S7-1200 PID控制器

時(shí)間：2021-07-06作者：上海騰希電氣技術(shù)有限公司瀏覽：118

PID功能

PID功能用于對(duì)閉環(huán)過程進(jìn)行控制。PID控制適用于溫度，壓力，流量等物理量，是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中應(yīng)用較為廣泛的一種控制方式，其原理是，對(duì)被控對(duì)象設(shè)定一個(gè)給定值，然后將實(shí)際值測(cè)量出來，并與給定值比較，將其差值送入PID控制器，PID控制器按照一定的運(yùn)算規(guī)律，計(jì)算出結(jié)果，即為輸出值，送到執(zhí)行器進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中的P,I,D指的是比例，積分，微分，是一種閉環(huán)控制算法。通過這些參數(shù)，可以使被控對(duì)象追隨給定值變化并使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定，自動(dòng)消除各種干擾對(duì)控制過程的影響。

S7-1200 PID控制器

S7-1200 CPU提供了PID控制器回路數(shù)量受到CPU的工作內(nèi)存及支持DB塊數(shù)量限制。嚴(yán)格上說并沒有限制具體數(shù)量，但實(shí)際應(yīng)用推薦客戶不要**過16路PID回路?？赏瑫r(shí)進(jìn)行回路控制，用戶可手動(dòng)調(diào)試參數(shù)，也可使用自整定功能，提供了兩種自整定方式由PID控制器自動(dòng)調(diào)試參數(shù)。另外STEP7 Basic還提供了調(diào)試面板，用戶可以直觀的了解控制器及被控對(duì)象的狀態(tài)。

PID控制器結(jié)構(gòu)

PID控制器功能主要依靠三部分實(shí)現(xiàn)，循環(huán)中斷塊，PID指令塊，工藝對(duì)象背景數(shù)據(jù)塊。用戶在調(diào)用PID指令塊時(shí)需要定義其背景數(shù)據(jù)塊，而此背景數(shù)據(jù)塊需要在工藝對(duì)象中添加，稱為工藝對(duì)象背景數(shù)據(jù)塊。PID指令塊與其相對(duì)應(yīng)的的工藝對(duì)象背景數(shù)據(jù)塊組合使用，形成完整的PID控制器。PID控制器結(jié)構(gòu)如圖1。



圖1 PID控制器結(jié)構(gòu)

循環(huán)中斷塊可按一定周期產(chǎn)生中斷，執(zhí)行其中的程序。PID指令塊定義了控制器的控制算法，隨著循環(huán)中斷塊產(chǎn)生中斷而周期性執(zhí)行，其背景數(shù)據(jù)塊用于定義輸入輸出參數(shù)，調(diào)試參數(shù)以及監(jiān)控參數(shù)。此背景數(shù)據(jù)塊并非普通數(shù)據(jù)塊，需要在目錄樹視圖的工藝對(duì)象中才能找到并定義。

S7-1200 PID_Compact 的版本說明

自軟件 TIA Protal V13 起，固件為 4.0 或較高版本的 S7-1200，可以使用 PID_Compact V2.2 指令。

S7-1200 在 V4.0 以上，TIA V13 SP1 以上，使用 S7-PLCSIM V13 SP1 可以仿真 PLC 程序，但不支持工藝功能（高速計(jì)數(shù)器、運(yùn)動(dòng)控制、PID 調(diào)節(jié)）的仿真。

PID_Compact 的版本與 CPU 和 FW 的兼容性

下表顯示了 PID_Compact 的每個(gè)版本可用于哪種 CPU：

CPU	FW	PID_Compact
S7-1200	≥ V4.x	V2.2 V1.2
S7-1200	≥ V3.x	V1.2 V1.1
S7-1200	≥ V2.x	V1.2 V1.1
S7-1200	≥ V1.x	V1.0

PID_Compact V2.x 的 CPU 處理時(shí)間和存儲(chǔ)器要求

PID_Compact V2.0 工藝對(duì)象典型 CPU 處理時(shí)間（取決于 CPU 類型）：

CPU	典型 CPU 處理時(shí)間 (PID_Compact V2.x)
CPU 1211C ≥ V4.0	300 μs
CPU 1215C ≥ V4.0	300 μs
CPU 1217C ≥ V4.0	300 μs

