CA-分时段PID调节数字显示仪表
PID参数调整方法
结果：起动时间长
分
值
MV
PV MV
积分值大、微分值大 结果：起动时间长
小
PV
︵
强
作
MV
用
嗼
积分值小、微分值小 结果：积分太强，微分动作 较弱，起动时产生超程。
小（弱作用）
PV
最佳PID值
MV
微分值
积分值小、微分值大 结果：由于积分、微分动作 均强，MV变化剧烈，PV值 难以稳定下来。
大（强作用）
2. 装置启动后根据PV（测量值，即控制对象实际值）调整参数的方法：
⑴ 超程大（超调、过冲大）：见左图。 方法：先把P值调小（比例带变窄）
超程大
如果还产生超程，请把 *值调小（积分作用变强）
设定值
时间
同时按照 D=*÷（4～6）的公示改变微分时间
⑵ 起动时间过长（达到设定值太慢）：见左图。 方法：把P值调小（比例带变窄） 把 *值调小（积分作用变强）
ffset（偏差）难以消除：见左图。 方法：把 *值调小（积分作用变强）
设定值
时间
偏差
⑷ 产生振荡：见左图。 方法：关掉积分与微分动作（均设为0） 如果还存在振荡，把P值调大 （调宽比例带）
设定值
振荡 时间
3. 最佳PID与变更为他PID值后的波形趋势比较：
【PV与MV的关系】 概念：PV即我们控制对象的变量，即测量值。如温度、压力、流量等。MV即操作量，是一个百分比值。简 单的含义就是PID控制输出的程度，以160°回转角度阀门为例，MV=50％就意味着我们给出的控制信号正 好使阀门开度为80 °，即最大开度的50％。
PV
PV
PV
MV
MV
MV
P=1.5％
仪表PID控制方法
比 例 调 节 规 律
积 分 调 节 规 律
什么是调节规律？
调节器输出信号随输入信
号变化而变化的规律。
什么是比例调节规律？
调节器的输出变化量与输入变化量 （偏差）成比例 什么是比例度？ 比例度就是是调节器输出变化全 范围时，输入偏差改变了满量程 的百分数。它与放大倍数成倒数 关系。
比例调节规律依据偏差的大小来动作，它的 输出与输入偏差的大小成比例。
仪表自控 -PID参数整定
自动控制理论的发展：
1、自动控 制自古就 有
2、瓦特发 明蒸汽轮机 使用的转速 控制系统
3、近一百 年来飞速发 展起来
人本身就是最高级的自动控制系统
自动控制存在于我们生活中的各个 角落
在自动调节的发展历程中，PID 的创 立是非常重要的一环
调 节 规 律
P I D 微 分 调 节 规 律
从小到大顺序查。 最后再把微分加。 比例度盘要放大。 比例度盘往小扳。 积分时间往下降。 积分时间再加长。 先把微分降下来。 微分时间应加长。 前高后低四比一。 调节质量不会低。
谢 谢 大 家
比例度等于临界值
比例度合适
4 1
比例度太大
比例度等于临界值
临界比例度法
调 节 参 数 调节规律
δ% P
PI PID
Ti
Td
2δ 2.2δ 1.7δ 0.85Tk 0.5Tk 0.125Tk
比例度小于临界值
比例度等于临界值
比例度合适
比例度பைடு நூலகம்大
• • • • • • • • • •
参数整定找最佳， 先是比例后积分， 曲线振荡很频繁， 曲线漂浮绕大弯， 曲线偏离回复慢， 曲线波动周期长， 曲线振荡频率快， 动差大来波动慢， 理想曲线两个波， 一看二调多分析，
PID调节器说明书
PID调节器说明书RKC日本理化CD系列PID调节器在工业生产中,通常需要把某递增物理量(如温度\压力\流量\液位等)维持在指定的数值上.当这些物理量偏离所希望的给定值时,即产生偏差.PID控制仪根据测时信号与给定值,达到自动控制的效果.模拟PID比例运算是指输出控制量与偏差的比例关系.仪表比例参数的设定值越大,控制的灵敏度越高.例如仪表的比例参数P设定为4%,表示测量值偏离给定值4%时,输出控制量变化100%积分运算的目的是消除静差.只要在偏差存在,积分作用将控制量向使偏差消除的方向移动.积分时间是表示积分作用强度的单位.仪表设定的积分时间越短,积分作用越强.