PID过程控制算法在西门子PLC中编程及实现_何军红.pdf

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1、2012年第5期工业仪表与自动化装置·79·PID控制算法在西门子PLC中编程及实现何军红，尹旭佳，史常胜(西北工业大学航海学院，西安710072)摘要:分析了PID控制位置式和增量式基本算法，其应用在工业控制领域相当广泛。采用西门子可编程控制器S7－300PLC作为控制器，通过梯形图方式编写了PID的通用控制算法，用FB功能块进行了封装。通过选择合适的PID控制参数，可以满足实际工程的不同需求。该控制算法已经在实际的处理项目、地铁通风空调等多个工程项目中成功应用。关键词:PID;控制算法;PLC中图分类号:TP

2、319文献标志码:B文章编号:1000－0682(2012)05－0079－04TheprogrammingandimplementationofPIDcontrolalgorithmsinSiemensPLCHEJunhong，YINXujia，SHIChangsheng(SchoolofMarine，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi'an710072，China)Abstract:Thispaperanalyzesthepositionalandtheincreme

3、ntalalgorithmbasedonthePIDcontrol，whichiswidelyusedintheindustrialautomationfield．WiththeSiemensS7－300PLCasacontroller，thePIDcommoncontrolalgorithmisrealizedinthewayofladderandpackageditinafunctionblock．ByselectingtheappropriatePIDparameters，itcanbeusedinkind

4、sofpracticalengineeringprograms．Thecontrolalgorithmhasbeensuccessfullyappliedintheactualprocessingprojectandsubwayventilationairconditioningproject．Keywords:PID;controlalgorithms;PLC1)比例控制作用0引言当过程输出值PV与设定的期望值SV间产生PID控制是连续系统控制中广泛应用的一种控偏差时，比例控制器会自动调节控制变量U的大制方法。

5、由于它结构改变灵活，可根据系统的要求，小，控制变量U的大小会朝着减小偏差E的方向变在常规PID调节的基础上进行多种PID变型控制，化。比例系数K的大小决定了比例控制器调节的如PI、PD控制，比例PID控制，不完全微分控制，带快慢程度，K大系统调节速度快，但K过大会使控制死区的PID控制等。特别是PID控制不需控制对象系统出现超调或振荡现象。K小系统调节速度慢。的精确的数学模型，这对大多数很难得到或根本得比例控制器的主要缺点是存在无法消除的静差不到精确的数学模型的工业控制对象来说，更适合应用PID控制。PID控制框

6、图如图1所示。值，影响了调节精度。2)积分控制作用为了消除静差值，在比例控制器的基础上引入一个积分控制器构成比例积分控制器。控制器积分控制作用与比例控制作用的输出相等时所需的控制图1PID控制框图时间称为积分常数Ti。积分常数Ti的大小决定了积分作用强弱程度。Ti选择的越小，积分的控制作收稿日期:2012－05－30用越强，但系统振荡的衰减速度越慢。当T过小i作者简介:何军红(1971)，男，浙江义乌人，副教授，博士，研究时，甚至会造成系统的持续振荡。Ti选择的越大，方向为自动化控制工程，系统辨识，嵌入式系统及工

7、业网络应用研究等。积分的控制作用越弱，系统消除偏差的时间就越长。·80·工业仪表与自动化装置2012年第5期积分控制可消除静差，改善了控制系统静态特表1PID程序块输入输出参数表性，但系统的动态性能变差。输入数据序号变量名描述3)微分控制作用输出类型为了改善系统的动态特性，引入微分控制器。1SV设定值输入Real当偏差e瞬间变化时，微分控制器会立即产生响应，2PV当前过程测量值输入Real来抑制偏差的变化，而且偏差变化越快，微分控制的静态3LPV上一次过程测量值Real作用越大，从而使系统更趋于稳定，避免振荡现象

8、的变量发生，改善了系统的动态性能。静态当控制器的微分控制作用与比例控制作用的输4LLPV上上一次过程测量值Real变量出相等时所需的控制时间称为微分常数Td。微分5Kp控制器比例系数输入Real［1］常数Td选择过大，会导致系统震荡不稳定。6Ki控制器积分系数输入Real针对不同的应用场合，不同的控制对象，需要合7Kd控制器微分系数输入Real理选择PID控制器的参数。8