S71200PLC的PID工藝的使用功能5.1模擬量閉環控制系統——組成

調節器執行機構被控對象測量變送sp(t)e(t)M(t)c(t)pv(t)+-S71200PLC的PID工藝的使用功能5.1模擬量閉環控制系統——變送器的選擇

變送器分為電流輸出型和電壓輸出型。電壓輸出型變送器具有恒壓源特性，輸入阻抗很高。如果變送器距離PLC較遠，通過線路間的分布電容和分布電感產生的干擾信號電流，在模塊的輸入阻抗上將產生較高的干擾電壓。例如1A干擾電流在10M輸入阻抗上將產生10V的干擾電壓信號，所以遠處傳送模擬量電壓信號時抗干擾能力很差。電流輸出型變送器具有恒流源的性質，內阻很大，輸入阻抗較小(例如250)。線路上的干擾信號在模塊的輸入端阻抗上產生的干擾電壓很低，所以模擬量電流信號適合于遠程傳送。S71200PLC的PID工藝的使用功能5.1模擬量閉環控制系統——負反饋

閉環控制必須保證系統是負反饋，如果系統接成了正反饋，將會失控，被控量會往單一方向增大或減小，給系統的安全帶來極大的威脅。閉環控制系統的反饋極性與很多因素有關，例如因為接線改變了變送器輸出電流或輸出電壓的極性，或改變了位移傳感器(編碼器)的安裝方向，都會改變反饋的極性?？梢杂孟率龇椒▉砼袛喾答伒臉O性：在調試是斷開D/A轉換器和執行機構之間的連線，在開環狀態下運行PID控制程序?？刂破髦杏蟹e分環節，因為反饋被斷開了，不能消除余差，D/A轉換器的輸出電壓會向一個方向變化。這時如果接上執行器，能減小誤差，則為負反饋，反之為正反饋。S71200PLC的PID工藝的使用功能5.1模擬量閉環控制系統——PID控制的優點

不需要被控對象的數學模型結構簡單，容易實現有較強的靈活性和適應性使用方便S71200PLC的PID工藝的使用功能5.2PID控制器的數字化

PID調節器D/A被控對象測量元件sp(n)e(n)M(n)c(t)pv(t)+-執行機構變送器A/DM(t)pv(n)PLC周期性地執行PID控制程序，執行的周期稱為采用周期Ts。S71200PLC的PID工藝的使用功能5.3PID_Compact指令

S7-1200使用PID_Compact指令來實現PID控制，該指令的背景數據塊稱為PID_Compact工藝對象。PID控制器具有參數自調節功能和自動、手動模式。PID控制器連續地采集測量的被控制變量的實際值(簡稱為實際值或輸入值)，并與期望的設定值比較，根據得到的誤差，計算輸出，使被控變量盡可能快地接近設定值或進入穩態。S71200PLC的PID工藝的使用功能5.3PID_Compact指令——生成一個新項目1/2

添加一個PLC設備，將硬件目錄中的AO信號板托到CPU中，設置其輸出為10V電壓：S71200PLC的PID工藝的使用功能5.3PID_Compact指令——生成一個新項目2/2

集成的模擬量輸入的0號通道的量程為默認的010V：S71200PLC的PID工藝的使用功能5.3PID_Compact指令——生成循環中斷組織塊

調用PID_Compact的時間間隔稱為采樣時間，為了保證精確的采樣時間，用固定的時間間隔執行PID指令，在循環中斷OB中調用PID_Compact指令。建立循環組織塊OB200，設置循環時間間隔為300ms。S71200PLC的PID工藝的使用功能打開任務卡的“擴展指令”窗口的PID文件夾，將其中的“PID_Compact”指令拖放到OB200中，將默認的背景數據塊的名稱改為PID_DB。5.3PID_Compact指令——調用PID_Compact指令

1/2S71200PLC的PID工藝的使用功能5.3PID_Compact指令——調用PID_Compact指令

2/2在程序塊的文件夾中生成名為“PID_Compact”的功能塊FB1130，生成的背景數據塊PID_DB在項目樹的文件夾“工藝對象”中。S71200PLC的PID工藝的使用功能5.3PID_Compact指令——PID_Compact指令的模式

