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控制偏差 ② 连续控制器的输出值 ③ 脉冲控制器的输出值 控制器中的积分作用会随时间而使控制偏差增大。 这意味着控制器会一直对系统进行校正， 直到控制偏差消除为止。 持续控制偏差只会在具有比例作用的控制器中生成。 这种影响可 通过控制器中的积分作用来消除。 根据对控制响应的要求，在实际操作中**将比例、积分和微分作用结合使用。 各个分量 的时间响应可通过控制器参数比例增益 GAIN、积分作用时间 TI （积分作用）和微分作用时 间 TD（微分作用）来描述。 722 使用工艺功能 编程和操作手册, 05/2021 PID 控制 3.1 控制原理 PI 作用控制器的等式 以下等式适用于在一定时间范围内 PI 作用控制器的阶跃响应： t = 自控制偏差阶跃后的时间间隔 使用工艺功能 723 编程和操作手册, 05/2021 PID 控制 3.1 控制原理 PID 控制器的阶跃响应 ① 控制偏差 ② 连续控制器的输出值 ③ 脉冲控制器的输出值 TM_LAG 微分作用的延迟 Ti 积分作用时间 PID 控制器的等式 724 使用工艺功能 编程和操作手册, 05/2021 PID 控制 3.1 控制原理 以下等式适用于在一定时间范围内 PID 控制器的阶跃响应： t = 自控制偏差阶跃后的时间间隔 具有不同控制器结构的受控系统的响应 过程工程中的大多数控制器系统都可以通过具有 PI 作用响应的控制器进行控制。 在具有较 长空载时间的慢速控制系统情况中（例如，温度控制系统），可通过具有 PID 作用的控制器 提高控制结果。 ① 无控制器 ② PID 控制器 ③ PD 作用控制器 w 设定值 x 过程值 具有 PI 和 PID 作用的控制器的优势在于，过程值在稳定后不会与设定值之间存在任何偏差。 过程值在逼近过程中会在设定值周围振荡。 使用工艺功能 725 编程和操作手册, 05/2021 3.1.7为指定受控系统选择控制器结构 对适用的控制器结构的选择 为实现**控制结果，应选择适合于受控系统且可在特定限值范围内适应受控系统的控制器 结构。 下表概述了控制器结构与受控系统的适当组合。 受控系统控制器结构 P PD PI PID 仅具有死时间不适用不适用适用不适用 具有死时间的 PT1不适用不适用非常适用非常适用 具有死时间的 PT2 不适用有条件适用非常适用非常适用 高阶不适用不适用有条件适用非常适用 非自调节非常适用非常适用非常适用非常适用 下表概述了控制器结构与物理量的各种组合的适宜性。 物理量控制器结构 P PD PI PID 持续控制偏差无持续控制偏差 温度适用于对性能要 求较低的系统以 及 Tu /Tg < 0,1 的 比例作用受控系 统 非常适用*适用于高性能要求的控制器结构 （除了经过特殊调整的特殊控制器） 压力适用，如果不考 虑延迟时间 不适用*适用于高性能要求的控制器结构 （除了经过特殊调整的特殊控制器） 流速不适用，因为所 需的 GAIN 范围 通常过大 不适用适合，但是单独 使用积分作用控 制器通常会更好 几乎不需要 PID 控制 3.1 控制原理 使用工艺功能 726编程和操作手册, 05/2021 PID 控制 3.1 控制原理 3.1.8 PID 参数设置 参数设置的经验 控制器结构 PD/PID 设置 P PI PD PID GAIN ≈ vmax × Tu [ °C ] GAIN ≈ 1.2 × vmax × Tu [ °C ] TI ≈ 4 × Tu [ min ] GAIN ≈ 0.83 × vmax × Tu [ °C ] TD ≈ 0.25 × vmax × Tu [ min ] TM_LAG ≈ 0.5 × TD[ min ] GAIN ≈ 0.83 × vmax × Tu [ °C ] TI ≈ 2 × Tu [ min ] TD ≈ 0.4 × Tu [ min ] TM_LAG ≈ 0.5 × TD[ min ] GAIN ≈ 0.4 × vmax × Tu [ °C ] TI ≈ 2 × Tu [ min ] TD ≈ 0.4 × Tu [ min ] TM_LAG ≈ 0.5 × TD[ min ] 除了 vmax = ∆x / ∆t ，还可以使用 Xmax / Tg 。 如果控制器具有 PID 结构，则积分作用时间的设置和微分作用时间的设置通常会相互结合。 比率 TI/TD 介于 4 和 5 之间，这对于大多数受控系统都是*优的。 在 PD 控制器中，不遵守微分作用时间 TD 并不重要。 对于 PI 和 PID 控制器，如果大部分情况下选择的积分作用时间 TI 过短，则会发生控制振荡。 如果积分作用时间过长，则会降低干扰的稳定速度。 不要希望进行第一次参数设置后，控 制回路工作状态就能达到“*优”状态。 经验表明，当系统处于 Tu / Tg > 0.3 “难以控制”状 态时，进行调整是很必要的。 使用工艺功能 727 编程和操作手册, 05/2021 3.2组态软件控制器 3.2.1软件控制器概述 要组态软件控制器，需要使用包含控制算法的指令和工艺对象。软件控制器的工艺对象相当 于指令的背景 DB。控制器的组态数据保存在工艺对象中。与其它指令的背景数据块不同，工 艺对象并非存储在程序资源中，而是存储在 CPU > 工艺对象下。 工艺对象和指令 CPU库指令工艺对象说明 S7-1200 Compact PID PID_Compact V1.x PID_Compact V1.x 具有集成调节功能的通用 PID 控制器 S7-1200 PID_3Step V1.xPID_3Step V1.x对阀门进行集成调节的 PID 控制器 S7-1500 S7-1200 V4.x PID_Compact V2.x PID_Compact V2.x 具有集成调节功能的通用 PID 控制器 S7-1500 S7-1200 V4.x PID_3Step V2.xPID_3Step V2.x对阀门进行集成调节的 PID 控制器 S7-1500 ≥ V1.7 S7-1200 ≥ V4.1 PID_Temp V1.x PID_Temp V1.x具有集成调节功能的通用 PID 温度控制器 S7-1500/300/ 400 PID 基本功能CONT_C CONT_C连续控制器 S7-1500/300/ 400 CONT_S CONT_S适合具有积分行为的执行器的步进控制 器 S7-1500/300/ 400 PULSEGEN-适合具有比例行为的执行器的脉冲发生 器 S7-1500/300/ 400 TCONT_CP TCONT_CP具有脉冲发生器的连续温度控制器 S7-1500/300/ 400 TCONT_S TCONT_S适合具有积分行为的执行器的温度控制 器 S7-300/400 PID Self Tuner TUN_EC TUN_EC连续控制器的优化 S7-300/400 TUN_ES TUN_ES步进控制器的优