例如仪表的积分时间设定为240秒时,表示对固定折偏差,积分作用的输出量达到和比例作用相同的输出量需要240秒比例作用的积分作用是对控制结果的修正动作,响应较慢.微分作用是为了消除其缺点而补充的,微分作用根据偏差产生的速度对输出量进行修正,使控制过程尽快回到原来的控制状态,微分时间是表示微分作用强度的单位,仪表设定的微分时间越长,则以微分作用进行的修正越强.位式PID控制一般PID控制是把连续的电流或电压输出到操作器对系统进行量化控制.而位式PID控制则是仪表按一定的周期,通过控制接点的通断对系统进行控制.在一个周期内,接点的接通和断开的时间长短反映控制量的大小,操作时为100%时,接点在整个周期内完全接通,操作量为0%时,接点在整个周期内完全断开.RKC型号定义请参照下列代码表确认产品是否与您指定的型号一致CD□□□□□□* □□□□1 2 3 4 5 6 7 8 9 101、规格尺寸48*48*100（开口：45*45） 48*96*100（开口：45*92）72*72*100（开口：68*68） 96*96*100（开口：92*92）2、控制类型： F：PID动作及自动演算（逆动作）D：PID动作及自动演算（正动作）W：加热/冷却PID动作及自动演算（水冷）*1A：加热/冷却PID动作及自动演算（风冷）*1 3、输入类型：见输入范围表4、范围代码：见输入范围表表1*1:电流输入时应设定电压输入并在输入端上接一只250Ω电阻。
PID数字光柱显示控制仪
目录一、虹润牌PID自整定控制仪主要特点 (1)二、输入信号与适配传感器 (1)三、主要技术参数 (1)四、操作指南 (3)(一)、仪表面板 (3)(二)、操作方式 (4)1、正确的接线 (4)2、仪表的上电 (4)3、仪表设备号及版本号的显示 (4)4、控制参数（一级参数）设定 (4)(三)、返回工作状态 (6)(四)、自动演算功能的实现 (6)(五)、自动/手动无扰动切换方法 (6)(六)、手动/自动无扰动切换方法 (6)(七)、控制输出工作原理 (6)五、PID控制算法 (7)六、PID控制调节方法 (8)七、报警输出方式 (8)1、AL1 . AL2 的说明 (8)2、断偶与超量程指示及报警 (8)3、报警输出状态 (8)八、校对方式 (9)九、输入与输出设定方式 (9)十、安装与使用 (12)1、仪表的接线请参阅接线图 (12)2、配线上的注意 (12)十一、维护与保养 (12)十二、接线图 (13)十三、虹润牌PID自整定控制仪型谱表 (17)十四、二级参数设定 (20)十五、仪表配线举例 (23)一、虹润牌PID自整定控制仪主要特点：◎适用于需要进行高精度测量控制的系统，可根据被控对象自动演算出最佳PID控制参数。
◎可选择外给定（或阀位）控制功能，可取代伺服放大器直接驱动执行机构（如阀门等）。
◎可自动跟随外给定值（或阀位反馈值）进行控制输出（模拟量输出或继电器正转、反转输出）。
◎可实现手动/自动无扰动切换。
采用逼近法积算，带切换限幅功能，以实现手动/自动的平稳切换。
◎光柱显示控制仪集数字仪表与模拟仪表于一体，可对测量值及控制目标值进行数字量显示(双LED 数码显示），并同时对测量值及控制目标值进行相对模拟量显示（双光柱显示），使测量值的显示更为清晰直观。
◎采用最新无跳线技术，只需设定仪表内部参数，即可随意改变仪表的输入信号类型。
◎可分别带有一路模拟量控制输出（或开关量控制，继电器正转、反转控制）及一路模拟量变送输出，适用于各种测量控制场合。
PID调节的详细说明
1. PID调试步骤没有一种控制算法比PID调节规律更有效、更方便的了。
现在一些时髦点的调节器基本源自PID。
甚至可以这样说：PID调节器是其它控制调节算法的吗。
为什么PID应用如此广泛、又长久不衰？因为PID解决了自动控制理论所要解决的最基本问题，既系统的稳定性、快速性和准确性。
