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在介紹西門子S7-300中PID(FB41)程序塊之前，我們先來了解什么是PID控制：

PID控制是一種廣泛使用的控制算法，用于調節系統的輸出以匹配所需的輸入。它基于系統的當前誤差（比例）、過去的誤差累積（積分）以及誤差的變化率（微分）來計算控制輸出。

FB41塊有許多輸入參數，你需要根據應用需求進行配置。這些參數包括設定值（SP）、過程變量（PV）、比例系數（P）、積分時間（I）、微分時間（D）等。

設定值（SP）：這是你希望系統達到的目標值。

過程變量（PV）：這是系統的當前實際值。你需要使用傳感器或其他測量設備來獲取這個值。

比例系數（P）：這個參數決定了控制輸出對誤差的敏感程度。增加P值會使系統更快地響應誤差，但也可能導致系統振蕩。

積分時間（I）：積分項用于消除系統的穩態誤差。I值越大，系統對過去誤差的累積越敏感，但也可能導致系統響應變慢。

微分時間（D）：微分項用于預測系統未來的行為。D值越大，系統對誤差變化率的敏感程度越高，這有助于在誤差變化之前進行預調節。

FB41塊所有輸入參數的說明：

COM_RST：布爾值，用于重新啟動PID。當此標志位為真時，PID將執行重啟動功能，并將內部參數復位至默認值。這通常在系統重新啟動時執行一個掃描周期，或在PID進入飽和狀態需要退出時使用。

MAN_ON：布爾值，表示手動模式開啟。當此標志位為真時，PID功能塊將直接將MAN的值輸出到LMN。這是PID的手動/自動切換位。

PEPER_ON：布爾值，用于啟用過程變量外圍值。由于PID可以直接使用過程變量PIW（不推薦）或使用PIW規格化后的值（常用），此標志位通常為假。

P_SEL：布爾值，用于選擇比例控制是否有效。當此標志位為真時，P（比例）控制被選中。

I_SEL：布爾值，用于選擇積分控制是否有效。當此標志位為真時，I（積分）控制被選中。

INT_HOLD：布爾值，用于積分保持功能，但通常不建議進行設置。

I_ITL_ON：布爾值，用于啟用積分初值。當此標志位為真時，將使用I-ITLVAL變量作為積分初值。這通常在PID功能的積分值增長緩慢或系統響應不夠時使用。

D_SEL：布爾值，用于選擇微分控制是否有效。但在一般的控制系統中，微分控制并不常用。

CYCLE：時間值，表示PID的采樣周期，通常設為200毫秒。

SP_INT：實數，表示PID的設定值。

PV_IN：實數，表示PID的反饋值，也稱為過程變量。

PV_PER：無符號整數，表示未經規格化的反饋值，當PEPER_ON為真時有效（不推薦使用）。

MAN：實數，表示手動值，當MAN_ON為真時有效。

GAIN：實數，表示比例增益。

TI：時間值，表示積分時間。

TD：時間值，表示微分時間。

TM_LAG：時間值，與微分控制相關，但具體作用未知且未使用過。

DEADB_W：實數，表示死區寬度。當輸出在平衡點附近微小幅度振蕩時，可以考慮使用死區來降低靈敏度。

LMN_HLM：實數，表示PID的上限，通常為。

LMN_LLM：實數，表示PID的下限。通常為0%，但在需要雙極性調節時，需設置為-（如正負10V輸出時）。

PV_FAC：實數，表示過程變量的比例因子。

PV_OFF：實數，表示過程變量的偏置值（OFFSET）。

LMN_FAC：實數，表示PID輸出值的比例因子。

LMN_OFF：實數，表示PID輸出值的偏置值（OFFSET）。

I_ITLVAL：實數，表示PID的積分初值，當I_ITL_ON為真時有效。

DISV：實數，表示允許的擾動量，通常在前饋控制中使用，但一般不設置。

部分輸出參數的說明：

LMN：實數，表示PID的輸出值。

LMN_P：實數，表示PID輸出中P（比例）的分量，可用于調試過程中觀察效果。

LMN_I：實數，表示PID輸出中I（積分）的分量，可用于調試過程中觀察效果。

LMN_D：實數，表示PID輸出中D（微分）的分量，可用于調試過程中觀察效果。

規格化的概念：

PID參數中重要的變量，如設定值、反饋值和輸出值，都是使用0.0到1.0之間的實數表示。然而，在實際應用中，這些變量通常來自模擬輸入或用于控制模擬輸出。因此，需要將模擬輸出轉換為0.0到1.0的數據，或將0.0到1.0的數據轉換為模擬輸出，這個過程被稱為規格化。

規格化的方法：

對于輸入和反饋，執行以下操作：變量 * 100 / 27648，然后將結果傳送到PV_IN和SP_INT。對于輸出變量，執行以下操作：LMN * 27648 / 100，然后將結果取整并傳送給PQW。

PID的調整方法：通常不使用微分控制（D），除非在一些大功率加熱控制等具有較大慣性的系統中。在大多數情況下，僅使用比例（P）和積分（I）即可滿足需求。

一般先使積分時間（I）等于0，然后逐漸增加比例增益（P），直到系統出現等幅振蕩。記下此時的振蕩周期，然后將積分時間（I）設置為振蕩周期的0.48倍，這樣可以滿足大多數的應用需求。