西门子1200之PID用法与控制

叶强PLC之PID加热实验工艺：
用变频器带风机往设备里吹热风，离目标温度越近，频率越低；距离目标温度差值越大，频率上升的速度越快（由P值决定），温度的精度由受I值影响（I值也就是积分值可以消除稳态误差，从而让你精确达到想要的温度）

加热的功率与 （目标温度-当前温度）*P（比例值） 成正比。例如：目标温度70℃，当前温度10℃， P值为0.5 ，那此时的加热功率为（70-10）x0.5=30；当当前温度加热到50℃的时候，此时加热功率为10；当当前温度加热到70℃的时候，此时加热功率为0，不加热。 当加热到68摄氏度的时候，此时加热功率为1，假如冬天周围环境很冷，有一个逆向的降温功率为1，此时加热功率刚好等于环境冷却影响，导致永远都达不到70℃，此时需要引入I(积分）值，来消除稳态误差。

步骤：
1.先接线，接一个温度传感器与变频器模拟量
2.建立一个循环中断OB，调用PID_Compact指令，组态并填写参数

Setpoint：目标温度
Input：当前温度
Output_PER: 变频器模拟量输出

开启面板预调节与精确调节

观察当前温度与频率的关系

调节、自整定P值与I值，要求的效果是，温差越大，频率越高

例如当前温度小于目标温度时，变频器不运行

调试面板可以监控和预调节

根据传感器量程填写范围

要学会按F1看帮助文档，选中要查看的指令用法按F1

PID基本公式如下：

1.比例常数P的作用
根据公式，Kp*e(k)，当我们将Kp趋于无穷大的时候，就类似一个开关的作用，用灶做比喻，当目标值大于实际值的时候，开关打开，开始加热，当目标值小于实际值的时候，火力断开，让他降温。但我们实际控制的火力有大小的,那么我们可以这么理解:

当差距不大的时候，Kp*e(k)较小，那么需要输出的火力较小;
当差距较大，并且温度低于目标温度的时候，那么需要输出的火力就会比较大;
当差距较小，并且温度高于目标温度的时候，那么就让输出的火力为负值(假设可以降低温度)，降低温度。

简而言之：P是为了建立目标值和当前值的一种线性关系，当你的P较大的时候，你会很快的到达目标值的附近，但是由于P过大，很容易就超过目标值，而超过目标值的时候，你的P很大，又会瞬间拉回来，但拉回来的程度会过大，也就会出现在目标值附近震荡，没办法收敛于目标值的情况。

2.微分常数D的作用
在说积分常数I之前，要先说一下微分常数D。

由上面的理论可以得到，在趋于目标值了之后，我们的P作用就不大了，并且越靠近目标值，P的作用越小，因为P太粗暴了，让整个系统都震荡了起来。

而D的作用，根据公式。Kd*[e(k) - e(k-1)]，我们可以当从0→目标值的时候，e(k)是在不断减小的，此时e(k) - e(k-1)是一个负值，再*Kd，我们可以得到，D的作用是为了给系统一个阻尼，并且系统变化的越快，这个阻尼也就越大，这就能抵消P那么粗暴的效果，让P温柔一点，在变化小的时候，D给小阻尼。在突然一个大变化的时候，阻尼就会很大， 这也就让系统不会变化过快，从而使得系统从震荡趋于稳定。
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3.积分常数I的作用

当PD控制了之后，整个系统就已经可以趋于平衡了，但是如果是在有负载的情况下，尤其是电机要带动某个东西的情况下，很有可能会出现PID输出和消耗抵消了，从而使得系统没有办法达到目标值，例如你的温度已经到达95度，你想要去100度，但是散热的效果和你火力增加温度的效果抵消了，让你永远停在了95度，没有办法继续往上增加。

这时候就需要I的作用，根据公式Ki×Σe(k)，正常情况下你的系统只会受到小的扰动，但是如果突然你的系统受到一个很大的变化，如果这时候还要积分，很有可能导致这个积出来的值对整个系统造成比较大的问题，甚至引起系统的崩溃。

这个公式里面，就是把你之前所有的偏差进行累加，并把这个累加的值体现在输出上，这样，如果你的温度停在了95度，那么你的累加值也就会越来越大，最终你的火力也会往上走，实现温度的提升。

I其实是对P的一个补充作用，但我们不能让I不断的累加，必须有一个累加的最大值，因为累加过大，会让积分量太大，有可能出现一个跳变，难以控制。

在实际的控制中，I参数其实是有一个让系统超前的作用，而超前的作用就是与D相反，D的增益起到了一个阻尼的作用，减慢你的变换，而I的增益起到了一个补助加火的作用，加速了你的变换。
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目的是整定出合适的P值跟I值