PID Compact V2 組態(tài)

時(shí)間：2021-07-06作者：上海騰希電氣技術(shù)有限公司瀏覽：206

S7-1200 PID Compact V2 組態(tài)步驟

使用 PID 功能，必須先添加循環(huán)中斷，需要在循環(huán)中斷中添加 PID_Compact 指令。在循環(huán)中斷的屬性中，可以修改其循環(huán)時(shí)間。

圖1.添加循環(huán)中斷后在屬性界面修改其循環(huán)時(shí)間

因?yàn)槌绦驁?zhí)行的掃描周期不相同，一定要在循環(huán)中斷里調(diào)用 PID 指令。
注意：為保證以恒定的采樣時(shí)間間隔執(zhí)行 PID 指令，必須在循環(huán) OB 中調(diào)用。

在“指令 > 工藝 > PID 控制 > Compact PID（注意版本選擇） > PID_Compact”下，將 PID_Compact 指令添加至循環(huán)中斷。

圖2.在循環(huán)中斷中添加 PID_Compact 指令

當(dāng)添加完 PID_Compact 指令后，在項(xiàng)目樹(shù) > 工藝對(duì)象文件夾中，會(huì)自動(dòng)關(guān)聯(lián)出 PID_Compact_x[DBx]，包含其組態(tài)界面和調(diào)試功能。

圖3.工藝對(duì)象中關(guān)聯(lián)生成 PID_Compact

使用 PID 控制器前，需要對(duì)其進(jìn)行組態(tài)設(shè)置，分為基本設(shè)置、過(guò)程值設(shè)置、**設(shè)置等部分。

圖4.PID_Compact 組態(tài)界面

基本設(shè)置

1、基本設(shè)置--控制器類(lèi)型
a. 為設(shè)定值、過(guò)程值和擾動(dòng)變量選擇物理量和測(cè)量單位。
b. 正作用：隨著 PID 控制器的偏差增大，輸出值增大。 反作用：隨著PID控制器的偏差增大，輸出值減小。PID_Compact 反作用時(shí)，可以勾選“反轉(zhuǎn)控制邏輯”；或者用負(fù)比例增益。
c. 要在 CPU 重啟后切換到“模式”(Mode) 參數(shù)中保存的工作模式，請(qǐng)勾選“在 CPU 重啟后激活模式”。

圖5. PID_Compact > 基本設(shè)置 > 控制器類(lèi)型

2、基本設(shè)置--定義 Input/Output 參數(shù)
定義 PID 過(guò)程值和輸出值的內(nèi)容，選擇 PID_Compact 輸入、輸出變量的引腳和數(shù)據(jù)類(lèi)型。

圖6. PID_Compact > 基本設(shè)置 > 定義 Input/Output

過(guò)程值設(shè)置

1、過(guò)程值設(shè)置--過(guò)程值限值
必須滿(mǎn)足過(guò)程值下限<過(guò)程值上限。如果過(guò)程值**出限值，就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤 (ErrorBits = 0001h)。

圖7. 設(shè)置過(guò)程值限值

2、過(guò)程值設(shè)置--過(guò)程值標(biāo)定
a. 當(dāng)且僅當(dāng)在 Input/Output 中輸入選擇為 “Input_PER” 時(shí)，才可組態(tài)過(guò)程值標(biāo)定。
b. 如果過(guò)程值與模擬量輸入值成正比，則將使用上下限值對(duì)來(lái)標(biāo)定 Input_PER。
c. 必須滿(mǎn)足范圍的下限<上限。
 
圖8. 進(jìn)行過(guò)程值標(biāo)定

**設(shè)置

1、**設(shè)置--過(guò)程值監(jiān)視
a. 過(guò)程值的監(jiān)視限值范圍需要在過(guò)程值限值范圍之內(nèi)。
b. 過(guò)程值**過(guò)監(jiān)視限值，會(huì)輸出警告。過(guò)程值**過(guò)過(guò)程值限值，PID輸出報(bào)錯(cuò)，切換工作模式。

圖9.設(shè)置過(guò)程監(jiān)控值設(shè)置，與過(guò)程值限對(duì)比

2、**設(shè)置-- PWM 限制
輸出參數(shù) Output 中的值被轉(zhuǎn)換為一個(gè)脈沖序列，該序列通過(guò)脈寬調(diào)制在輸出參數(shù) Output_PWM 中輸出。在 PID 算法采樣時(shí)間內(nèi)計(jì)算 Output，在采樣時(shí)間 PID_Compact 內(nèi)輸出 Output_PWM。

