關(guān)于PID調(diào)節(jié)

PID調(diào)節(jié)，也叫比例積分微分調(diào)節(jié)，作為化工類，電廠，水廠，.常用的，萬能的調(diào)節(jié)方式，在生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，本節(jié)咱們就聊聊我對(duì)PID的理解，理論水平限制，可能理解會(huì)有偏差，技術(shù)交流，拋磚引玉，如果對(duì)各位看官稍微有所幫助，就.好了。

先舉一個(gè)例子，我給某廠配過1個(gè)箱子，高*寬*深=400*300*200，鋼板噴塑，正中安裝了1塊PID數(shù)字式單回路調(diào)節(jié)儀（昌輝），該控制回路的基本結(jié)構(gòu)是：1個(gè)反應(yīng)釜，有攪拌，反應(yīng)釜上部安裝了1支1.5米插入式Pt100鉑電阻，反應(yīng)釜下部夾套進(jìn)口蒸汽管道，安裝了1個(gè)DN50的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，220VAC供電4-20mA輸入輸出。思路是：控制反應(yīng)釜的溫度在90℃，要求上下波動(dòng)不超過5°，也就是說，控制指標(biāo)在85-95℃之間變化。這就是1套典型的PID單回路調(diào)節(jié)的例子，很常規(guī)。接到訂單，不敢耽誤，配好了就給他們廠子送過去了，由他們自己的工人安箱子，我來接線。領(lǐng)導(dǎo)就這么安排的，我也就這么執(zhí)行的。到了現(xiàn)場才發(fā)現(xiàn)，墻上還有1個(gè)箱子，和我做的差不多模樣的1個(gè)箱子，也是新的，也安裝有1臺(tái)調(diào)節(jié)儀，工人正在拆除。這就有點(diǎn)不太明白了？啥神操作，一樣都是PID調(diào)節(jié)儀，買東家拆西家？我問工人咋回事，工人說，“這個(gè)不行，控制不了”。和我沒關(guān)系的事，我也就不多問了。安裝完后，上電，進(jìn)料，開攪拌，開蒸汽，控制效果還行吧，大約88℃----93℃之間變化。那天在現(xiàn)場待了一下午，后來領(lǐng)導(dǎo)過來看了，很滿意。該單回路PID調(diào)節(jié)儀，到現(xiàn)在也還在正常使用，對(duì)生產(chǎn)挺重要的。

被拆下的，別家供貨的那臺(tái)調(diào)節(jié)儀為啥會(huì)不行，我分析如下：

其實(shí)被拆下的那個(gè)調(diào)節(jié)儀可不一定就不行，我倒沒仔細(xì)看品牌，但是名字就叫單回路PID調(diào)節(jié)儀，是有PID調(diào)節(jié)功能的，正常情況下，應(yīng)該行，但是為啥就不行呢，被拆了呢，原因如下：

1、我供貨的PID調(diào)節(jié)儀經(jīng)過了我的設(shè)置，投產(chǎn)時(shí)人在現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)效，PID的值被正確的設(shè)置了，被拆下的PID調(diào)節(jié)儀沒有進(jìn)行這些設(shè)置，還是默認(rèn)值；

2、我供貨的箱子正面我貼上了操作說明，用大白話寫清楚了：上窗口顯示的是什么，下窗口顯示的是什么，怎么修改設(shè)定值，哪個(gè)鍵+哪個(gè)鍵組合來切換手自動(dòng)，手動(dòng)下如何操作調(diào)節(jié)閥等，操作工一看就明白，而被拆下的箱子沒有此操作說明；

3、調(diào)試完畢，把內(nèi)部的參數(shù)值也記錄到操作說明里，以備后期更換PID調(diào)節(jié)儀之后，參數(shù)不會(huì)丟失，說明書也放到箱子里。

就這么簡單，這些個(gè)細(xì)節(jié)做好了，設(shè)備就能正常投入使用，不然的話，來個(gè)新表直接裝上直接投運(yùn)，肯定不行，領(lǐng)導(dǎo)一惱火，給拆了，真是細(xì)節(jié)決定成敗。

接下來進(jìn)入正題，講講我對(duì)PID的解釋：

上面的溫度自控為例：先講有關(guān)的參數(shù)：

測量值PV：溫度信號(hào)是測量值；

輸出值SV：調(diào)節(jié)儀輸出給調(diào)節(jié)閥的4-20mA是輸出值；

給定值SP：是調(diào)節(jié)儀內(nèi)部設(shè)定的值，也叫我們的期望值，比如我們想把物料穩(wěn)定在多少度；

偏差和正反作用：測量值和給定值之間的差叫做偏差，測量值大于給定值就是正偏差，反之就是負(fù)偏差，測量值越大，輸出增加，叫做正作用，就是說，溫度越高，閥門開的越大，就是正作用。上面的例子，很明顯，需要設(shè)置成反作用的調(diào)節(jié)器。

所謂的PID，就是PV-SV-SP這3個(gè)值的運(yùn)算關(guān)系，從容易理解的角度，我們把這3個(gè)值都按百分比表示，就是都是0---100（%）。