调节PID的参数，可实现在系统稳定的前提下，兼顾系统的带载能力和抗扰能力，同时，在PID调节器中引入积分项，系统增加了一个零积点，使之成为一阶或一阶以上的系统，这样系统阶跃响应的稳态误差就为零。
由于自动控制系统被控对象的千差万别，PID的参数也必须随之变化，以满足系统的性能要求。
这就给使用者带来相当的麻烦，特别是对初学者。
下面简单介绍一下调试PID参数的一般步骤：1．负反馈自动控制理论也被称为负反馈控制理论。
首先检查系统接线，确定系统的反馈为负反馈。
例如电机调速系统，输入信号为正，要求电机正转时，反馈信号也为正（PID算法时，误差=输入-反馈），同时电机转速越高，反馈信号越大。
其余系统同此方法。
2．PID调试一般原则 a.在输出不振荡时，增大比例增益P。
b.在输出不振荡时，减小积分时间常数Ti。
c.在输出不振荡时，增大微分时间常数Td。
3．一般步骤 a.确定比例增益P 确定比例增益P 时，首先去掉PID的积分项和微分项，一般是令Ti=0、Td=0（具体见PID的参数设定说明），使PID为纯比例调节。
输入设定为系统允许的最大值的60%~70%，由0逐渐加大比例增益P，直至系统出现振荡；再反过来，从此时的比例增益P逐渐减小，直至系统振荡消失，记录此时的比例增益P，设定PID的比例增益P为当前值的60%~70%。
比例增益P调试完成。
b.确定积分时间常数Ti 比例增益P确定后，设定一个较大的积分时间常数Ti的初值，然后逐渐减小Ti，直至系统出现振荡，之后在反过来，逐渐加大Ti，直至系统振荡消失。
记录此时的Ti，设定PID的积分时间常数Ti为当前值的150%~180%。
PID仪表自整定说明
仪表自整定说明一、使用方法和工作原理：将仪表给定值（SV值）设定为所需的控制值，整个控制回路连接好后，按住“移位健”（此时oPAd=1）直至仪表SV窗口交替显示“At”和给定值后松开，此时仪表将根据给定值（SV值）进行PID自整定，将自动完成PID的控制参数设定（P、I、dt参数）。
当仪表SV窗口不再交替显示“At”和给定值时PID自整定完成。
如果当前的设定值与实际给定值不符或其他原因要停止PID自整定可继续按住“移位健”直至仪表SV窗口不显示“At”后松开，这时强制PID自整定结束。
如需重新进行PID自整定重复上述操作。
注意：仪表在正常工作前，PID参数均为出厂默认值，该参数不可能任何与任意所有的现场环境，所以都要进行PID自整定，否则仪表可能控制效果不佳。
例：仪表进行一般的PI D控制，通过4～20mA的电流信号控制加热对象的温度在200度。
先将给定值（SV值）设定为200，再将“oPAd”参数设定为1(或将“oPAd”参数设定为2在参数设定完成后自动进行自整定)，“t”设置为0,“ot”参数设定为4，“oL”参数设定为0，“oH”参数设定为100。
然后在测量状态下按住“移位健”直至仪表SV窗口交替显示“At”和给定值后松开，当仪表SV窗口不在交替显示“At”和给定值时PID自整定完成。
如果控制效果不佳应检查上述参数是否设置正确或重新进行自整定（参数含义参见说明书）。
二、人工调整PID参数XM系列仪表的自整定功能具备较高的准确度，可满足超过90%用户的使用要求，但由于自动控制对象的复杂性，对于一些特殊应用场合，自整定出的参数可能并不是最佳,以下是人工调节P、I、dt参数时的方法:1、人工调节PID参数：如果正确的操作自整定而无法获得满意的控制，可人为修改P、I、dt参数。
人工调整时要注意观察系统的响应曲线，如果是短周期振荡（与自整定或位式调节时振荡周期相当或略长），可减小P（优先），加大I及dt；如果是长周期振荡（数倍于位式调节时振荡周期）可加大I（优先）,加大P, dt；如果无振荡而是静差太大，可减小I（优先）,加大P；如果最后能稳定控制但时间太长，可减小dt（优先），加大P，减小I。
智能仪表之数字PID控制
本节主要内容
一、概述 二、连续PID控制算法 三、离散PID控制算法 四、 PID参数整定 五、改进的PID控制算法