1/21)未激活模式PIDCompact工藝對象被組態并首次下載到CPU后，PID控制器處于未激活(Inactive)模式，此時需要在調試窗口進行首次啟動自調節。在運行時出現錯誤，或者點擊了調試窗口的“停止測量”按鈕，PID控制器將進入未激活模式。選擇其他運行模式時，活動狀態的錯誤被確認。2)自動調節模式打開PID調試窗口，可以選擇進入首次啟動自調節模式或運行中自調節模式。S71200PLC的PID工藝的使用功能5.3PID_Compact指令——PID_Compact指令的模式

2/23)自動模式在自動模式，PIDCompact工藝對象根據設置的PID參數進行閉環控制。滿足下列調節之一時，控制器將進入自動模式：成功地完成了首次啟動自調節和運行中自調節的任務；在組態窗口中選中了“使用手動PID參數設置”復選框4)手動模式在手動模式下，PID控制的輸出變量用手動設置。滿足下列調節之一，控制器將進入手動模式：指令的輸入參數“ManualEnable”(啟用手動)為1狀態。在調試窗口選中了“手動”復選框。S71200PLC的PID工藝的使用功能5.3PID_Compact指令——組態基本參數

1/2選中反作用控制器，用來保證負反饋選中“PID_Compact”指令，然后選中巡視窗口左邊的“基本參數”，在右邊窗口設置PID的基本參數。S71200PLC的PID工藝的使用功能5.3PID_Compact指令——組態基本參數

2/2選擇來自用戶程序或外設輸入“Tag_11”和“Tag_12”分別時IW64(CPU集成的模擬量輸入通道0)和QW80(1AO信號板的模擬量輸出)。S71200PLC的PID工藝的使用功能5.3PID_Compact指令——組態輸入標定模擬量的實際值(或來自用戶程序的輸入值)為0.0%100.0%時，A/D轉換后的數字為?？梢栽O置輸入的上限和下限，在運行時一旦超過上限或低于下限，停止正?？刂?，輸出值被設置為0。S71200PLC的PID工藝的使用功能5.3PID_Compact指令——組態高級設置-輸入監視為了設置PID的高級參數，打開項目樹中的文件夾“\PLC_1\工藝對象\PID_DB”，雙擊“組態”，打開PID_Compact對象；或者點擊PID_Compact指令右上角的圖標，也可打開PID組態對話框。運行時如果輸入值超過設置的上限值或低于下限值，指令的bool輸出參數“InputWarning_H”或“InputWarning_L”將變為1.S71200PLC的PID工藝的使用功能5.3PID_Compact指令——組態高級設置-PWM監視該設置影響指令的輸出變量“Output_PWM”。PWM的開關量輸出受“PID_Compact”指令的控制，與CPU集成的脈沖發生器無關。S71200PLC的PID工藝的使用功能5.3PID_Compact指令——組態高級設置-輸出限制設置輸出變量的限制值，使手動模式或自動模式時PID的輸出值不超過上限和低于下限。用Output_PWM作PID的輸出值時，只能控制正的輸出變量。S71200PLC的PID工藝的使用功能5.3PID_Compact指令——組態高級設置-PID參數S71200PLC的PID工藝的使用功能5.3PID_Compact指令——用PID指令設置參數可以在PID指令上直接輸入指令的參數，未設置(采用默認值)的參數為灰色。點擊指令框下面向下的箭頭，將顯示更多的參數；點擊向上的箭頭，將不顯示指令中灰色的參數；點擊某個參數的實參，可以直接輸入地址或常數。S71200PLC的PID工藝的使用功能5.3PID_Compact指令——PID指令的輸入變量參數名稱數據類型說明默認值SetpointReal自動模式的控制器設定值0.0InputReal作為實際值(即反饋值)來源的用戶程序的變量0.0Input_PERWord作為實際值來源的模擬量輸入W#16#0ManualEnableBool上升沿選擇手動模式，下降沿選擇最近激活的操作模式FALSEManualValueReal手動模式的PID輸出變量0.0ResetBool重新啟動控制器，1進入未激活模式，控制器輸出變量為0，臨時值被復位，PID參數保持不變FALSES71200PLC的PID工藝的使用功能5.3PID_Compact指令——PID指令的輸出變量參數名稱數據類型說明默認值ScaleinputReal經比例縮放的實際值的輸出0.0OutputReal用于控制器輸出的用戶程序變量0.0Output_PERWordPID控制器的模擬量輸出W#16#0Output_PWMBool使用PWM的控制器開關輸出FALSESetpointLimit_HBool1時設定值的絕對值達到或超過上限FALSESetpointLimit_LBool1時設定值的絕對值達到或低于下限FALSEInputWarning_HBool1時實際值達到或超過報警上限FALSEInputWarning_LBool1時實際值達到或低于報警下限FALSEStateIntPID控制器的當前運行模式：04分別表示未激活、首次啟動自調節、運行中自調節、自動、手動模式16#0000ErrorDWord錯誤信息：0沒有錯誤；非0有1個或多個錯誤，控制器進入未激活模式S71200PLC的PID工藝的使用功能5.4用調試窗口整定PID控制器——調試窗口S71200PLC的PID工藝的使用功能5.4用調試窗口整定PID控制器——調試窗口的功能1)使用“首次啟動自調節”功能優化控制器；2)使用“運行中自調節”功能優化控制器，可以實現最佳調節；3)用趨勢視圖監視當前的閉環控制；4)通過手動設置控制器的輸出值來測試過程。S71200PLC的PID工藝的使用功能5.4用調試窗口整定PID控制器——基本操作1.用下拉式列表設置采樣時間2.PC與PLC建立好通信連接后，點擊“啟動測量”，開始用趨勢圖記錄3.點擊“停止測量”，結束調試功能。可以用趨勢圖中的曲線來分析PID控制的效果。