圖10.PID_Compact 的 PWM 輸出原理

a. 為較大程度地減小工作頻率并節(jié)省執(zhí)行器，可延長(zhǎng)較短開(kāi)/關(guān)時(shí)間。
b. 如果要使用 “Output” 或 “Output_PER”，則必須分別為較短開(kāi)關(guān)時(shí)間組態(tài)值 0.0。
c. 脈沖或中斷時(shí)間永遠(yuǎn)不會(huì)小于較短開(kāi)關(guān)時(shí)間。例如，在當(dāng)前 PID 算法采樣周期中，如果輸出小于較短接通時(shí)間將不輸出脈沖，如果輸出大于（PID 算法采樣時(shí)間-較短關(guān)閉時(shí)間） 則整個(gè)周期輸出高電平。
d. 在當(dāng)前 PID 算法采樣周期中，因小于較短接通時(shí)間未能輸出脈沖的，會(huì)在下一個(gè) PID 算法采樣周期中累加和補(bǔ)償由此引起的誤差。
較短開(kāi)/關(guān)時(shí)間只影響輸出參數(shù) Output_PWM，不用于 CPU 中集成的任何脈沖發(fā)生器。

示例：PID_Compact 采樣時(shí)間=100ms；PID 算法采樣時(shí)間=1000ms；較短開(kāi)啟時(shí)間=200 ms（即已組態(tài)的較小接通脈沖為 PID_Compact 的 20%），若此時(shí) PID 輸出恒定為 15%。
則在**個(gè)周期內(nèi)不輸出脈沖，在*二個(gè)周期內(nèi)將**個(gè)周期內(nèi)未輸出的脈沖累加到*二個(gè)周期的脈沖，依次輸出。如圖 11 所示。

圖11.PWM 較小開(kāi)/關(guān)時(shí)間影響示例圖

3、**設(shè)置--輸出值限值
a. 在“輸出值的限值”窗口中，以百分比形式組態(tài)輸出值的限值。 無(wú)論是在手動(dòng)模式還是自動(dòng)模式下，都不要**過(guò)輸出值的限值。
b. 手動(dòng)模式下的設(shè)定值 ManualValue，必須介于輸出值的下限 （Config.OutputLowerLimit） 與輸出值的上限 （ Config.OutputUpperLimit ）之間的值。
c. 如果在手動(dòng)模式下*了一個(gè)**出限值范圍的輸出值，則 CPU 會(huì)將有效值限制為組態(tài)的限值。
d. PID_compact 可以通過(guò)組態(tài)界面中輸出值的上限和下限修改限值。較廣范圍為 -100.0 到 100.0，如果采用 Output_PWM 輸出時(shí)限制為 0.0 到 100.0 。

圖12.過(guò)程監(jiān)控值設(shè)置和過(guò)程值限對(duì)比

4、**設(shè)置--對(duì)錯(cuò)誤的響應(yīng)
a. 在 PID Compact V1 時(shí)，如果 PID 控制器出現(xiàn)錯(cuò)誤，PID 會(huì)自動(dòng)切換到“未激活”模式。在 PID_Compact V2 時(shí)，可以預(yù)先設(shè)置錯(cuò)誤響應(yīng)時(shí) PID 的輸出狀態(tài)，如圖 13 所示。以便在發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，控制器在大多數(shù)情況下均可保持激活狀態(tài)。
b. 如果控制器頻繁發(fā)生錯(cuò)誤，建議檢查 Errorbits 參數(shù)并消除錯(cuò)誤原因。

圖13.PID 組態(tài)**設(shè)置_對(duì)錯(cuò)誤的響應(yīng)

根據(jù)錯(cuò)誤代碼來(lái)分析錯(cuò)誤原因。根據(jù)組態(tài)界面所設(shè)置的“對(duì)錯(cuò)誤的響應(yīng)”，不同錯(cuò)誤的響應(yīng)狀態(tài)也不一樣，如下表所示：

	非活動(dòng)	錯(cuò)誤待定時(shí)的當(dāng)前值	錯(cuò)誤未決時(shí)的替代輸出值
0001H 0800H 40000H	對(duì)于所有錯(cuò)誤，PID 均輸出 0.0，Error=1，會(huì)切換到 “未激活”模式（State=0）。 當(dāng)錯(cuò)誤離開(kāi)后，可通過(guò) Reset 的下降沿或者 ModeActive 的上升沿來(lái)切換工作模式。	自動(dòng)模式下出現(xiàn)錯(cuò)誤 PID Compact 仍保持自動(dòng)模式（State=3），Error=1，輸出錯(cuò)誤發(fā)生前的最后一個(gè)有效值。錯(cuò)誤離開(kāi)后 Error=0、錯(cuò)誤代碼保留、PID_Compact 從自動(dòng)模式開(kāi)始運(yùn)行。	/
0002H 0200H 0400H 1000H		/	自動(dòng)模式下出現(xiàn)錯(cuò)誤 PID Compact 切換到“帶錯(cuò)誤監(jiān)視的替代輸出值”模式（State=5），Error=1，輸出組態(tài)的替換輸出值。錯(cuò)誤離開(kāi)后 Error=0、錯(cuò)誤代碼保留、PID_Compact 從自動(dòng)模式開(kāi)始運(yùn)行。
0004H 0008H 0010H 0080H 0100H		在調(diào)節(jié)過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，PID_Compact 取消調(diào)節(jié)模式，直接切換到Mode 參數(shù)中保存的工作模式運(yùn)行。	/
0020H		精確調(diào)節(jié)期間無(wú)法再啟動(dòng)預(yù)調(diào)節(jié)，則 PID_Compact 的 Error=1、State 保持不變，即保持在精確調(diào)節(jié)模式。	/
10000H		手動(dòng)模式下發(fā)生錯(cuò)誤則繼續(xù)使用手動(dòng)值作為輸出，Error=1、State 保持不變。	如果手動(dòng)值無(wú)效（10000H）則輸出組態(tài)的替換輸出值。當(dāng) ManualValue 中*有效值后，則 Error=0、PID_Compact 便會(huì)將其作為輸出值。
20000H		/	自動(dòng)模式下發(fā)生錯(cuò)誤需要輸出替代值時(shí)，如果替代輸出值無(wú)效則 PID Compact 切換到“帶錯(cuò)誤監(jiān)視的替代輸出值”模式（State=5），并輸出輸出值的下限。 錯(cuò)誤離開(kāi)后 PID_Compact 切換回自動(dòng)模式。

