力量，尤其以 PLC复杂控制系统、传动技术应用、伺服控制系统、数控备品备件、人机界面

面及网络/软件应用为公司的技术特长，几年来，上海邑斯自动化科技有限公司在与德国 SIEMENS公司自动化与驱动部门的长期紧密合作过程中，建立了良好的相互协作关系，在可编程控制器、交直流传动装置方面的业务逐年成倍增长，为广大用户提供了SIEMENS的新技术及自动控制的优秀解决方案。

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1. 注意区分输入端接的是电压信号还是电流信号；输出端是电流信号还是电压信号。在模拟模块上不同信号下的接线方式。
2. 了解信号输入元件相关资料：
如使用温度变送器，要了解温度变送器测量范围，如0～100℃；输出电流范围4～20mA；分度号是什么，如PT100；接线原理图等。相关输入元件；输出元件在模拟模块上的接线方式。其他如工程要求的精度是多少等。
3. 关于PID设定值(VD204)确认：
假定我们将控制温度定位23.5℃；以单极性为例，首先应确定输入信号是0～10V电压信号还是4～20mA电流信号？，这在PID设定值中非常重要。
如是0～10V电压输入信号对应0～32000，温度范围0～100℃，设定值为可直接算出: VD204=23.5/（100-0）=0.235；
若是电流4～20mA，其对应数值应为6400～32000，温度范围0～100℃，则设定值应为0.388。
原因：模拟模块中0～32000对应0～20mA；其中6400～32000对应4～20mA对应0～100℃；这就必须进行相关的计算，23.5℃电流计算方式：
（20-4）：（100-0）=（X-4）:23.5;
解方程：X=7.76(mA)。
设定值：VD204=7.76/20=0.388.
4. 关于PID输出值(VD208)确认：
以单极性为例，应确定输出信号是0～10V电压信号还是4～20mA电流信号对应着0～32000？
若是输出信号AQW0对应电压信号，比如0～10V，则
AQW0=（实数VD208*32000在转化成整数）即可；
若是输出信号AQW0对应电流信号，比如4～20 mA，则
AQW0=（实数VD208*32000在转化成整数+6400）。
5. 关于PID恒温控制实际：
通过上机实验可知：PID恒温控制是围绕着设定值进行调节的。若设定温度为23.5℃；当温度低于设定值时，加温蒸汽调节阀始终处于全部打开状态，；当温度达到23.5℃，加温用的蒸汽调节阀开始逐渐关闭，在关闭过程中，温度有可能仍在渐渐上升，温度偏离越大，关闭速度越快；知道全部关闭为止；当温度再次低于设定值时，加温蒸汽调节阀则会逐渐打开，打开速度取决于温度偏离值的大小，偏离越大，打开速度越快；直到温度再次达到设定值。若温度长时间未达到设定值，调节功能会将调节阀全部打开，这就是我所观察到的PID恒温控制情况。所以，我们可以根据实控情况进行必要的编程，有效的利用低于设定值时PID控制时段；切断高于设定值部分的PID控制，在温度高于设定值后，即可根据生产要求干脆部分或全部关闭加温阀。以防温度上升过高。来求得优越的温控效果。
PID 自整定步骤
第一步：在 PID Wizard (向导）中完成 PID 功能组态
要想使用 PID 自整定功能，PID 编程必须用 PID 向导来完成
第二步：打开 PID 调节控制面板，设置 PID 回路调节参数
在 Micro/WIN V4.0 在线的情况下，从主菜单 Tools > PID Tune Control Panel 或点击进入 PID 调节控制面板中，如果面板没有被激活（所有地方都是灰色），可点击 Configure（配置）按钮运行 CPU。在 PID 调节面板的 e.区选择要调节的 PID 回路号，在 d.区选择 Manual（手动），调节 PID 参数并点击
Update（更新），使新参数值起作用，监视其趋势图，根据调节状况改变 PID 参数直至调节稳定。
为了使 PID 自整定顺利进行，应当做到：
?6?1使 PID 调节器基本稳定，输出、反馈变化平缓，并且使反馈比较接近给定
?6?1设置合适的给定值，使 PID 调节器的输出远离趋势图的上、下坐标轴，以免 PID 自整定开始后输出值的变化
范围受限制
在此允许你设定下列参数：
a.你可以选中复选框，让自整定来自动计算死区值和偏移值对于一般的 PID 系统，建议使用自动选择。
b.Hysteresis（滞回死区）：
死区值规定了允许过程值偏离设定值的最大（正负）范围，过程反馈在这个范围内的变化不会引起 PID 自整定调节器改变输出，或者使 PID 自整定调节器“认为”这个范围内的变化是由于自己改变输出进行自整定调节而引起的。PID 自整定开始后，只有过程反馈值超出了该区域，PID 自整定调节器才会认为它对输出的改变发生了效果。这个值用来减少过程变量的噪声对自整定的干扰，从而更精确地计算出过程系统的自然振动频率。如果选用自动计算，则缺省值为 2％。如果过程变量反馈干扰信号较强（噪声大）自然变化范围就大，可能需要人为设置一个较大的值。但这个值的改变要与下面的偏差值保持 1:4 的关系。
c.Deviation（偏差）：
偏差值决定了允许过程变量偏离设定值的峰峰值。如果选择自动计算该值，它将是死区的 4 倍，即 8％。有些非常敏感的系统不允许过程量偏离给定值很多，也可以人工设置为比较小的值，但是要和上述“死区”设置保持比例关系。这就是说，一个精度要求高的系统，其反馈信号必须足够稳定。
d.Initial Output Step（初始步长值）：PID 调节的初始输出值
PID 自整定开始后，PID 自整定调节器将主动改变 PID 的输出值，以观察整个系统的反应。初始步长值就是输出的变动第一步变化值，以占实际输出量程的百分比表示。
e.Watchdog Time（看门狗时间）：过程变量必须在此时间（时基为秒）内达到或穿越给定值，否则会产生看门狗超时错误。PID 自整定调节器在改变输出后，如果超过此时间还未观察到过程反馈（从下至上或从上至下）穿越给定曲线，则超时。如果能够事先确定实际系统响应非常慢，可以加长这个时间。
f.动态响应选项：根据回路过程（工艺）的要求可选择不同的响应类型：快速、中速、慢速、极慢速
o 快速：可能产生超调，属于欠阻尼响应
o 中速：在产生超调的边缘，属于临界阻尼响应
o 慢速：不会产生任何超调，属于过阻尼响应
o 极慢速：不会产生任何超调，属于严重过阻尼响应用户在这里指定需要达到的系统控制效果，而不是对系统本身响应快慢的判断。
g.设定完参数点击 OK 键回到 PID 调节控制面板的主画面
第四步：在手动将 PID 调节到稳定状态后，即过程值与设定值接近，且输出没有不规
律的变化，并最好处于控制范围中心附近。此时可点击 d.区内的 Start Auto Tune 按
钮启动 PID 自整定功能，这时按钮变为 Stop Auto Tune。这时只需耐心等待，系统完
成自整定后会自动将计算出的 PID 参数显示在 d.区。当按钮再次变为 Start Auto
Tune 时，表示系统已经完成了 PID 自整定。
要使用自整定功能，必须保证 PID 回路处于自动模式。开始自整定后，给定值不能再改变。
第五步：如果用户想将 PID 自整定的参数应用到当前 PLC 中，则只需点击 Update
PLC。
完成 PID 调整后，最好下载一次整个项目（包括数据块），使新参数保存到 CPU 的
EEPROM 中。
PID 自整定失败的原因
1.PID 输出在最大值与最小值之间振荡（曲线接触到坐标轴）