一、概述
• 按偏差的比例、积分和微分进行控制的调节器简称 为PID（ Proportional - Integral - Differential ）调 节器。 • PID调节是连续系统中技术最成熟、应用最广泛的 一种调节方式，其调节的实质是根据输入的偏差值， 按比例、积分、微分的函数关系进行运算，其运算 结果用于输出控制。 • 在实际应用中，根据具体情况，可以灵活地改变 PID的结构，取其一部分进行控制。
使模拟PID离散化为差分方程。
－两种形式：位置式、增量式。
离散化方法：在计算机控制系统中使用的是数字PID调节器， 就是对 u(t) 离散化。离散化时，令：
u (t ) u ( k ) e(t ) e( k ) k t 0 e(t )dt T e( j ) j 0 de(t ) e( k ) e( k 1) dt T
“利用偏差、消除偏差”
yr
e
PID
u
G(s)
yo
PID控制器的输入输出关系为：
u (t ) K P e (t ) K I
t
0
e ( t ) dt K D
de ( t ) dt
在很多情形下，PID 控制并不一定需要全部的三项控制作 用，而是可以方便灵活地改变控制策略，实施P、PI、PD 或 PID 控制。
u ( k ) u ( k 1) 0 e ( k ) 1 e ( k 1) 2 e ( k 2)
其中： 0 K P (1
T TI TD T )
PID调节参数及方法
PID调节参数及方法PID（比例-积分-微分）调节是一种常用的自动控制器设计方法，广泛应用于各种控制系统中。
其基本原理是根据控制对象的反馈信号来计算出输出信号，从而使控制对象的输出尽可能接近设定值。
PID控制器的参数包括比例系数Kp、积分时间Ti和微分时间Td。
下面将分别介绍这些参数的调节方法以及应用案例。
1.比例系数Kp的调节方法：比例系数Kp用于调节控制器对误差的响应速度。
Kp越大，控制器对误差的响应越快，但也容易导致系统的超调和震荡。
调节Kp时可以采用试控制法，逐渐增大Kp并观察系统的响应情况，直到系统出现超调或不稳定为止，然后适当减小Kp的值。
2.积分时间Ti的调节方法：积分时间Ti用于调节控制器对系统稳态误差的补偿能力。
增大Ti可以减小系统的稳态误差，但也容易导致系统的超调和震荡。
调节Ti时可以采用试控制法，逐渐增大Ti并观察系统的响应情况，直到系统出现超调或不稳定为止，然后适当减小Ti的值。
3.微分时间Td的调节方法：微分时间Td用于调节控制器对系统的动态响应速度。
增大Td可以提高系统的快速响应能力，但也容易导致系统的超调和震荡。
调节Td时可以采用试控制法，逐渐增大Td并观察系统的响应情况，直到系统出现超调或不稳定为止，然后适当减小Td的值。
同时，还有一些常用的PID调节方法：- Ziegler-Nichols 法：通过实验步骤进行参数调节，包括确定比例放大倍数Ku、临界周期Tu和临界增益Kc，然后根据不同的控制对象类型选择合适的参数调整方法。
- Chien-Hrones-Reswick（CHR）法：通过建立传递函数模型，根据系统的特性分析参数调节方法，适用于非线性和时变系统。
-直接数值调整法：根据经验公式直接对参数进行调整，例如根据系统的响应时间、超调量等指标进行调整。
下面是一个PID调节的应用案例：假设有一个温度控制系统，通过调节加热器的功率来控制目标温度。
系统的传递函数为：G(s)=K/(Ts+1)根据实验数据，目标温度为100°C，实际温度为87°C，采样时间为0.1秒。
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时间曲线设定：
注：共 8 个时间点，时间从小到大设定，功能说明详见附录二。
- 4-
智能仪器仪表
PID 参数设定：
功能设定：
量程设定-（标称量程小数点位置由 ENT 移动） ：
- 5-
智能仪器仪表
时钟校正：
检验参数设定：
五
1. 2.
