PId调节回路设定详解
PID使用说明
PID调节器又称回路调节器，本调节器提供的具体功能有：手动、自动、串级、及跟踪运行方式的切换，设定值、手动输出值的调整，PID参数的整定等。
PID调节有三种画面：回路操作画面、趋势显示画面和参数调整画面。
下面介绍每种画面显示的信息及用途。
1.回路操作画面在预先设置的PID热点上，单击鼠标左键，屏幕上将弹出如图3.11-1所示回路操作画面，由回路操作画面可分别进入其它两种画面。
（1）显示信息说明在回路调节画面中显示的有设定值、过程值和输出值的棒图及数值显示，运行方式显示，报警状态显示等。
❒棒图显示画面左边的三个棒图分别代表设定值、过程值和输出值，棒的颜色依次为蓝、天蓝、粉色。
设定值棒的高度为当前值相对量程的百分数。
如果PID运行于串级状态，则设定棒显示串级外给定值，在其它运行状态下显示内给定值。
过程值棒的高度表示过程输入值。
输出棒的高度表示输出值。
❒数值显示画面右下区域的三个方框中显示的内容依次为设定量、过程量及输出量的当前值，各数值颜色与棒颜色相对应。
当PID调节器运行于手动、自动或跟踪状态时，设定值为内部给定值；当运行于串级状态时，显示为串级输入值。
当PID调节器运行于手动状态时，输出值由手动给出；运行于自动和串级状态时，由算法结果给出；运行于跟踪状态时，为跟踪量点值。
❒报警状态显示当偏差报警到来时，左上角灯置亮（呈红色）；报警消失时，恢复正常颜色。
❒运行方式显示PID调节器的运行方式包括手动、自动、串级及跟踪四种，当某个运行方式下的状态灯呈绿色时，表示调节器处于某方式。
❒其它PID调节器画面静态显示的内容有点名、点描述(说明)等。
（2）操作说明在回路操作画面中可以进行的操作有：工作方式（手动、自动、串级和跟踪）的切换，通过设定值增减按钮改变设定值，通过输出值增减按钮改变输出值，切换到趋势显示画面和参数调整画面。
PID共有手动、自动、串级和跟踪四种工作状态，这四种工作状态的切换是无扰动的。
●手动状态下，PID单元停止运算，依靠操作键来改变控制输出。
PID使用说明
PID调节器又称回路调节器，本调节器提供的具体功能有：手动、自动、串级、及跟踪运行方式的切换，设定值、手动输出值的调整，PID参数的整定等。
PID调节有三种画面：回路操作画面、趋势显示画面和参数调整画面。
下面介绍每种画面显示的信息及用途。
1.回路操作画面在预先设置的PID热点上，单击鼠标左键，屏幕上将弹出如图3.11-1所示回路操作画面，由回路操作画面可分别进入其它两种画面。
（1）显示信息说明在回路调节画面中显示的有设定值、过程值和输出值的棒图及数值显示，运行方式显示，报警状态显示等。
❒棒图显示画面左边的三个棒图分别代表设定值、过程值和输出值，棒的颜色依次为蓝、天蓝、粉色。
设定值棒的高度为当前值相对量程的百分数。
如果PID运行于串级状态，则设定棒显示串级外给定值，在其它运行状态下显示内给定值。
过程值棒的高度表示过程输入值。
输出棒的高度表示输出值。
❒数值显示画面右下区域的三个方框中显示的内容依次为设定量、过程量及输出量的当前值，各数值颜色与棒颜色相对应。
当PID调节器运行于手动、自动或跟踪状态时，设定值为内部给定值；当运行于串级状态时，显示为串级输入值。
当PID调节器运行于手动状态时，输出值由手动给出；运行于自动和串级状态时，由算法结果给出；运行于跟踪状态时，为跟踪量点值。
❒报警状态显示当偏差报警到来时，左上角灯置亮（呈红色）；报警消失时，恢复正常颜色。
❒运行方式显示PID调节器的运行方式包括手动、自动、串级及跟踪四种，当某个运行方式下的状态灯呈绿色时，表示调节器处于某方式。
❒其它PID调节器画面静态显示的内容有点名、点描述(说明)等。
（2）操作说明在回路操作画面中可以进行的操作有：工作方式（手动、自动、串级和跟踪）的切换，通过设定值增减按钮改变设定值，通过输出值增减按钮改变输出值，切换到趋势显示画面和参数调整画面。
PID共有手动、自动、串级和跟踪四种工作状态，这四种工作状态的切换是无扰动的。
●手动状态下，PID单元停止运算，依靠操作键来改变控制输出。
Honeywell_DCS_控制回路PID参数整定方法
Honeywell PKS系统控制回路PID参数整定方法鉴于目前一联合装置仪表回路自控率比较低，大部分的回路都是手动操作，这样不但增加了操作员的工作量，而且对产品质量也有一定的影响，特编制了此PID参数整定方法。
修改PID参数必须有“SUPV（班长）”及以上权限权限，具体权限设置切换方法如下；一、打开要修改的控制回路细目画面，翻到下图所示的页面（Loop Tune），修改PID控制回路整定的三个参数K，T1，T2；二、PID参数代表的含义Control Action：控制器的作用方式，正作用（DIRECT），反作用（REVERSE）；Overal Gain（K）：比例增益（放大倍数），范围为0.0～240.0；T1：积分时间，范围为0.0～1440.0，单位为分钟，0.0代表没有积分作用；T2：微分时间，范围为0.0～1440.0，单位为分钟，0.0代表没有微分作用。
三、PID参数的作用（1）比例调节的特点：1、调节作用快，系统一出现偏差，调节器立即将偏差放大K倍输出； 2、系统存在余差。