解决方法：降低 PID 初始输出步长值（initial output step）
2.经过一段时间后，PID 自整定面板显示如下信息：“ The Auto Tune algorithm
was aborted due to a zero-crossing watchdog timeout.” 即自整定计算因为等待
反馈穿越给定值的看门狗超时而失败。
解决方法： 确定在启动 PID 自整定前，过程变量和输出值已经稳定。并检查
Watchdog Time 的值，将其适当增大。
对于其它错误，可参考手册中表 15－3 中的错误代码的描述。 如何获得一个稳定的 PID 回路
在开始 PID 自整定调整前，整个 PID 控制回路必须工作在相对稳定的状态。
稳定的 PID 是指过程变量接近设定值，输出不会不规则的变化，且回路的输出值在控制范围中心附近变化。
问题与解决方法：
1.PID 输出总是输出很大的值，并在这一区间内调节变化

产生原因：
o 增益（Gain）值太高
o PID 扫描时间（sample time）太长（对于快速响应 PID 的回路）
解决方法：降低增益（Gain）值并且/或选择短一些的扫描时间
2.过程变量超过设定值很多（超调很大）

产生原因：积分时间（Integral time)可能太高
解决方法：降低积分时间
3.得到一个非常不稳定的 PID

产生原因：
o如果用了微分，可能是微分参数有问题
o没有微分，可能是增益（Gain）值太高
解决方法：
o调整微分参数到 0－1 的范围内
o根据回路调节特性将增益值降低，最低可从 0.x 开始逐渐增大往上调，直到获得稳定的 PID。

S7-200 PLC在PID闭环控制系统中的应用