（已结束）变频擂台第32期——变频参数调节之PID相关设置探讨 点击：1681 | 回复：18
本周擂台：变频参数调节之PID相关设置探讨
在恒压供水控制、温度控制（加热控制或降温控制，例如锅炉的温度控制、窑炉的急冷控制）、抽水流量控制、多设备同步控制等情况下，就需要用到变频器的PID参数。在这个帖子中，我们就探讨一下PID参数的设置问题。
1、对于各种不同的应用场合（可参考上述应用场合），变频器的PID相关参数有哪些？应该怎样设置比较合适？针对以上讨论，请以理论并结合实践进行说明。
2、PID相关参数的“正作用”和“反作用”是什么意思？
3、 特别探讨一下PID参数设置问题。P、I、D设置多少适宜？有经验算法吗？PID 参数可以自动整定吗？
4、针对以上要求，进行详细阐述。最好能有图片说明，如果能以某品牌变频器举例说明更佳。列举得最全的、阐述得最详细的、原创最多的，作为一等奖。
变频擂台每周一期，本期擂台的最晚结贴时间为：2011年6月12日。
奖项设置：一等奖1名：50MP，二等奖5名：10MP，三等奖10名：30积分。
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PID控制器参数整定的一般方法：
PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：
一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。
二是工程整定方法。它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。
现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下：
(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；
(2)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；
(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。
PID参数的设定：是靠经验及工艺的熟悉，参考测量值跟踪与设定值曲线，从而调整P\I\D的大小。
比例I/微分D=2，具体值可根据仪表定，再调整比例带P，P过头，到达稳定的时间长，P太短，会震荡，永远也打不到设定要求。
PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中P.I.D参数经验数据以下可参照：
温度T：P=20~60%，T=180~600s，D=3-180s；
压力P： P=30~70%，T=24~180s；
液位L： P=20~80%，T=60~300s；
流量L： P=40~100%，T=6~60s。
PID功能块在梯形图（程序）中应当注意的问题：
1、最好采用PID向导生成PID功能块；
2、PID功能块的使能控制只能采用SM0.0或任何1个存储器的常开触点并联该存储器的常闭触点这样的永不断开的触点！
以西门子变频器在恒压供水中PID的应用及控制方式：
PID控制器参数选择的方法很多，例如试凑法、临界比例度法、扩充临界比例度法等。但是，对于PID控制而言，参数的选择始终是一件非常烦杂的工作，需要经过不断的调整才能得到较为满意的控制效果。依据经验，一般PID参数确定的步骤如下(1) 确定比例系数Kp确定比例系数Kp时，首先去掉PID的积分项和微分项，可以令Ti=0、Td=0，使之成为纯比例调节。输入设定为系统允许输出最大值的60％～70％，比例系数Kp由0开始逐渐增大，直至系统出现振荡；再反过来，从此时的比例系数Kp逐渐减小，直至系统振荡消失。记录此时的比例系数Kp，设定PID的比例系数Kp为当前值的60％～70％。
(2) 确定积分时间常数Ti
比例系数Kp确定之后，设定一个较大的积分时间常数Ti，然后逐渐减小Ti，直至系统出现振荡，然后再反过来，逐渐增大Ti，直至系统振荡消失。记录此时的Ti，设定PID的积分时间常数Ti为当前值的150％～180％。
(3) 确定微分时间常数Td
微分时间常数Td一般不用设定，为0即可，此时PID调节转换为PI调节。如果需要设定，则与确定Kp的方法相同，取不振荡时其值的30％。
(4) 系统空载、带载联调
对PID参数进行微调，直到满足性能要求。
我厂供水系统变频恒压供水主要采用恒压变流量的供水方式。变频恒压供水的基本原理:以压力传感器和变频器组成闭环系统，根据系统管网的压力来调节电机的转速，实现高峰用水压恒定，和低峰时的变频的休眠功能，得到恒压供水和节能的目的。