5、**設(shè)置--手動(dòng)輸入 PID 參數(shù)
a. 在 PID Compact 組態(tài)界面可以修改 PID 參數(shù)，通過(guò)此處修改的參數(shù)對(duì)應(yīng)工藝對(duì)象背景數(shù)據(jù)塊 > Static > Retain > PID 參數(shù)。
b. 通過(guò)組態(tài)界面修改參數(shù)需要重新下載組態(tài)并重啟 PLC。建議直接對(duì)工藝對(duì)象背景數(shù)據(jù)塊進(jìn)行操作。

圖14.PID 組態(tài)**設(shè)置_手動(dòng)輸入 PID 參數(shù)

具體應(yīng)用“在PID Compact組態(tài)界面里手動(dòng)輸入PID參數(shù)，為什么重新下載后新的參數(shù)不起作用？”

工藝對(duì)象背景數(shù)據(jù)塊

PID Compact 指令的背景數(shù)據(jù)塊屬于工藝對(duì)象數(shù)據(jù)塊，打開(kāi)方式：選擇項(xiàng)目樹(shù) > 工藝對(duì)象 > PID_Compact_x[DBy]，操作步驟如圖所示：

圖15.打開(kāi) PID Compact 工藝對(duì)象數(shù)據(jù)塊

工藝對(duì)象數(shù)據(jù)塊主要分10 部分：1-Input，2-Output，3-Inout，4-Static，5-Config，6-CycleTime，7-CtrlParamsBackUp，8-PIDSelfTune，9-PIDCtrl，10-Retain.其中1,2,3 這部分參數(shù)在 PID_Compact 指令中有參數(shù)引腳。
工藝對(duì)象數(shù)據(jù)塊的屬性為優(yōu)化的塊訪(fǎng)問(wèn)，即以符號(hào)進(jìn)行尋址。

常用的 PID 參數(shù)：比例增益、積分時(shí)間、微分時(shí)間，見(jiàn)工藝對(duì)象數(shù)據(jù)塊 > Static > Retain 中，如圖所示：

圖16.PIC Compact 工藝對(duì)象數(shù)據(jù)塊中的 PID 參數(shù)

工藝對(duì)象背景數(shù)據(jù)塊的常見(jiàn)問(wèn)題

通過(guò)觸摸屏或第三方設(shè)備，如何設(shè)置 PID Compact 的參數(shù)：如比例增益、積分時(shí)間、微分時(shí)間？

第三方上位機(jī)或觸摸屏，多數(shù)不能直接訪(fǎng)問(wèn) S7-1200 中符號(hào)尋址的變量。這種情況下，可以使用**地址的變量與 PID_Compact 工藝對(duì)象數(shù)據(jù)塊中的增益、積分、微分的變量之間做數(shù)據(jù)傳送。只需要在第三方設(shè)備的用戶(hù)畫(huà)面中，訪(fǎng)問(wèn)對(duì)應(yīng)的**地址變量即可。PID 參數(shù)修改后實(shí)時(shí)生效，不需要重啟 PID 控制器和 PLC。如圖 17 所示：

1.觸摸屏訪(fǎng)問(wèn)的變量是**地址尋址，工藝對(duì)象背景數(shù)據(jù)塊里對(duì)應(yīng)變量是符號(hào)尋址。
2.設(shè)置**地址變量的保持性，實(shí)現(xiàn)斷電數(shù)據(jù)保持。
3.通過(guò)指令實(shí)現(xiàn)**地址與符號(hào)地址變量的數(shù)據(jù)傳送。




圖17.第三方設(shè)備訪(fǎng)問(wèn)并設(shè)置 PID 增益積分微分





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