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西门子可编程控制器实验与指导实验四
实验十六比例积分微分（PID）回路指令实验
一、实验目的1掌握（PID）回路指令的设置。2熟悉和了解（PID）回路指令在PLC中的使用。二、实验内容PID回路控制指令（PID）根据输入和表（TBL）中的配置信息，对相应的LOOP执行PID回路计算。使ENO0的错误条件：1HSM11（溢出）2H0006（间接寻址）受影响的特殊存储器位：1HSM11（溢出）PID回路指令（包含比例、积分、微分回路）可以用来进行PID运算。但是，可以进行这种PID运算的前提条件是逻辑堆栈栈顶（TOS）值必须为1。该指令有两个操作数：TBL和LOOP。其中TBL是回路表的起始地址；LOOP是回路号，可以是0到7的整数。在程序中最多可以用8条PID指令。如果两个或两个以上的PID指令用了同一个回路号，那么即使这些指令的回路表不同，这些PID运算之间也会相互干涉，产生不可预料的结果。回路表包含9个参数，用来控制和监视PID运算。这些参数分别是过程变量当前值（PV
），过程变量前值（PV
1），给定值（SP
），输出值（M
），增益（Kc），采样时间（Ts），积分时间（TI），微分时间（TD）和积分项前值（MX）。为了让PID运算以预想的采样频率工作，PID指令必须用在定时发生的中断程序中，或者用在主程序中被定时器所控制以一定频率执行。采样时间必须通过回路表输入到PID运算中。理解PID算法PID控制器调节输出，保证偏差（e）为零，使系统达到稳定状态，偏差（e）是给定值（SP）和过程变量（PV）的差。PID控制的原理基于下面的算式；输出M（t）是比例项、积分项和微分项的函数。输出比例项积分项微分项
为了能让数字计算机处理这个控制算式，连续算式必须离散化为周期采样偏差算式，才能用来计算输出值。数字计算机处理的算式如下：
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从这个公式可以看出，积分项是从第1个采样周期到当前采样周期所有误差项的函数，微分项是当前采样和前一次采样的函数，比例项仅是当前采样的函数。在数字计算机中，不保存所有的误差项，实际上也不必要。由于计算机从第一次采样开始，每有一个偏差采样值必须计算一次输出值，只需要保存偏差前值和积分项前值。作为数字计算机解决的重复性的结果，可以得到在任何采样时刻必须计算的方程的一个简化算式。简化算式是：
CPU实际使用以上简化算式的改进形式计算PID输出。这个改进型算式是：
1理解PID方程的比例项比例项MP是增益（KC）和偏差（e）的乘积。其中KC决定输出对偏差的灵敏度，偏差r