安装与接线
仪表为卡入式安装，直接推入表盘的开孔中即可。 接线方法
三
1
输入信号规格及开孔尺寸
输入信号规格如下表所示： 输入信号 Pt100 Cu50 G53 Wre25 T R S K E J B （1～5）V （4～20）mA 代码符号
最高分辨力 0.1℃ 0.1℃ 0.1℃ 1℃ 1℃ 1℃ 1℃ 1℃ 1℃ 1℃ 1℃ 0.4mV 1.6µA
测量范围 (-199.9～600.0)℃ (-50.0～150.0)℃ (-50.0～150.0)℃ (0～2300)℃ (0～400)℃ (0～1750)℃ (0～1600)℃ (0～1300)℃ (0～800)℃ (0～1000)℃ (700～1800)℃ -1999～9999 根据用户需要确定
智能仪器仪表
一
1． 2． 3． 4．
产品概述
24 小时分时段循环运行，最多设 8 个工作时间点。 每个时段的时间、目标值自行设定；不同时间内根据对应的目标值自动调节。 自动/手动无扰切换。 PID 参数自整定或人工整定，参数范围宽。
二
主要技术参数
1.使用条件：环境温度 0～50℃；相对湿度≤90％；电源：AC(150～265)V(f= 50±2.5Hz)或 DC24V±10% 2.基本误差：δ＝±（0.5％F.S+1dig） 3.输入特性：电偶型：输入阻抗≥1MΩ 标准电压型：输入阻抗≥800kΩ 标准电流型：输入阻抗＝250Ω 电阻型：引线电阻要求 0～5Ω，三根相等
智能仪器仪表
目 录
一 产品概述…………………………………………………………………1 二 主要技术参数……………………………………………………………1 三 输入信号规格及开孔尺寸………………………………………………1 四 参数设定…………………………………………………………………2 五 安装与接线………………………………………………………………6 六 维护与质量保证…………………………………………………………7 七 随机附件…………………………………………………………………7 附录一 ………………………………………………………………………7 附录二 ………………………………………………………………………8
+0.54
四
参数设定
1. 面板说明
＊
主屏显示测量值（PV） ；副屏正常显示设定值(SV)，手动时显示 PID 输出；O1 指示灯为通讯指示灯； O2、O3 指示灯为报警指示灯；O4 指示灯为 PID 调节输出指示灯。
＊ ＊ ＊
“ENT”键：参数设定时用于进入各次级菜单，PID 调节时手动/自动切换。 “SET”键：用于菜单的循环显示以及参数的确认。 “▼”和“▲”键：用于参数的修改、选择。
说明: 在 1:00～4:00 之间 SU=50.0 4:00～7:00 之间 SU=70.00 ┆ ┆ 21:00～次日 1:00 之间 SU=100.0 如果小于 8 个时间段时，可设任意两段相同的 SU 值。
- 9-
智能仪器仪表
在{}菜单中可查调、、经整定后的数值。
若自整定失败，仪表副屏显示的＜＞将常亮。 在自整定过程中或自整定失败后都可按“ENT”键退回自整定准备态，重新自整定。
自整定过程示意图 特别说明：自整定过程一般为 1～180 分钟，需要进行 1～2 次被调参数的上下循环。 自整定参数设置错误、中途断电、输入信号断线、输入信号超量程或自整定时间超过 3 小时都可能导致自整定失败。
