西门子S7-200 SMART PLC-PID指令（上）

 

一、PID控制

PID控制又称比例积分微分控制，是一种闭环控制。下面以图1所示的恒压供水系统为例来说明PID控制原理。

图6-59 恒压供水系统的PID控制

电动机驱动水泵将水抽入水池，水池中的水除了经出水口提供用水外，还经阀门送到压力传感器，传感器将水压大小转换成相应的电信号Xf，Xf反馈到比较器与给定信号Xi进行比较，得到偏差信号△X(△X=Xi-Xf)。

若△X>0，表明水压小于给定值，偏差信号经PID运算得到控制信号，控制变频器，使之输出频率上升，电动机转速加快，水泵抽水量增多，水压增大。

若△X<0，表明水压大于给定值，偏差信号经PID运算得到控制信号，控制变频器，使之输出频率下降，电动机转速变慢，水泵抽水量减少，水压下降。

若△X=0，表明水压等于给定值，偏差信号经PID运算得到控制信号，控制变频器，使之输出频率不变，电动机转速不变，水泵抽水量不变，水压不变。

由于控制回路的滞后性，会使水压值总与给定值有偏差。例如，当用水量增多水压下降时，△X>0，控制电动机转速变快，提高水泵抽水量，从压力传感器检测到水压下降到控制电动机转速加快，提高抽水量，恢复水压需要一定时间。通过提高电动机转速恢复水压后，系统又要将电动机转速调回正常值，这也要一定时间，在这段回调时间内水泵抽水量会偏多，导致水压又增大，又需进行反调。这样的结果是水池水压会在给定值上下波动(振荡)，即水压不稳定。

采用了PID运算可以有效减少控制环路滞后和过调问题(无法彻底消除)。PID运算包括P运算、1运算和D运算。P(比例)运算是将偏差信号△X按比例放大，提高控制的灵敏度:1(积分)运算是对偏差信号进行积分运算，消除P运算比例引起的误差和提

高控制精度，但积分运算使控制具有滞后性:;D(微分)运算是对偏差信号进行微分运算，使控制具有超前性和预测性。

审核编辑：刘清