K越小，过渡过程越平稳，但余差越大；K增大，余差将减小，但是不能完全消除余差，只能起到粗调作用，但是K过大，过渡过程易振荡，K太大时，就可能出现发散振荡。
（2）积分调节的特点：积分调节作用的输出变化与输入偏差的积分成正比，积分作用能消除余差，但降低了系统的稳定性，T1由大变小时，积分作用由弱到强，消除余差的能力由弱到强，只有消除偏差，输出才停止变化。
（3）微分调节的特点：微分调节的输出是与被调量的变化率成正比，在引入微分作用后能全面提高控制质量，但是微分作用太强，会引起控制阀时而全开时而全关，因此不能把T2取的太大，当T2由小到大变化时，微分作用由弱到强，对容量滞后有明显的作用，但是对纯滞后没有效果。
四、控制器的选择方法（1）P控制器的选择：它适用于控制通道滞后较小，负荷变化不大，允许被控量在一定范围内变化的系统；（2）PI控制器的选择：它适用于滞后较小，负荷变化不大，被控量不允许有余差的控制系统；（3）PID控制器的选择：它适用于负荷变化大，容量滞后较大，控制质量要求又很高的控制系统，比如温度控制系统。
PID回路整定详细说明
仪表控制说明及PID整定方法化工乙烯仪表-李恒超主要内容一、仪表控制说明1、单回路控制说明2、复杂控制说明二、PID整定方法1、PID整定方法2、PID整定举例三、自动控制回路参数波动原因分析1、工艺操作系统引起参数波动分析2、仪表和调节阀的特性引起参数波动分析3、机泵控制的波动原因分析主要内容一、仪表控制说明1、单回路控制说明1.1 单回路的结构与组成1.2 明确自动控制的目的1.3 被控变量的选择1.4 控制变量的选择1.5 控制质量1.6 滞后1.7 举例与仿真1.8PID的正反作用2、复杂控制说明2.1 前馈控制2.2 串级控制2.3 均匀控制2.4 分程控制2.5 比值控制2.6 选择控制2.7 三冲量控制2.8 耦合控制二、PID整定方法1、PID整定说明1.1 PID回路阶跃响应性能指标1.2PID设置面板1.3 PID参数功能1.3.1 增益K作用对调节过程的影响1.3.2 积分作用对调节过程的影响1.3.3 微分调节D说明1.4 PID参数的整定1.4.1 测试阶跃响应法1.4.2 PID参数的整定步骤说明1.4.3 PID参数整定经验说明1.4.4 PID参数整定方法二2、PID整定举例2.1 PID参数的形象说明2.2 PID参数仿真曲线举例说明2.3 PID整定参数举例分析说明2.4 PID参数整定总结三、自动控制回路参数波动原因分析1、工艺操作系统引起参数波动分析1.1 精馏塔的典型控制1.2 反应器的控制2、仪表和调节阀的特性引起参数波动分析2.1 流量计的量程比、流速，对测量的影响2.2 调节阀的流量特性和可调比2.3 提高调节阀使用寿命的常见方法3、机泵控制的波动原因分析3.1 对离心泵的控制3.2 对计量泵的控制3.3 对变频泵的控制一、仪表控制说明\1.单回路控制说明1.1 单回路的结构与组成由一个被控对象、一个测量变送器、一个控制器和一个执行机构（控制阀）所组成的闭环控制系统。
PID回路指令
PID回路指令，运用以回路表中的输入和组态信息，进行PID运算。
，该指令运行的前提是堆栈顶（TOS）值必须为1。
两个操作数TABLE和LOOP，TABLE是回路表的起始地址；LOOP是回路号，可以是0－7的整数，回路号不可重复。
在程序中最多只能有8条PID指令。
回路表中包括9个参数用来监视和控制PID运算：过程变量当前值（PVn）、过程变量前值（PVn-1）、设定值（SPn）、输出值（Mn）、增益（Kc）、采样时间（Ts）、积分时间（TI）、微分时间（TD）、积分项前值（MX）。
为了能使PID按照设定的采样频率工作，PID指令必须用在定时发生的中断程序中，或在主程序中被定时器所控制以一定的频率执行，采样时间必须通过回路表输入到PID运算中。
离散后成
比例项：
积分项：
微分项：
如果不要比例回路，可以设增益Kc为0；如果不想要积分回路，可以把积分时间TI设为无穷大；如果不要微分回路，可以把微分TD时间设为0。
PID回路表：
偏移地址域类型描述
0 过程变量PVn 输入过程变量，必须在0.0到1.0之间
4 设定值SPn 输入设定值，必须在0.0到1.0之间
8 输出值Mn 输入/输出输入/输出，必须在0.0到1.0之间
12 增益Kc 输入增益是比例常数，可以是正，也可以是负16 采样时间Ts 输入采样时间，单位是秒，必须为正
20 积分时间TI 输入积分时间，单位是分，必须为正
24 微分时间TD 输入微分时间，单位是分，必须为正
28 微分项前项MX 输入/输出微分项前项，必须在0.0到1.0之间
32 过程变量前项PVn-1 输入/输出最近一次PID运算的过程变量。
PID回路控制的原理与调试
PID回路控制的原理与调试1. 引言在本章中将重点介绍如何使用GForce-200PLCCPU222 进行PID 回路控制。
2. PID 控制概述GForce-200 系列PLC 能够进行PID 控制，其CPU 最多可支持8 个PID 控制回路。
PID 是闭环控制系统中比例-积分-微分控制算法，它可以看作是这三项之和，根据设定值与被控对象实际值的差值，按PID 方式计算出控制输出量，使反馈跟随设定值变化，因此PID 控制是负反馈闭环控制。
其中比例项是增益（Kc）与偏差的乘积，积分项与偏差的和成正比，而微分项与偏差的变化成正比。
