S7-200 能夠進行PID 控制。S7-200 CPU最多可以支持8 個PID 控制回路（8個PID 指令功能塊）。

PID 是閉環控制系統的比例－積分－微分控制算法。

PID 控制器根據設定值（給定）與被控對象的實際值（反饋）的差值，按照PID 算法計算出控制器的輸出量，控制執行機構去影響被控對象的變化。

PID 控制是負反饋閉環控制，能夠抑制系統閉環內的各種因素所引起的擾動，使反饋跟隨給定變化。

根據具體項目的控制要求，在實際應用中有可能用到其中的一部分，比如常用的是PI（比例－積分）控制，這時沒有微分控制部分。

1、PID 算法在S7-200 中的實現

PID 控制最初在模擬量控制系統中實現，隨著離散控制理論的發展，PID也在計算機化控制系統中實現。

計算機化的PID 控制算法有幾個關鍵的參數：

●Kc：Gain，增益

●Ti：積分時間常數

●Td：微分時間常數

●Ts：采樣時間

在S7-200 中PID 功能是通過PID 指令功能塊實現。通過定時（按照采樣時間）執行PID 功能塊，按照PID 運算規律，根據當時的給定、反饋、比例－積分－微分數據，計算出控制量。

PID 功能塊通過一個PID 回路表交換數據，這個表是在V 數據存儲區中的開辟，長度為36 字節。因此每個PID 功能塊在調用時需要指定兩個要素：PID控制回路號，以及控制回路表的起始地址（以VB 表示）。

由于PID 可以控制溫度、壓力等等許多對象，它們各自都是由工程量表示，因此有一種通用的數據表示方法才能被PID 功能塊識別。S7-200中的PID 功能使用占調節范圍的百分比的方法抽象地表示被控對象的數值大小。在實際工程中，這個調節范圍往往被認為與被控對象（反饋）的測量范圍（量程）一致。 PID 功能塊只接受0.0 - 1.0 之間的實數（實際上就是百分比）作為反饋、給定與控制輸出的有效數值，如果是直接使用PID 功能塊編程，必須保證數據在這個范圍之內，否則會出錯。其他如增益、采樣時間、積分時間、微分時間都是實數。

因此，必須把外圍實際的物理量與PID 功能塊需要的（或者輸出的）數據之間進行轉換。這就是所謂輸入/輸出的轉換與標準化處理。《S7-200系統手冊》上有詳細的介紹。

S7-200 的編程軟件Micro/WIN 提供了PID 指令向導，以方便地完成這些轉換/標準化處理。除此之外，PID指令也同時會被自動調用。

1.1調試PID 控制器

PID 控制的效果就是看反饋（也就是控制對象）是否跟隨設定值（給定），是否響應快速、穩定，是否能夠抑制閉環中的各種擾動而回復穩定。

要衡量PID 參數是否合適，必須能夠連續觀察反饋對于給定變化的響應曲線；而實際上PID 的參數也是通過觀察反饋波形而調試的。因此，沒有能夠觀察反饋的連續變化波形曲線的有效手段，就談不上調試PID 參數。

觀察反饋量的連續波形，可以使用帶慢掃描記憶功能的示波器（如數字示波器），波形記錄儀，或者在PC 機上做的趨勢曲線監控畫面等。

新版編程軟件STEP 7 - Micro/WIN V4.0 內置了一個PID 調試控制面板工具，具有圖形化的給定、反饋、調節器輸出波形顯示，可以用于手動調試PID 參數。對于沒有“自整定PID”功能的老版CPU，也能實現PID 手動調節。

PID 參數的取值，以及它們之間的配合，對PID 控制是否穩定具有重要的意義。這些主要參數是：

●采樣時間：

計算機必須按照一定的時間間隔對反饋進行采樣，才能進行PID 控制的計算。采樣時間就是對反饋進行采樣的間隔。短于采樣時間間隔的信號變化是不能測量到的。過短的采樣時間沒有必要，過長的采樣間隔顯然不能滿足擾動變化比較快、或者速度響應要求高的場合。

