深入了解PID指令及其应用

1.指令说明

PID指令说明见表5-65。

表5-65 PID指令说明

2.PID控制回路参数表

PID运算由P（比例）、I（积分）和D（微分）三项运算组成，PID运算公式如下：M_n=[K_c×（SP_n-PV_n）]+[K_c×（T_s/T_i）×（SP_n-PV_n）+M_x]+[K_c×（T_d/T_s）×（SP_n-PV_n）]

在上式中，M_n为PID运算输出值，[K_c×（SP_n-PV_n）]为比例运算项，[K_c×（T_s/T_i）×（SP_n-PV_n）+M_x]为积分运算项，[K_c×（T_d/T_s）×（SP_n-PV_n）]为微分运算项。

要进行PID运算，须先在PID控制回路参数表中设置运算公式中的变量值。PID控制回路参数表见表5-66。在表中，过程变量（PV_n）相当于图5-51中的反馈信号，设定值（SP_n）相当于图5-51中的给定信号，输出值（M_n）为PID运算结果值，相当于图5-51中的控制信号，如果将过程变量（PV_n）值存放在VD200双字单元，那么设定值（SP_n）、输出值（M_n）则要分别存放在VD204、VD208单元。

表5-66 PID控制回路参数表

（续）

3.PID运算项的选择

PID运算由P（比例）、I（积分）和D（微分）三项运算组成，可以根据需要选择其中的一项或两项运算。

1）如果不需要积分运算，应在参数表中将积分时间（T_i）设为无限大，这样（T_s/T_i）值接近0，虽然没有积分运算，但由于有上一次的积分值M_x，积分项的值也不为0。

2）如果不需要微分运算，应将微分时间（T_d）设为0.0。

3）如果不需要比例运算，但需要积分或微分回路，可以把增益（K_c）设为0.0，系统会在计算积分项和微分项时，把增益（K_c）当作1.0看待。(www.xing528.com)

4.PID输入量的转换与标准化

PID控制电路有两个输入量：设定值和过程变量。设定值通常是人为设定的参照值，如设置的水压值；过程变量值来自受控对象，如压力传感器检测到的水压值。由于现实中的设定值和过程变量值的大小、范围和工程单位可能不一样，在执行PID指令进行PID运算前，必须先把输入量转换成标准的浮点型数值。

PID输入量的转换与标准化过程如下：

1）将输入量从16位整数值转换成32位实数（浮点数）。该转换程序如图5-52所示。

图5-52 16位整数值转换成32位实数

2）将实数转换成0.0～1.0之间的标准化数值。转换表达式为输入量的标准化值=输入量的实数值/跨度+偏移量。跨度值通常取32000（针对0～32000单极性数值）或64000（针对-32000～+32000双极性数值）；偏移量取0.0（单极性数值）或0.5（双极性数值）。该转换程序如图5-53所示。

5.PID输出量的转换

在PID运算前，需要将实际输入量转换成0.0～1.0之间的标准值，然后进行PID运算，PID运算后得到的输出量也是0.0～1.0之间的标准值，这样的数值无法直接驱动PID的控制对象，因此需要将PID运算输出的0.0～1.0标准值按比例转换成16位整数，再送到模拟量输出单元，通过模拟量输出端子输出。

PID输出量的转换表达式为PID输出量整数值=（PID运算输出量标准值-偏移量）×跨度

PID输出量的转换程序如图5-54所示。

图5-53 实数转换成0.0～1.0之间的标准化数值

图5-54 PID输出量的转换程序