PID 控制功能是通过PID 指令功能块实现的。
在S7-200 中，PID 回路指令运用回路表中的输入信息和组态信息，进行PID 运算，交换数据，编程极其简便，该指令影响特殊存储器标志位SM1.1 （溢出）。
只有在逻辑堆栈栈顶值为1 时，才能进行PID 运算。
本指令有两个操作数：TBL 和LOOP（如下过程变量值是压力变送器检测的单极性模拟量，回路输出值也是一个单极性模拟量用来控制鼓风机的速度。
这两个模拟量的范围是0.0 -1.0 ，分辨率为1/32000 （标准化）。
可以初步确定Kc=0.06，Ts=0.2，Ti=10.0，在这里不用微分作用，程序编辑如下程序上采用了主程序，子程序，中断程序的结构模式，程序清晰，明了，大大缩短了周期扫描时间。
4. 调试程序选择PID 的参数，以及相互间的配合，可以影响PID 控制的稳定性。
如采样时间过短对外部信号的变化有可能检测不到，而过长的采样时间显然不能满足控制精度的要求。
又如过大的增益又会造成控制的震荡。
在调试程序时要注意这些参数的设置，慢慢调试以至达到稳定的PID 控制。
5. 结束语PID 控制在闭环控制中有着重要的作用，这里仅以控制鼓风机的速度来保持锅炉内蒸汽压力的恒定，介绍PID 控制。
同样锅炉内负压的维持，也是类似与此，这里不在详细介绍。
PID参数调节原理和整定方法
I积分调节
比例调节和积分调节的比较： 积分调节可以消除静差。但对比例调节来说，当被调
参数突然出现较大的偏差时，调节器能立即按比例地把调 节阀的开度开得很大，但积分调节器就做不到这一点，它 需要一定的时间才能将调节阀的开度开大或减小，因此， 积分调节会使调节过程非常缓慢。总之，比例调节能及时 进行调节，积分调节可以消除静差。
反馈控制 －根据偏差进行的控制
设定值 偏差 PID调节器
阀门
被控对象
测量变送器
•PID参数调节原理和整定方法
P比例调节
P：比例调节
在P调节中，调节器的输出信号u与偏差信号e成比例， 即 u = Kc e （kc称为比例增益）
但在实际控制中习惯用增益的倒数表示 δ =1 / kc (δ称为比例带)
不同的DCS使用不同的参数作为P的调节参数，以CS3000 为例，选用δ 比例带为调节参数，单位％。可以理解为：
增大微分时间D有利于加快系统的响应速度，使 系统超调量减小，稳定性增加，但系统对扰动的 抑制能力减弱。
在凑试时，可参考以上参数对系统控制过程的影 响趋势，对参数调整实行先比例、后积分，再微 分的整定步骤。
•PID参数调节原理和整定方法
CS3000系统PID参数整定方法
串级回路PID参数调整
因为串级调节系统一般应用于容量滞后较大的 场合，必须加微分，所以主调一般取PID，而 副调一般取P就可以了。但是副参数是流量， 压力时，可加一定的I作用，这里也不是为了 消除余差，只是流量，压力付对象时间常数太 小，导致副调节器的P不能太小，调节作用弱， 加上积分是为了使副参数偏离给定值太远。
PID参数的工程整定法
动态特性参数法 稳定边界法 衰减曲线法 经验法
化工pid仪表控制多回路解读
化工PID仪表控制多回路解读一、回路控制器在化工生产过程中，PID（比例-积分-微分）仪表控制回路是实现自动化控制的重要组成部分。
回路控制器是整个控制回路的指挥中心，负责接收输入信号，通过运算处理后，向执行机构发出指令，实现工艺参数的自动调节。
PID控制器根据设定值与实际值的偏差，采用比例、积分、微分三种控制方式对执行机构进行调节，以减小偏差，达到控制目标。
二、输入信号输入信号是来自被控对象的工艺参数，如温度、压力、流量等。
这些参数通过传感器转换成电信号，再传输给回路控制器。
输入信号的准确性和稳定性对于控制回路的正常工作至关重要。
为了确保输入信号的可靠性，应定期对传感器进行校准和维护。
三、输出信号输出信号是回路控制器根据输入信号和设定值经过运算处理后，向执行机构发出的调节指令。
输出信号的大小直接决定了执行机构的动作程度，进而影响工艺参数的控制效果。
为了确保输出信号的准确性和稳定性，回路控制器应具备足够的运算能力和抗干扰能力。
四、执行机构执行机构是控制回路中的执行元件，负责接收输出信号并驱动调节阀等设备，实现对工艺参数的调节。
常见的执行机构有电动执行器、气动执行器和液动执行器等。
选择合适的执行机构对于控制回路的性能和稳定性至关重要。
在选择执行机构时，应考虑其调节精度、响应速度、可靠性及维护成本等因素。
五、控制性能指标控制性能指标是衡量控制回路性能的重要依据，包括控制精度、调节时间和超调量等。
控制精度指的是实际值与设定值之间的偏差大小，精度越高，控制效果越好。
调节时间指的是系统从开始调节到接近设定值所需的时间，调节时间越短，系统的响应速度越快。
超调量指的是系统在调节过程中超过设定值的部分，超调量越小，系统的稳定性越好。
为了提高控制性能指标，可以通过优化PID参数、增加前馈控制、引入智能算法等方法来实现。
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PV
SP KICKBACK
SIEMENSPV
Time
Time
Time
OVERSHOOT
SIEMENS
Reduce Kc
SIEMENS
Reduce Kc Increase Ti
Time