關閉調試窗口后，趨勢圖中的記錄被停止，記錄的數據被刪除。S71200PLC的PID工藝的使用功能5.4用調試窗口整定PID控制器——顯示模式Strip(連續顯示)：新的趨勢值從趨勢區的右邊進入，較早的趨勢值移動到趨勢區的最左邊位置，時間軸不能移動。Scope(區域跳躍顯示，示波器圖)：新的趨勢值從趨勢區的左邊開始往右邊移動，達到趨勢區的右邊緣時，監控區往右移動一個視圖寬度，時間軸上的時間值隨之而變。原有的趨勢曲線消失，新的趨勢值又從左邊出現。Sweep(滾動顯示)：趨勢曲線固定不變，出現一根從左往右移動的垂直線，直線左邊的背景色為白色，是新出現的趨勢值，直線右邊的背景色為淺綠色，是原來的趨勢值。垂直線移動到最右邊后，返回最左邊，又往右移動。時間軸不能移動。Static(靜態區域顯示)：趨勢視圖的寫入被中斷，在后臺記錄新的趨勢值。顯示的是趨勢的歷史曲線，時間軸可以在整個記錄區間移動。S71200PLC的PID工藝的使用功能5.4用調試窗口整定PID控制器——移動坐標軸與改變坐標軸的比例可以將坐標軸鎖死或解除閉鎖。拉伸或壓縮時間軸拉伸或壓縮左邊的設定值/輸入值軸和右邊的控制器輸出變量軸S71200PLC的PID工藝的使用功能5.4用調試窗口整定PID控制器——標尺使用標尺可以分析趨勢曲線上離散的值。垂直標尺在趨勢區的最左邊，水平的標尺在趨勢區的最上面。將鼠標放在趨勢區的最左邊，光標變為人手的形狀，按住鼠標左鍵，可以左右拖動垂直標尺。標尺與3條曲線的交點處的垂直坐標出現在交點附件標尺的右邊。標尺與趨勢區下邊緣的交點處出現標尺所在處的時間值。可以用鼠標拖放出多根垂直標尺到趨勢區，最后拖放的標尺是活動的，用深色表示。其余的標尺是不活動的，用灰色顯示。點擊不活動標尺，可以將它變為活動的標尺。按住ALT后點擊標尺，可以消除它。S71200PLC的PID工藝的使用功能5.4用調試窗口整定PID控制器——首次啟動自調節1/2該模式要求的調節：1)在循環中斷OB中調用“