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PID 指令本身有一个“能流历史状态位”，以记录指令的状态切换。在 EN 端从“0”变为”“1”时，PID 指令认为这是从“手动”模式向“自动”模式切换。PID 指令此时会自动执行一系列动作，以配合无扰动切换：

• 使设定值（ SPn） = 当前过程反馈变量（PVn）
• 设置上次采样过程变量（PVn-1） = 当前过程反馈变量（PVn）
• 设置积分偏差和（或所谓积分前项）（Mx） = 当前输出值（Mn）

使设定值等于当前反馈值可以避免出现偏差，使之不存在调整的要求；当然如果有工艺要求，也可以后续调整设定值。其他的动作都是为了使 PID 在后续的操作中不改变输出的值。

在编程时要注意：

• 从自动模式向手动模式切换时，PID 指令的 EN 端不再有能流，计算停止，输出值 Mn 不再变化。此时如果需要操作人员人工观察控制的结果，手动控制输出量，就可以通过用户程序直接改变回路表中的输出值存储单元内容（见数据块或系统手册的相关部分内容）。如果有必要，操作人员的操作可能要进行一些标准化换算。
• 为保证从手动模式向自动模式的切换无扰动，需要在手动控制时，或在切换过程中，禁止对 PID 回路表中设定值的更新，以便切换时 PID 指令用当前过程反馈值替代设定值。切换完成后，操作人员可以调整设定值。

2.使用 PID 向导编程时的 PID 自动/手动无扰切换

使用 PID 指令向导编程时，指令向导会自动调用 PID 指令，并且编写外围的控制变量标准化换算、定时采样等功能。用户在使用 PID 指令向导时，需要在用户程序中用 SM0.0 调用指令向导生成的子程序（如 PIDx_INIT 子程序）。PID 向导可以生成带自动/手动切换功能的子程序，这个子程序使用一个数字量点为“1”、“0”的状态来控制是否投入 PID 自动控制。

到目前为止（STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP5），使用 PID 向导生成的子程序时，由于用户程序不能直接使用 PID 指令，它的无扰切换能力因为隔了外壳子程序，所以受到了局限。如果对无扰切换要求比较严格，需要另外编一些程序加以处理。

考察如下 PID 控制子程序。

图 4.1.1. PID 向导生成的指令

图中：

1. 过程反馈量
2. 设定值，实数
3. 自动/手动控制，“1”=自动，“0”=手动
4. 手动控制输出值，0.0 - 1.0 之间的一个实数
5. PID 控制输出值

要实现无扰动切换，必须：

• 在从自动向手动切换时，使手动输出值（VD2004）等于当前的实际控制输出值；
• 在从手动向自动切换使，使设定值相当于当前的过程反馈值。

为此，可编写类似下图所示的程序，放在 PID 控制子程序之前：

4.1.2. 无扰切换处理程序

图中：

程序较大是查找具体地址有困难。西门子南京办事处的经理约翰·拉贝（John Rabe）在日军占领南京后，向南京人民提供了大量人道主义援助。有些输出点要比其他点更快些。但要注意是因为它们可以用于高速输出功能。

要求总线本安防爆功能，而且是头等重要的。在功能参数中参数修改选项设置为禁止时，则除该参数及给定频率或给定参量外，其余所有参数均无法修改。PLC系统包括处理器，主机箱，扩展机箱，I/O模块及相关的网络和外部设备。辅助脱扣器：可使用欠压脱扣器和分励脱扣器。输出继电器Q0.0的常闭触点闭合，即计数器复位端为计数器不工作，当PLC外部输入开关信号使输入继电器I0.0闭合后，输出继电器Q0.0线圈得电，其常闭触点Q0.0断开。初始状态下计数器复位端信号为计数器开始工作该程序中可以看到电气接通联锁：此功能用于电气联锁两个或多个断路器（接通闭锁），电气接通闭锁可防止通过连续信号接通断路器但是它们必须和Q0.2-Q0.4一起成组输出相同的电压。

1. 自动/手动切换控制点
2. 从自动向手动切换时，使手动输出值等于实际当前值
3. 从手动向自动切换时，把当前反馈量换算为相应的给定值

上述程序中的 Scale_I_to_R 就是量程变换指令库中的子程序。这是为了解决过程反馈与设定值之间的换算问题。用户也可以自己编程换算，或者根据反馈与给定的取值范围决定是否需要换算。