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The effect of PID for performance of control loop PID参数对控制性能的影响 PID参数对控制性能的影响
Target
of controlling
SIEMENS
The controlled error is 的控制誤差 mine or
SIEMENS
can be received 最小
SIEMENS
System stability is better than manual operation Unite can safely running
SIEMENS
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常用的工业PID控制器 控制器 常用的工业
SIEMENS
P： PI ：
u (t ) = K c e(t ) + u0
U (s) = Kc E (s)
SIEMENS
1 t u (t ) = K c e(t ) + ∫ e(τ )dτ + u0 Ti 0 U ( s) 1 = K c 1 + E ( s) Ti s
微分(Derivative)控制器 微分(Derivative)控制器 (Derivative)
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P V
Kc*Td*(d *(dE/dt) OP = Kc*Td*(dE/dt)
SIEMENS
SIEMENS
S P O P
SIEMENS
td
SIEMENS
SIEMENS t
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Siemens Industrial Automation Ltd., Shanghai
问题： 问题：
选择原则分析。
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PID工程整定法1－－经验法 PID工程整定法1－－经验法 工程整定法
针对被控变量类型的不同，选择不同的PID参 数初始值，投运后再作调整。尽管简单，但即使对于同一类 型的被控变量，如温度系统，其控制通道的动态特性差别可 能很大，因而经验法属最为“粗糙”的整定法。
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比例(Proportional)控制器 比例(Proportional)控制器 (Proportional)
SIEMENS
P V S P
OP=Kc*E(%)=100%/PB *E (%) Kc is dimentionless The unit of PB is % E(%)=[(PV-SP)/SP] * 100% E(%)=[(PV-
Turning SIEMENSof PID controllers SIEMENS PID控制器的参数整定 控制器的参数整定 控制器的
SIEMENS
SIEMENS SIEMENS
Siemens Industrial Automation Ltd., Shanghai Siemens Industrial Automation Ltd., Shanghai
PVFrom PV-SP error From OP : if MV moves excessively -- increase Change size -- Half and double Try tuning software package
SIEMENS
Ti
SIEMENS
Siemens Industrial Automation Ltd., Shanghai
SIEMENS P V
S P O P
Kc/Ti∫ OP = Kc/Ti∫Edt
SIEMENS
ε
SIEMENS SIEMENS
Ti
Error is repeated in one time constant Ti
t
SIEMENS
SIEMENS
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Siemens Industrial Automation Ltd., Shanghai
SIEMENS
Siemens Industrial Automation Ltd., Shanghai
SIEMENS
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調
諧
技
巧
Select proper PID algorithm Do not use Td for most of case If possible,conduct a plant test
SIEMENS
ε
SIEMENS SIEMENS
Note : PV will change with OP
O P
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SIEMENS
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t