仪表原输出信号为电流型的要改成电压型的需在信号输出端并接一只 250Ω电阻。
附录二
时间曲线设定说明
设 8 个时段，从小到大
例：ST1=1.00 ST2=4.00 ST3=7.00 ┆ ST8=21.00 SU1=50.0 SU2=70.0 SU3=60.0 ┆ SU8=100.0 - 8-
智能仪器仪表
仪表出厂时已将{}菜单下的{}设成 0,{}设成 100.0。若用户使用过程中发现 D/A 输出有误差，可按下列步骤进行调整： a）确认{}菜单下的{}已设成 0,{}已设成 100.0； b）输入量程零点信号，测出 D/A 输出值 I0（或 V0） ；输入满量程信号，测出 D/A 输出值 IF（或 VF） ； c）按下列公式算出新的、值输入仪表： 电流信号：
4.输出特性：继电器触点容量为交流 5A/240V 或直流 5A/24V。 隔离电流信号输出：(4～20)mA，负载电阻＜750Ω； 隔离电压信号输出：(1～5)V，负载电阻＞250kΩ PWM 电压信号输出： DC: 20 mA /20V(NPN)；可控硅过零触发：AC: 1A/220V 5.热电偶型仪表内部冷端补偿温度范围：0～50℃ 6.直流电源输出：电压 24V，最大电流 50mA，直接配接二线制无源变送器 7.功耗：＜5W
- 6-
智能仪器仪表
3. 安装方法(96×96×112)
六
1. 2.
维护与质量保证
在正常情况下，仪表不需要特别维护，请注意防潮。 因产品质量问题引起的故障，在出厂 18 个月内实行三包。
七
1. 2.
随机附件
仪表使用手册一本。 生产检验合格证（含保修卡）一份。
附录一
D/A 输出修正设定 - 7-
智能仪器仪表
其它字符显示说明，见下表： 显 示 说 输入超过满量程 输入低于量程零点或接反 输入信号断线 明
- -
2.参数设定流程图：本仪表参数菜单分主菜单和子菜单。 手动/自动无扰切换：在任何状态下，按“ENT”键进入手动状态，副屏显示“×××” （“×× ×”表示阀位输出百分比值） ，“▲”或“▼”可调节输出的大小，再按“ENT”键退出。 PID 参数自整定操作：进入自整定操作菜单{}，并将该参数值设为[]，按“SET”键退出。 此副屏将显示＜＞，小数点闪烁，表示仪表进入自整定。自整定结束后，仪表自动进入调节。 - 2-
- 1-
智能仪器仪表
2 外形及开孔尺寸如下表: 型谱代号 1 2 9 外形尺寸(W×H×D), mm 160×80×115 80×160×115 96×96×112 开孔尺寸(W×H),mm
+0.63 +0.46 152 0 ×760
760
+0.46
×152+0.63 0 ×92+0.54 0
920
电压信号：
例： 接附录 1 的例子(4～20)mA 变送输入 25Ω时压力显示 0.00MPa， 变送输出 3.75mA， 输入 360Ω 时压力显示 10.00MPa，变送输出 20.50mA。代入上式计算得：
将计算出的、值重新输入，即可得到修正后的（4～20）mA 输出。 注：本仪表模拟信号输出类型可以通过修正输出参数（） （）实现对应关系如下表： 信号类型 (4～20)mA (1～5)V 0～10mA 0～20mA 0～5V d0 值 0 40.0 20.0 dF 值 100.0 200.0 100.0