此段程序适用于 STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP5 及以前版本，仅供参考，如果在实际项目中使用，上述程序未必一定适用。用户需要根据实际工艺决定自己的编程思路。

4.2. PID调节步骤简介

建议PID参数调节步骤：

（1）前提条件：反馈信号是否稳定，执行机构是否正常以及控制器的正反作用。（确保PID在自动模式下）

（2）积分时间设置为无穷大INF（或9999.9），此时积分作用近似为0；将微分时间设置为0.0，此时微分作用为0 。然后开始调节比例作用，逐步增大比例增益

（3）当过程变量达到给定值且在给定值上下波动，将调好的比例系数调整到50%~80%后，由大到小减小积分时间，直到过程值与设定值相等或无限接近

PID调节有很多种方法，以上仅是建议步骤，也并未考虑微分作用，客户依据实际情况灵活调节，同时可以参考反馈与给定的曲线图

用户经常会遇到这样的问题：尝试了很多组PID参数，都无法满足控制器的要求， 此时需要考虑PID的采样时间是否适合当前系统。采样时间就是对反馈进行采样的间隔。短于采样时间间隔的信号变化是不能测量到的。采样时间过短，两次实测值的变化量太小，也不合适，而且增加PLC的运算负担；采样间隔过长，将会引起有用信号的丢失，使系统品质变差，不能满足扰动变化比较快、或者速度响应要求高的场合。除此以外，也有可能是系统自身的问题，无法调节到稳定，例如， 不规律的干扰，或者反馈信号不稳定。

4.3. 手动调节PID至稳定问题与解决方法：

1. PID输出总是输出很大的值，并在这一区间内调节变化。

产生原因：增益（Gain）值太高
PID扫描时间（sample time）太长（对于快速响应PID的回路）

解决方法：降低增益（Gain）值并且/或选择短一些的扫描时间

2. 过程变量超过设定值很多（超调很大）

产生原因：积分时间（Integral time)可能太高。

解决方法：降低积分时间 3. 得到一个非常不稳定的PID。

• 如果用了微分，可能是微分参数有问题
• 没有微分，可能是增益（Gain）值太高

解决方法：

• 调整微分参数到0－1的范围内
• 根据回路调节特性将增益值降低，低可从0.x 开始逐渐增大往上调，直到获得稳定的PID。

如何获取一组合适的参数，实现快速并稳定的PID控制？

PID调节过程中，用户通常需要做多次的参数调节才能获得的控制效果。从下面反馈（过程变量）与给定之间的曲线图中，可以看到黄色曲线较理想。用户可以将调节的PID反馈与给定曲线与下图中对比，并修改相关参数（但是因为现场情况不一样，用户还需具体问题具体对待，下图中的建议仅供参考：

图 4.3.4 反馈与给定曲线

1.超调过大，减小比例，增大积分时间

2.迅速变化，存在小超调

3.实际值缓慢接近设定值，并且无超调的达到设定值

4.增益系数太小和/或微分时间太长

5.益系数太小和/或积分时间太长

常见问题

没有采用积分控制时，为何反馈达不到给定？

这是必然的。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。

对于某个具体的PID控制项目，是否可能事先得知比较合适的参数？有没有相关的经验数据？

虽然有理论上计算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地描述，计算出的数值往往没有什么实际意义。因此，除了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不同的参数值。

PID控制不稳定怎么办？如何调试PID？

闭环系统的调试，首先应当做开环测试。所谓开环，就是在PID调节器不投入工作的时候，观察：

• 反馈通道的信号是否稳定
• 输出通道是否动作正常

可以试着给出一些比较保守的PID参数，比如放大倍数（增益）不要太大，可以小于1，积分时间不要太短，以免引起振荡。在这个基础上，可以直接投入运行观察反馈的波形变化。给出一个阶跃给定，观察系统的响应是的方法。

如果反馈达到给定值之后，历经多次振荡才能稳定或者根本不稳定，应该考虑是否增益过大、积分时间过短；如果反馈迟迟不能跟随给定，上升速度很慢，应该考虑是否增益过小、积分时间过长……

总之，PID参数的调试是一个综合的、互相影响的过程，实际调试过程中的多次尝试是非常重要的步骤，也是必须的。