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积分(Integral)控制器 积分(Integral)控制器 (Integral)
SIEMENS
比例度
Kc(bigger)
Advantage
Shortage
SIEMENS
使系统的调节作用增强
Stability Decrease
SIEMENS
E使系统消除余差的速度 Stability Decrease
积分时间
Ti (shorter)
微分
增强
SIEMENS即T 增 微分作用的增强（ 微分作用的增强（
SIEMENS
Typical Control Loop
SIEMENS
error set point PID
MVs
DVs
SIEMENS
SIEMENS Process
Controlled target
SIEMENS PV SIEMENS
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PI
SIEMENS
P V S P O P ε
Proportional error is repeated in one time constant Ti
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Integral Proportional
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Ti
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t
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常见的现场执行机构
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Upstream Cut Valve Control
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valve
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Downstream Cut Valve
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By pass
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You can obtain a level model w/o plant test
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Most pressures,some levels
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Most levels,some pressures
For most of level loops use P only
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PID控制器 PID控制器
SIEMENS
P V
SIEMENS SIEMENS
ε
S P O P
SIEMENS
td
Integral Proportional Derivative
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SIEMENS 時間
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SIEMENS
SIEMENS
SIEMENS Response pattern tuning (trail & error)
DT/ τ >2 ,PID is bad. Try other control design.
Be careful for an integrator loop Dead time is the most important concern
工业PID控制器的选择 控制器的选择 工业
SIEMENS 被控参数 控制器 备注
温度/成分 PID 流量/压力
SIEMENS
*1：当工业对象具 有较大的滞后时， 可引入微分作用； 但如果测量噪声较 大，则应先对测量 信号进行一阶或平 均滤波。
SIEMENS *1
SIEMENS PI
液位/料位 P，PD *1 SIEMENS
SIEMENS SIEMENS
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SIEMENS
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Tuning
ruler
SIEMENS
注意事項 工艺特性 (self工艺特性 (self-regulated or integrator) 技巧
SIEMENS SIEMENS
SIEMENS
i
PID ： u (t ) = K c e(t ) + 1 ∫t e(τ )dτ + Td de(t ) + u0 SIEMENS T 0 dt