西门子PLC中国代理商

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1. 回路满足条件，启动PID自整定。

2. 计算自滞后和自偏移：如果选择自动确定滞后值/偏移值，PID 自整定器将进入滞后确定序列。该序列包含一段时间内的过程变量采样值（为了得到具有统计意义的采样数据，至少要有100个采样值。如果回路的采样时间为200毫秒，则采集100个样本需要20秒。采样时间较长的回路需要更多时间。即使回路的采样时间小于 200毫秒，从而采样100次的时间不需要20秒，滞后确定序列仍然需要至少20秒的采样时间。计算自滞后序列时，不能执行正常的PID计算，输出保持上一周期PID计算值。），然后根据采样结果计算出标准偏移。滞后参数了相对于设定值的偏移（正或负），PV（过程变量）在此偏移范围内时，不会导致控制器改变输出值。 偏移用于减小  信号中噪声的影响，从而更地计算出过程的固有振动频率。

3. 自整定序列：在得到滞后值和偏移值之后开始执行自整定序列（输出值的上述变化会导致过程变量值产生相应的变化。 当输出的变化使 PV 远离设定值以至于超出滞后区范围时，自整定器就会检测到过零事件。 每次发生过零事件时，自整定器将反方向改变输出。整定器会继续对 PV 进行采样，并等待下一个过零事件。要完成序列，整定器总共需要12次过零事件。过程变量的PV振动幅度和频率代表着控制过程增益和自然频率。），根据自整定过程期间采集到的过程的频率和增益的相关信息，能够计算出终增益和频率值。通过这些值可以计算出增益（回路增益）、复位（积分时间）和速率（微分时间）的建议值。

4. 自整定序列完成后，回路输出会恢复到初始值。 下一次执行回路时，将执行正常的 PID 计算。

想要了解PID自整定的详细过程，请查看S7-200系统手册第15章 PID自整定和PID控制面板 。

5.4. 通过编程启动自整定

PID自整定失败的原因

1. PID输出在大值与小值之间振荡（曲线接触到坐标轴）

解决方法：降低PID初始输出步长值（initial output step）

2. 经过一段时间后，PID自整定面板显示如下信息：“The Auto Tune algorithm was aborted due to a zero-crossing watchdog timeout.” 即自整定计算因为等待反馈穿越给定值的看门狗超时而失败。

解决方法： 确定在启动PID自整定前，过程变量和输出值已经稳定。并检查Watchdog Time的值，将其适当增大。

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。

  启动自整定先决条件：

  要进行自整定的回路必须处于自动模式

  在开始PID自整定调整前，整个PID控制回路必须工作在相对稳定的状态（稳定的PID是指过程变量接近设定值，输出不会不规则的变化，且回路的输出值在控制范围中心附近变化。）

  理想状态下，自整定启动时，回路输出值应该在控制范围中心附近。 自整定过程在回路的输出中加入一些小的阶跃变化，使得控制过程产生振荡。 如果回路输出接近其控制范围的任一限值，自整定过程引入的阶跃变化可能导致输出值超出小或大范围限值。 如果发生这种情况，可能会生成自整定错误条件，当然也会使推荐值并非化。

  为什么启动自整定之前，需要PID控制回路工作在相对稳定状态？

  启动自整定后,回路计算自滞后序列时，不能执行正常的 PID 计算，此时回路输出时一个定值，不会根据偏差变化。 因此，在启动自整定序列之前，控制过程应处于稳定状态。 这样可以得到更好的滞后值结果，同时也可以保证自滞后序列期间控制过程不会失控。

  5.2. PID自整定参数介绍

  S7-200 中的 PID自整定参数是回路表40-80字节，见下图：