另外，PID的單位是：比例P的單位是百分之幾（%），積分I的單位是S（秒），微分D的單位也是S（秒）。

動(dòng)作過程描述如下：（自動(dòng)狀態(tài)下），假設(shè)，給定值50%不動(dòng)，測量值50%的時(shí)候，輸出如果也是50%沒動(dòng)，這種狀態(tài)下.易于觀察：

1、比例P的含義：比例如果設(shè)置成100，就是說偏差和輸出是1比1的關(guān)系，那么，純比例的作用是：溫度升高10%，變成60了，正作用下，輸出也變成60，溫度縮回50，輸出也縮回50，溫度變成40了，輸出也變成40，溫度回到50了，輸出也回到50。反作用下，溫度升高，輸出減小，和正作用是反的；比例變化的時(shí)間是極短的，偏差產(chǎn)生多快，比例作用引發(fā)的輸出變化就發(fā)生多快，完后，如果偏差不繼續(xù)變化的話，由比例作用引發(fā)的輸出就不變化，針對(duì)1個(gè)偏差，比例就發(fā)生一次；

2、積分I的含義：偏差發(fā)生后，極短的時(shí)間內(nèi)比例作用變化完畢，這時(shí)候看輸出，是繼續(xù)在緩慢增加的，這就是積分在起作用，積分的定義是：假設(shè)積分設(shè)定值是1分鐘的話，那么，如果溫度從50變成60，正作用下，比例的任務(wù)是使輸出從50變成60，比例完事，積分繼續(xù)推動(dòng)調(diào)節(jié)器的輸出增大，1分鐘后，輸出變成70，再1分鐘，增大到80，就是說：偏差出現(xiàn)，0分鐘內(nèi)發(fā)生1個(gè)比例10，1分鐘后，再來一個(gè)10，再1分鐘，再一個(gè)10，只要溫度不下降，就一直增加到.大；

3、微分D：上面的例子下，微分設(shè)定成10秒，如果溫度從50瞬間變成60，那么，還是比例先行，調(diào)節(jié)器輸出瞬間變成60，微分作用是：比例作用下輸出瞬間變成60后，微分再瞬間把輸出推到70，然后，用10秒時(shí)間，回到60，本次偏差引發(fā)的，10秒的微分作用就結(jié)束了，打個(gè)提前量；

4、實(shí)際上，以上定義是混合在一塊發(fā)生作用的，，也不是只發(fā)生一次，而是連續(xù)不停的變化，偏差也不是瞬間就變化10，而是一點(diǎn)一點(diǎn)的變化，這么說似乎抓不住頭腦，我在實(shí)際工作中是這么處理的，首先是方向，就是正作用還是反作用必須設(shè)定對(duì)，比如說，溫度升高，進(jìn)蒸汽的管道，得關(guān)閥門，反作用，這個(gè)必須得對(duì)。其次，觀察看輸出，比例積分先預(yù)設(shè)個(gè)看著可能合適的值，不行再改，微分先設(shè)定成0（0是不起作用），打手動(dòng)，輸出調(diào)到50，設(shè)定值和測量值相差10%即可，打到自動(dòng)，如果輸出瞬間跑到60附近，這時(shí)候比例值就是100附近，就行，然后輸出以肉眼可見的速度，緩慢從60繼續(xù)向上跑去，這就準(zhǔn)可以了，微分一般不用加就。更改設(shè)定積分值的依據(jù)是：比例作用過后，可別一點(diǎn)也看不出來跑，也別1秒都用不了就跑到頭，這樣的積分值肯定不行，另外，不同的調(diào)節(jié)器，PID的單位好像不同，比如：西門子PLC自帶的調(diào)節(jié)器，比例值是0.02就可以了，積分值有時(shí)候是5，數(shù)顯表的數(shù)值又不一樣，差距還很大，所以我寫這篇文章，重點(diǎn)是要看測試結(jié)果，不在意數(shù)值，因?yàn)樯�產(chǎn)商開發(fā)商不一樣，PID值的單位不一樣，數(shù)值就差異很大。焦點(diǎn)是：比例和積分的設(shè)定，都調(diào)好了的結(jié)果應(yīng)該是：手動(dòng)把輸出調(diào)到50%，給定值放到測量值附近，一打自動(dòng)，輸出在比例作用下瞬間先跑個(gè)合適的距離，然后積分作用再以肉眼可見的速度繼續(xù)跑，跑的方向必須對(duì)，就行了。

以上例子是數(shù)顯調(diào)節(jié)儀，其實(shí)DCS或者PLC也是一樣的，這些調(diào)試PID的工作一樣也少不了，我做的PLC程序里的PID調(diào)節(jié)，在調(diào)試結(jié)束后，還會(huì)把調(diào)試完好了的PID參數(shù)寫到數(shù)據(jù)塊的默認(rèn)值里去，以免程序下裝，PID的合適的參數(shù)丟失，可能會(huì)影響生產(chǎn)，就不好了。