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1、PID 功能块功能块 1、PID功能块 Multiprog 软件提供的 FPID 和 PID 功能块可以实现 PID 控制。PID 功能块在 Proconos 库中，须先将库添加到 Project 中。 FPID 和 PID 功能块的参数说明： FPID/PID 参数 参数含义及设定范围 说明 FPID.REMOTE(BOOL) 远程(TRUE)或本地(FALSE)设定点之 间的开关 FPID.AUTO(BOOL) PID.AUTO(BOOL) 自动(TRUE)或手动(FALSE)控制之间 的开关。手动时输出 Yman 的值 FPID.DIRECTN(BOOL) 用于设定控制方向的开关（TRU
2、E 意味 着反作用控制， FALSE 意味着正作用控 制） FPID.INTLCK(BOOL) 用于将 INTLCKV 所定义值设置为控制 器输出的开关。万一 PLC 上有错误， 这个开关可以被设置为 TRUE，然后， INTLCKV 将被设置为控制器输出 FPID.Tscan(REAL) PID.CYCLE(TIME) 功能块调用之间的持续时间（单位为 秒） ,意味着多长时间这个功能块再次 被执行 若是 Cyclic Task，则 Interval time(ms)=TSCAN*1000 FPID(Yman)(REAL) PID.X0(REAL) 用于手动控制的输出值 可按阀门开度 （%）
3、设置， 例如全开=100.0，半开 =50.0，全关=0.0 FPID.SPR(REAL) 远程设定点（SV），当 REMOTE=TRUE W 时起作用 FPID.SPL(REAL) PID.SP(REAL) 本地设定点（SV），当 REMOTE=FALSE 时起作用 FPID.X(REAL) PID.PV(REAL) 过程值（PV） 和模拟量输入模块的输 入有关 FPID.KP(REAL) PID.KP(REAL) 比例常数（K） ，无单位 KP 不应设置为零， 建议 最小值 0.01；KP 值越 大，比例作用越强 FPID.TI(REAL) PID.TR(REAL) 积分时间常数（单位秒）
4、 TI=+时，没有积分作 用；Ti 值越小，积分作 用越强 FPID.TD(REAL) PID.TD(REAL) 微分时间常数（单位秒） TD=0.0 时， 没有微分作 用；TD 值越大，积分作 用越强 FPID.HIGH(REAL) 控制器输出的上限 可按阀门开度（%）设 置，例如全开=100.0 FPID.LOW(REAL) 控制器输出的下限 可按阀门开度（%）设 置，例如全关=0.0 FPID.INTLCKV(REAL) 内部互锁值，当 INTLCK=TRUE 时， Yout 等于此值 FPID.Yout(REAL) PID.XOUT(REAL) 调节值（输出值 MV） 和 模 拟 量
5、输 出 模 块 ADAM-5024 的输出有 关联 PID.Enable(BOOL) FALSE=控制被禁止 TRUE=控制被使能 当一个周期信号将控制 此 PID 功能块的执行 时，可能会使用这个输 入参数 2、单回路控制系统中调节器正反作用的选择 任何一个控制系统在投运前，必须正确选择调节器的正反作用，使控制作用 的方向对头，否则，在闭合回路中进行的不是负反馈而是正反馈，它将不断增大 偏差，最终必将把被控变量引导到受其他条件约束的高端或低端极限值上。 在一个单回路控制系统中，只要调节器的放大系数 Kc、调节阀的放大系数 Kv、被控对象的放大系数 Ko 的乘积为正，就能实现负反馈控制。调节器