編程時指定的PID 控制器采樣時間必須與實際的采樣時間一致。S7-200中PID 的采樣時間精度用定時中斷來保證。

●增益（Gain，放大系數，比例常數）

增益與偏差（給定與反饋的差值）的乘積作為控制器輸出中的比例部分。過大的增益會造成反饋的振蕩。

●積分時間（Integral Time）

偏差值恒定時，積分時間決定了控制器輸出的變化速率。積分時間越短，偏差得到的修正越快。過短的積分時間有可能造成不穩定。 積分時間的長度相當于在階躍給定下，增益為“1”的時候，輸出的變化量與偏差值相等所需要的時間，也就是輸出變化到二倍于初始階躍偏差的時間。 如果將積分時間設為最大值，則相當于沒有積分作用。

●微分時間（Derivative Time）

偏差值發生改變時，微分作用將增加一個尖峰到輸出中，隨著時間流逝減小。微分時間越長，輸出的變化越大。微分使控制對擾動的敏感度增加，也就是偏差的變化率越大，微分控制作用越強。微分相當于對反饋變化趨勢的預測性調整。 如果將微分時間設置為0 就不起作用，控制器將作為PI 調節器工作。

1.2常見問題

1．對于某個具體的PID 控制項目，是否可能事先得知比較合適的參數？有沒有相關的經驗數據？

雖然有理論上計算PID 參數的方法，但由于閉環調節的影響因素很多而不能全部在數學上精確地描述，計算出的數值往往沒有什么實際意義。因此，除了實際調試獲得參數外，沒有什么可用的經驗參數值存在。甚至對于兩套看似一樣的系統，都可能通過實際調試得到完全不同的參數值。

2．PID控制不穩定怎么辦？如何調試PID？

閉環系統的調試，首先應當做開環測試。所謂開環，就是在PID 調節器不投入工作的時候，觀察：

●反饋通道的信號是否穩定

●輸出通道是否動作正常

可以試著給出一些比較保守的PID 參數，比如放大倍數（增益）不要太大，可以小于1，積分時間不要太短，以免引起振蕩。在這個基礎上，可以直接投入運行觀察反饋的波形變化。給出一個階躍給定，觀察系統的響應是最好的方法。

如果反饋達到給定值之后，歷經多次振蕩才能穩定或者根本不穩定，應該考慮是否增益過大、積分時間過短；如果反饋遲遲不能跟隨給定，上升速度很慢，應該考慮是否增益過小、積分時間過長……

總之，PID參數的調試是一個綜合的、互相影響的過程，實際調試過程中的多次嘗試是非常重要的步驟，也是必須的。

S7-200 的新一代產品提供了自整定的PID 細調功能。

3．沒有采用積分控制時，為何反饋達不到給定？這是必然的。因為積分控制的作用在于消除純比例調節系統固有的“靜差”。沒有積

分控制的比例控制系統中，沒有偏差就沒有輸出量，沒有輸出就不能維持反饋值與給定值相等。所以永遠不能做到沒有偏差。

4．如何實現PID 反作用調節？

參見PID 向導中的常問問題。

5．S7-200控制變頻器，在變頻器也有PID 控制功能時，應當使用誰的PID 功能？可以根據具體情況使用。一般來說，如果需要控制的變量直接與變頻器直接有關，比

如變頻水泵控制水壓等，可以優先考慮使用變頻器的PID 功能。

6、《S7-200系統手冊》上的附錄H.14“用S7-200 實現PID 控制”的例子，是否可以直接使用？《S7-200系統手冊》中的附錄H 在英文原版中并不存在。 H.14 的PID 例子是在第一代產品還不支持PID 運算指令時的產物。現在用戶可以使用PID 指令塊，或者PID Wizard（PID 向導）編輯PID 控制程序。

1.3 PID Wizard - PID 向導

Micro/WIN 提供了PID Wizard（PID 指令向導），可以幫助用戶方便地生成一個閉環控制過程的PID 算法。此向導可以完成絕大多數PID 運算的自動編程，用戶只需在主程序中調用PID 向導生成的子程序，就可以完成PID 控制任務。

PID 向導既可以生成模擬量輸出PID 控制算法，也支持開關量輸出；既支持連續自動調節，也支持手動參與控制。建議用戶使用此向導對PID編程，以避免不必要的錯誤。如果用戶不能確定中文編程界面的語義，我們建議用戶使用英文版本的Micro/WIN，以免對向導中相關概念發生誤解。

建議用戶使用較新的編程軟件版本。在新版本中的PID 向導獲得了改善。

1.4 PID 向導編程步驟

在Micro/WIN 中的命令菜單中選擇Tools > Instruction Wizard，然后在指令