恒压供水 PID 完整实操教程（通用逻辑，三菱 FX3U / 台达 / 西门子 200/AB 通用）

一、控制逻辑原理

管网压力传感器 4–20mA → PLC 模拟量 AI 采集实际水压；触摸屏 / 电位器设定目标压力；PLC 内置 PID 自动运算，输出4–20mA AO 给变频器，调节水泵转速：

1. 实际压力＜设定压力 → PID 输出增大 → 变频器升速 → 水压上升

2. 实际压力＞设定压力 → PID 输出减小 → 变频器降速 → 水压下降

3. 压力稳定时，PID 输出小幅微调，稳压恒定

二、硬件组成

1. PLC（带 AI 模拟输入、AO 模拟输出）

2. 压力变送器 0–1.6MPa / 0–1.0MPa（4–20mA）

3. 供水专用变频器

4. 24V 直流电源、屏蔽信号线

5. 触摸屏（输入目标压力、显示实际压力）

三、模拟量标度换算（必做）

变送器标准：4mA=0MPa，20mA = 满量程（例 1.0MPa）PLC 模拟量寄存器原始值：4mA 对应数字量 = 6400；20mA 对应数字量 = 32000

换算公式

实际压力 MPa = (AI 原始值 − 6400) ÷ (32000 − 6400) × 量程例：量程 1.0MPa实际压力 = (AI 值−6400) ÷ 25600 × 1.0

PID 设定值（目标压力）也要换算成同等数字量（0~25600 区间），才能和反馈做差值运算。

四、PID 三大核心参数（P 比例、I 积分、D 微分）

1. P 比例增益（快速响应）

作用：压力偏差越大，输出调节幅度越大

• P 太小：调节慢、水压持续波动、稳压差

• P 太大：水压震荡、高低反复跳动、频繁加减速供水推荐初始值：30~80

2. I 积分（消除静态压差）

作用：长期存在压差时，缓慢累积修正，保证稳态无压差

• I 时间越长，积分作用越弱；I 越小积分越强

• I 过大：水压稳不住，持续上下漂；I 过小：系统震荡供水推荐初始：10~30 秒

3. D 微分（抑制波动，缓冲冲击）

作用：抑制压力突变（用水高峰、突然关水），防止超调恒压供水微分一般很小或直接 0；管网长、冲击大设 1~5。

供水通用初始参数（直接上机）

P=50，I=20s，D=0

五、两种主流 PLC PID 使用步骤

方案 1：三菱 FX3U PID 指令（最常用）

1. PID 寄存器分配（固定占用 29 个连续 D 寄存器）

D0：设定目标压力（换算后数字量）D1：当前反馈压力（AI 采集换算后数字量）D2：PID 输出上限（32000 对应 50Hz）D3：PID 输出下限（6400 对应 0Hz）D4：比例 PD5：积分 I（单位 ms，20s=20000）D6：微分 DD7：PID 输出（给到 AO 模拟量寄存器）

2. 指令格式

PID D0 D1 D7 D100D100 起始为 PID 专用缓存区

3. 完整流程逻辑

1. M8002 上电初始化 PID 参数 P/I/D、上下限；

2. AI 模块采集压力变送器数值，换算为实际压力反馈 D1；

3. 触摸屏输入目标压力，换算为 D0；

4. 每个扫描周期执行 PID 指令，自动算出输出 D7；

5. D7 送入 AO 通道，输出 4–20mA 控制变频器频率；

6. 加保护：压力过低 / 过高报警、休眠唤醒、多泵轮换。

方案 2：西门子 S7-200 PIDE 闭环 PID

1. 回路表建立，填入设定值 SP、过程反馈 PV；

2. 设定增益、积分时间、微分时间；

3. 输出映射 0~32000 对应 4–20mA；

4. 启用积分防饱和，避免启停超压。

六、变频器配套设置（关键，否则 PID 效果差）

1. 频率给定源：模拟量 4–20mA 输入

2. 模拟量滤波时间 0.2~0.5s，抑制压力杂波抖动

3. 加减速时间加长（5~15s），避免水泵频繁快速启停冲击管网

4. 下限频率 5–10Hz：防止低频干磨、水泵空转

5. 开启睡眠功能：压力达标、低频延时停机，用水自动唤醒

七、恒压供水专用功能优化（现场必备）

1. 积分限幅 / 防积分饱和

夜间用水量极小，积分持续累积，再次用水时压力瞬间冲高、超压。处理：PID 内部开启输出限幅，限制最大最小输出，锁住积分累积上限。

2. 休眠唤醒

管网压力稳定、低频运行超过设定时间，变频器休眠停机；压力低于下限唤醒水泵，省电。

3. 多泵循环恒压（一用一备 / 多泵）

单泵达到 50Hz 满频压力仍不足 → 启动第二台工频泵；压力回落，逐步切除工频泵，变频泵持续稳压。

4. 高低压报警

压力低于 0.2MPa 缺水报警；高于 1.0MPa 超压停机保护管道。

八、PID 调试步骤（循序渐进，不震荡）

1. 先设 D=0，I 放大（30s），P 取小值 30缓慢观察压力变化，保证无大幅震荡；

2. 逐步加大 P，加快响应，直到轻微波动，再回调 10%；

3. 减小 I 积分时间，消除稳态压差；

4. 用水冲击压力大幅波动时，微量增加 D；

故障现象对应调整

1. 压力来回震荡、高低跳动 → 减小 P、加大 I、加 D

2. 调节很慢，水压跟不上用水 → 加大 P、减小 I

3. 稳态始终达不到设定压力（存在固定压差）→ 减小积分时间 I

4. 关水瞬间超压很高 → 增大 D、加长变频器减速时间

九、常见踩坑点

1. 压力变送器信号线和变频器动力线同槽，数值跳变，PID 持续乱调；必须屏蔽线、分开布线；

2. 设定压力和反馈压力未做统一标度，数字量区间不一致，PID 完全失效；

3. PID 输出未设置上下限，变频器出现负频率或超 50Hz；

4. 积分时间过小，夜间稳压持续震荡；

5. 变频器加减速太短，水泵转速突变造成管网压力冲击；

6. 未共地：变送器 24V、PLC 0V、变频器模拟地三点短接，否则模拟量漂移。