PID_Compact V2.0 工藝對(duì)象背景數(shù)據(jù)塊的存儲(chǔ)器要求：

分類	PID_Compact V2.x 背景數(shù)據(jù)塊的存儲(chǔ)器要求
裝載存儲(chǔ)器要求	約 12000 個(gè)字節(jié)
總工作存儲(chǔ)器要求	788 個(gè)字節(jié)
保持性工作存儲(chǔ)器要求	44 個(gè)字節(jié)

PID_Compact 不同版本的特性

在 TIA Protal 軟件中使用 PID 功能，有兩種方式選擇 PID 的指令版本。
方式一、通過在工藝對(duì)象中添加新對(duì)象，在彈出的“新增對(duì)象”對(duì)話框中，左側(cè)豎列選擇 “PID” 后，看對(duì)話框中間部分對(duì)于 “Compact PID” 版本的選擇，如圖 2 和圖 3 所示：

圖2、工藝對(duì)象-添加新對(duì)象


圖3、選擇 Compact PID 指令文件夾版本

方式二、當(dāng)程序處于編程界面時(shí)，右側(cè)指令欄中在工藝 > PID 控制 > Compact PID 指令 > 版本選擇，如圖4 和圖 5所示：

圖4、指令欄 > 工藝 > Compact PID


圖5、Compact PID 不同版本選擇

Compact PID文件夾 V5.0 和 V4.0 的區(qū)別是 PID_Temp 指令，其中 PID_Compact 指令均為 V2.2. 編寫 PID 功能時(shí)，可以使用上述方法進(jìn)行 PID 指令的版本選擇。
在硬件版本一定的情況下，建議使用對(duì)應(yīng)固件中較新版本的指令。PID Compact 指令不同版本所對(duì)應(yīng)新特性，如下表所示：

PID_Compact 版本	不同版本指令的新特性
V2.2	全面改進(jìn)對(duì)錯(cuò)誤的響應(yīng) Error 指示是否存在錯(cuò)誤處于未決狀態(tài)。如果 Error=TRUE，則此周期內(nèi)至少有一條錯(cuò)誤消息處于未決狀態(tài)。ErrorBits 顯示發(fā)生的具體錯(cuò)誤。 使用 ErrorAck 在不重啟控制器或清除積分作用的情況下確認(rèn)錯(cuò)誤和警告。切換工作模式不會(huì)清除處于非未決狀態(tài)的錯(cuò)誤。 使用 Reset 可以重啟控制器、清除積分作用，同時(shí)清除處于非未決狀態(tài)的錯(cuò)誤。 組態(tài)界面增加對(duì)錯(cuò)誤響應(yīng)的設(shè)置 可使用 SetSubstituteOutput 和 ActivateRecoverMode 來組態(tài)對(duì)錯(cuò)誤的響應(yīng)。 使用 Mode 和 ModeActivate 來切換工作模式 將 PID_Compact 作為多重背景數(shù)據(jù)塊進(jìn)行調(diào)用 啟動(dòng)特性 根據(jù)工作模式設(shè)置 ENO 如果 State=0，則 ENO=FALSE;如果 State≠0，則 ENO=TRUE。 可修改調(diào)節(jié)期間允許的設(shè)定值拐點(diǎn)（CancelTuningLevel） 輸出值限值的范圍（下限可小于 0.0） 增加積分的預(yù)分配作用 從“未激活”切換到“自動(dòng)模式”時(shí)，可使用變量 IntegralResetMode 和 OverwriteInitialOutputValue 確定積分作用的預(yù)分配。 在 Disturbance 參數(shù)中啟用擾動(dòng)變量 PID 參數(shù)的默認(rèn)值(更改權(quán)重系數(shù)) 重命名某些變量名稱
V1.2	CPU 啟動(dòng)時(shí)的手動(dòng)模式 如果 CPU 啟動(dòng)時(shí) ManualEnable = TRUE，則 PID_Compact 以手動(dòng)模式啟動(dòng)。 并非一定需要 ManualEnable 出現(xiàn)上升沿。 預(yù)調(diào)節(jié) 如果在預(yù)調(diào)節(jié)期間關(guān)閉 CPU，當(dāng)重新開啟 CPU 時(shí)預(yù)調(diào)節(jié)會(huì)再次啟動(dòng)。
V1.1	CPU 啟動(dòng)時(shí)的手動(dòng)模式 CPU 啟動(dòng)時(shí)，僅在 ManualEnable 出現(xiàn)上升沿時(shí)，PID_Compact 才切換到手動(dòng)模式。 沒有上升沿時(shí)，PID_Compact 在 ManualEnable 為 FALSE 的上一個(gè)工作模式下啟動(dòng)。 對(duì) Reset 的響應(yīng) Reset 上升沿時(shí)會(huì)復(fù)位錯(cuò)誤和警告并清除積分作用，Reset 下降沿會(huì)觸發(fā)切換到較近激活的工作模式。 過程值的默認(rèn)上限（更改為 120.0）