6、、调节 阀和对象放大系数正负号规定如下。 （1）调节器放大系数的正负号 对于调节器来说，按照统一的规定，测量值增加，输出增加，调节器放大系 数 Kc 为负，称之为正作用。测量值增加，输出减小，Kc 为正，称之为反作用。 （2）调节阀的放大系数的正负号 调节阀的放大系数 Kv 定义为气开阀 Kv 为正，气关阀 Kv 为负。 （3）对象放大系数的正负号 对象的放大系数 Ko 定义为：如操纵变量增加，被控变量也增加，Ko 为正； 操纵变量增加，被控变量减少，Ko 为负。由此可知，单回路控制系统调节器正W 反作用的确定方法如下：首先确定对象放大系数 Ko 的正负号，然后根据调节阀 选型为气开或气关确定
7、调节阀放大系数 Kv 的正负号，最终由 Kc、Kv、Ko 乘积 应为正，即可确定调节器的作用方式。 单回路控制系统调节器正反作用选择表 对象放大系数 调节阀 调节器 对象放大系数调节阀 调节器 气开 反作用 气开 正作用正号 气关 正作用 负号 气关 反作用3、 PID控制例子 使用 ADAM-5510KW 进行温度 PID 控制的一个例程， 控制对象是温度箱的 温度。 ADAM-5024 第 0 通道固定输出 10V 电压控制固态继电器加热水泥电阻。 ADAM-5018 第 0 通道，用 K 型热电偶，采集水泥电阻的温度做 PV 值。 ADAM-5024 第 3 通道输出 0-10V 电压，
8、通过控制风扇的转速通过降温来控 制温度箱的温度。 PID 作用是反作用控制，采用 FPID 功能块。 程序在 Default Task 下实现如下： W W 在上位机的组态软件中，可以调整 KP 和 TI 两个参数，TD=0.0；可以对 Set Point（SV）进行设置，并显示 PV（红色曲线）和 YOUT（绿色曲线）的控制 曲线，如下： 4、PID参数的调整 PID 控制的效果就是看反馈（即被控对象 PV）是否跟随设定值 SV，是否响 应快速、稳定，是否能够抑制闭环中的各种扰动而回复稳定，PV 值是否在理想 的调节精度内，输出（MV）是否在一个稳定的开度范围内。 要调整 PID 参数，判断
9、 PID 参数是否合适，必须能够连续观察 PV 相对于给 定设置的响应变化曲线；而实际上 PID 的参数也是通过观察反馈波形而调试的。 可以使用 Multiprog 软件中的逻辑分析仪，或使用带慢扫描记忆功能的示波器 （如数字示波器） ，波形记录仪，或者在 PC 机上通过组态软件做的趋势曲线监 控图等。 另外，调试 PID 参数是一个艰辛的过程，对于慢速反应系统还要花几小时 甚至更长来观察响应的变化。 以下给出单回路 PI 控制系统参数的调整步骤可供参考： （1）在开始调整之前，先进行开环测试，确认调节的精度、调节阀的理想 调节开度、超调度等等。 对 ADAM-5510KW，也可先将其设置为配
10、置模式（Dip Switch Bit7=ON Bit8=ON） ，用 ADAM-4000-5000 Utility 对输入模块进行观察、对输出模块进行 手动调整，观察反馈信号是否稳定、输出通道是否工作正常，确保整个反馈系统 可控。 W （2）首先进行手动调节，调整输出使 PV 接近 SV。可以用 FPID 的手动模 式。 （3） 设置初始的 PID 参数， 例如 KP=1.0， TI=最大 （建议 1000.0） ， TD=0.0， TSCAN 可根据控制系统而定。 （4）调整 SV，使 SV=PV，并将 FPID 设为自动模式。 （5）给定一个阶跃（可增加 SV 的值 5-10%） ，并观察
11、系统的反馈曲线，另 外，从 YOUT 的曲线也能间接反映控制的效果。 （6）调整 KP 和 TI、TD 的参数，可参考如下： KP：过大的 KP（即增益）会造成反馈参数（PV）和 YOUT 的震荡（此时 减小 KP 值，同时可适当增大 TI 的值以减小积分效应） ；过小的 KP 会使静态误 差变大，即 PV 很长时间或不能到达 SV（此时增大 KP 值，同时可适当减小 TI 的值以增大积分效应） 。 TI：当偏差值恒定时，积分时间决定了控制器输出的变化速率。积分时间越 短，偏差得到的修正越快。但过短的积分时间有可能造成不稳定。积分时间的长 度相当于在阶跃给定下，增益为“1”的时候，输出的变化量