西门子MICROMASTER430变频器的内置PID功能，利用装在水泵附近的主出水管上的压力传感器，感受到的压力转化为4-20mA电信号作为反馈信号。根据宾馆的层高设定压力值作为给定值，变频器内置调节器作为压力调节器，调节器将来自压力传感器的压力反馈信号与出口压力给定值比较运算，其结果作为频率指令输送给变频器，调节水泵的转速使出口压保持一定。即当用水量增加，水压降低时，调节器使变频器输出频率增加，电机拖动水泵加速，水压增大；反之，当用水量减少，水压上升，调节器使变频器输出频率减少，电机拖动水泵减速，水压减小。由于压力传感器是两线传感器在接线必须采用正确的接线方式，将变频器的+24V控制电源连接到传感器的+端， 传感器的-连接到PID的+输入，同时还必须将PID的-端连接到变频器控制电源的0V端。把传感器送回的电流信号送入到变频器的模拟量输入2作为反馈值，根据设定的压力值为0.35MPa,对应输出频率为35Hz，对应反馈电流15.2mA.PID闭环控制功能的具体参数设置：PID主设定值P2253可选择的源有以下几种，模拟输入、固定PID设定值、已激活的PID设定值，在本系统中采用固定给定值。PID反馈值P2264可选择的源为模拟输入1或模拟输入2在系统中采用模拟输入2，系统的PID参数设定如下：
P0701=99 P2200=722.0 P2016=1 P2201=70% P2253=2224 设定主给定值固定值为35Hz。
P2264=755.1设定反馈值为模拟量输入2。
上述参数设定好以后，设定P2200=1，使能PID功能，设定P2250=1进行PID自整定，整定完成后，采用了整定后的积分和比例参数基本满足了系统的工艺要求。
PID调试的注意事项：使能PID功能后系统的加减速时间为P2257、P2258的设定值，而不是原来的P1120、P1121。使能PID功能后PID的限幅值的上升、下降时间P22936必须根据系统要求进行设定,否则变频器将报故障F0002。为提高系统的抗干扰能力,要求根据现场的实际情况,对反馈值进行滤波环节处理，在本系统中因为主给定设定值采用固定给定，所以对主给定设定值不必进行滤波环节处理。 在PID控制过程中，当反馈信号大于主设定频率时，系统偏差（ΔP）为负，此时电动机的频率逐渐降低，但仍在不停运转，在系统偏差不断调节的同时，系统不断消耗电能。为了实现节能，西门子对MM430变频器设计了节能控制功能。出发点如下：当电机的频率降低到某一比较频率（P2390）时，激活节能定时器（P2391），当定时时间到期时，按斜坡下降时间停车，即输出功率为零，在无输出的情况下，系统偏差会迅速从负到正变化，当偏差超过某一设定值（P2392）时，再起动电机，当电机频率按斜坡上升时间升到某一值时（此值稍大于P2390设定频率），投入PID，使系统恢复正常控制。
参数的设定方法： P2390要低于PID主设定值所对应频率一定幅度，以保证系统实现正常的PID控制，如果P2390太小，节能又不易投入，在本系统中设定2390=20Hz，P2391定时器时间的设定要依据系统的响应速度，如果系统响应时间快，则P2391应设定较小的值。在本系统中，P2391= 900秒，P2292=0.5。
设定参数的注意事项：系统的节能功能投入后，PID功能则解除，所以系统的加减速时间P1120、P1121必须根据需要进行设定，最高、最低频率必须设定。
引用电仪人生 的回复内容：
一般PID参数确定的步骤如下：
(1) 确定比例系数Kp
1)确定比例系数Kp时，首先去掉PID的积分项和微分项，可以令Ti=0、Td=0，使之成为纯比例调节;
2)输入设定为系统允许输出最大值的60％～70％，比例系数Kp由0开始逐渐增大，直至系统出现振荡；
3)再反过来，从此时的比例系数Kp逐渐减小，直至系统振荡消失;
4)记录此时的比例系数Kp，设定PID的比例系数Kp为当前值的60％～70％。
(2) 确定积分时间常数Ti
1)比例系数Kp确定之后，设定一个较大的积分时间常数Ti;
2)然后逐渐减小Ti，直至系统出现振荡;
3)然后再反过来，逐渐增大Ti，直至系统振荡消失;
4)记录此时的Ti，设定PID的积分时间常数Ti为当前值的150％～180％。
(3) 确定微分时间常数Td
1)微分时间常数Td一般不用设定，为0即可，此时PID调节转换为PI调节。
2)如果需要设定，则与确定Kp的方法相同，取不振荡时其值的30％。
(4) 系统空载、带载联调：
对PID参数进行微调，直到满足性能要求。
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