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• 詞條

  詞條說明

• 命令輸出

  命令輸出命令輸出的處理選項(xiàng)參數(shù)對(duì)于通過主站或主機(jī)輸出命令的站中的數(shù)據(jù)點(diǎn)，可以選擇激活以下輸出選項(xiàng)：LATCH_ON/OFF該功能將命令輸出*鎖定為值 0 或 1。注意：鎖定值僅可由新命令取消?；蛘撸撁羁捎捎脩舫绦驈?fù)位。PULSE_ON/OFF該功能評(píng)估主站命令信號(hào)（脈沖）的數(shù)量和長(zhǎng)度。數(shù)據(jù)點(diǎn)類型可為下列數(shù)據(jù)點(diǎn)類型組態(tài)輸出選項(xiàng)：ST7命令輸出 (Cmd01B_R)IECSingle comma

• 連接移植 (WinCC flexible)

  連接移植 (WinCC flexible)簡(jiǎn)介如果要移植的項(xiàng)目中使用了受支持的通信驅(qū)動(dòng)程序，則該驅(qū)動(dòng)程序也將在 WinCC 中繼續(xù)使用。通過此驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行通信的對(duì)象將按照原樣移植。不需要進(jìn)行重做工作。WinCC 并非支持 WinCC flexible 中提供的所有通信驅(qū)動(dòng)程序。如果要移植的項(xiàng)目中使用了不受支持的驅(qū)動(dòng)程序，則可能出現(xiàn)以下兩種情況：為使用的驅(qū)動(dòng)程序提供兼容的備用驅(qū)動(dòng)程序。沒有為使用的驅(qū)

• 通過遙控實(shí)現(xiàn) TeleService

  通過遙控實(shí)現(xiàn) TeleService通過遙控實(shí)現(xiàn) TeleService 的通信路徑借助通過遙控實(shí)現(xiàn)的 TeleService，工程師站與遠(yuǎn)程 S7 站之間的連接始終使用 TeleService 服務(wù)器作為中介。建立連接的請(qǐng)求由工程師站觸發(fā)，并由 TeleService 服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)。根據(jù)到工作站的可用通信路徑的不同，TeleService 服務(wù)器會(huì)通過 LAN 或喚醒 SMS 將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)至下一個(gè)工

• 顯示和隱藏表列

  顯示和隱藏表列在進(jìn)行軟件比較時(shí)，可根據(jù)需要顯示或隱藏比較表中的各列。步驟要顯示或隱藏表格的列，請(qǐng)按以下步驟操作：?jiǎn)螕袅袠?biāo)題。在快捷菜單中，選擇“顯示/隱藏”(Show/Hide) 命令。顯示可以選擇的列。要顯示列，選中該列的復(fù)選框。要隱藏列，清除選中該列的復(fù)選框。為了顯示或隱藏多個(gè)列，請(qǐng)單擊“更多”(Show/Hide)，并選中或清除“顯示/隱藏”(Show/Hide) 對(duì)話框中相應(yīng)列的復(fù)選框。結(jié)