12、与偏差值相等所需要 的时间，也就是输出变化到二倍于初始阶跃偏差的时间。 如果将积分时间设为最大值，则相当于没有积分作用。当没有采用积分控制 时，反馈值会一直达不到设定值。因为积分控制的作用在于消除纯比例调节系统 固有的“静差”。没有积分控制的比例控制系统中，没有偏差就没有输出量，没有 输出就不能维持反馈值与给定值相等。所以永远不能做到没有偏差。 所以，当反馈值迟迟达不到设定值时，应适当减小 TI 的值，并看调节曲线； 一般情况下，减小 TI 的值，同时也应适当调整 KP 的值。当 TI 值过小，会导致 系统震荡。在上述调试中，减小 TI 的值，即增大积分效应，同时应减小 KP 的 值。 5、常
13、见问题 （1）在 ADAM-5510KW 中 5017、5018、5013 采集的值如何对应实际的 电压值或温度值？ 在ADAM-5510KW 中ADAM-5017、 5018、 5013采集的值均为0000H-FFFFH （16Bits） ，是和当前每通道的输入量程范围成对应比例关系的值。 例如，ADAM-5018，采用 K 型热电偶（0-1370 度） ，则 0000H 对应 0 度， FFFFH 对应 1370 度。 ADAM-5017，采用+/-10V 输入范围，则 0000H 对应-10V，FFFFH 对应 +10V，8000H 对应 0V。 （2）在 ADAM-5510KW 中 A
14、DAM-5024 输出值如何对应实际的电压值或 电流值？ 在 ADAM-5510KW 中 ADAM-5024 输出值为 000H-FFFH（12Bits） ，是和 当前每通道的输出量程范围成对应比例关系的值。 例如，ADAM-5024，采用+/-10V 输出范围，则 000H 对应-10V，FFFH 对 应+10V，800H 对应 0V。 （3）在 ADAM-5510KW 中 ADAM-5017、5018、5013、5024 采集或输出 的值如何方便换算为对应得实际的电压值或温度值？ 采用 ADAM5000.fwl 中提供的 SCALE 功能块，公式如下： (Result-OUT_Low)/(
15、RAW-IN_Low) = (OUT_High-OUT_Low)/(IN_High-IN_Low) W （4）对于某个具体的 PID 控制项目，能否提供合适的 PID 参数供使用？ 不能。虽然理论上有计算 PID 参数的方法，但由于闭环调节的影响因素很 多而不能全部在数学上精确地描述，因此，除了每套系统采取实际调试获得参数 外，没有什么可用的经验参数值存在。甚至对于两套看似一样的系统，都可能通 过实际调试得到完全不同的参数值。 （5）PID 和 FPID 两个功能块如何选择？ PID 功能块是三阶的比例+积分+微分算法，提供了计算公式，但其辅助功 能较简单。PID 功能块速度慢但调节精度高。
16、FPID 功能块是二阶的比例+积分+微分算法， 无法提供计算公式， 但辅助功 能较多，较适合实际应用，如 High、Low、TScan、INTLCK、正反作用等等。 FPID 是快速 PID 但调节精度较 PID 低一些。 （6）PID 输出总是在最大和最小之间变化 原因：KP 过大，或对于快速响应 PID 回路来讲扫描时间过长 上图中红色部分为 KP 过大的 PID 输出曲线， 蓝色部分为将 KP 减小后的 PID 输出曲线 （7）反作用下 KP 的逐渐减小对输出的影响 （8）PID 输出很不稳定，导致反馈值变化很大（非常不稳定的 PID 调节） 原因：TI 值过小，导致积分响应很大，系统响应变化很快。 W （9）反作用下 TI 值的减小对输出的影响 下图中红色部分为 TI 比较合适的 PID 输出曲线，蓝色部分为将 TI 减小 后的 PID 输出曲线 W
