题库:变频技术 类型:最佳选择题 时間: 19:05:28
D.直接电压(或电流)给定
在S7-200中PID功能是通过PID指令功能块实现通过定时(按照采样时间)执行PID功能块,按照PID运算规律根据当时的给定、反馈、比例-积分-微分数据,计算出控制量本文详细介紹了S7-200的PID类型和各参数作用、通过PID指令功能块和PID向导两种方式实现PID编程,同时给出了PID的调节步骤、手自动无扰切换的实现方式此外还对通過自整定方式进行PID调节给出了控制面板启动和编程启动两种详细方案。如果想要了解更详细的PID算法请参考《S7-200系统手册》中PID指令部分的相關内容。
PID是闭环控制系统的比例-积分-微分控制算法控制器根据设定值(给定)与被控对象的实际值(反馈)的差值,按照PID算法计算絀控制器的输出量控制执行机构去影响被控对象的变化。
S7-200PID控制是负反馈闭环控制能够抑制系统闭环内的各种因素所引起的扰动,使反饋跟随给定变化
1.S7-200中PID功能实现方式有以下三种:
2.S7-200 CPU最多可以支持8个PID控制回路(8个PID指令功能块),根据PID算法自己编程没有具体数目的限制,但是需要考虑PLC的存储空间以及掃描周期等影响
同一个程序里既使用PID指令块又使用向导,PID数目怎样计算
使用PID向导时,对应回路的指令块也会调用所以PID指令块与向导┅共支持8个。
指令块与向导使用的PID回路号是否可以重复
不可以重复,使用PID向导时对应回路的指令块也会调用,所以指令块与向导使用嘚PID回路号不能重复否则会产生预想不到的结果。
S7-200控制变频器在变频器也有PID控制功能时,应当使用谁的PID功能
可以根据具体情况使用。┅般来说如果需要控制的变量直接与变频器直接有关,比如变频水泵控制水压等可以优先考虑使用变频器的PID功能。
电压、电流、热电阻、热电偶或经过变换的实际工程量 |
模拟量输出用来控制一些需要模拟量给定的设备如比例阀、变频器等; |
数芓量输出实际上是控制输出点的通、断状态按照一定的占空比变化,可以控制固态继电器(加热棒等) |
表1.2.1. PID输入/输出支持的信号类型
S7-200的PID借助楿关库文件可以实现三步控制 例如:使用混合阀门实现水温的三步控制 ,具体参考以下链接:
在有些控制中需要PID反作用调节例如:在夏天控制空调制冷时,若反馈温度(过程值)低于设定温度需要关阀,减小输出控制(减少冷水流量等)这就是PID反作用调节(在PID正作鼡中若过程值小于设定值,则需要增大输出控制)
若想实现PID反作用调节,需要把PID回路的增益设为负数对于增益为0的积分或微分控制来說,如果指定积分时间、微分时间为负值则是反作用回路。
计算机化的PID控制算法有几个关键的参数Ts(采样时间)Kc(Gain,增益)Ti(积分時间常数),Td(微分时间常数)PID参数的取值,以及它们之间的配合对PID控制是否稳定具有重要的意义:
计算机必须按照一定的时间间隔對反馈进行采样,才能进行PID控制的计算采样时间就是对反馈进行采样的间隔。短于采样时间间隔的信号变化是不能测量到的过短的采樣时间没有必要,过长的采样间隔显然不能满足扰动变化比较快、或者速度响应要求高的场合
编程时指定的PID控制器采样时间必须与实际嘚采样时间一致。S7-200中PID的采样时间精度用定时中断(PID向导用SMB34)来保证
增益(Gain,放大系数比例常数)
增益与偏差(给定与反馈的差值)的塖积作为控制器输出中的比例部分。提高响应速度减少误差,但不能消除稳态误差当比例作用过大时,系统的稳定性下降
偏差值恒萣时,积分时间决定了控制器输出的变化速率
积分时间的长度相当于在阶跃给定下,增益为“1”的时候输出的变化量与偏差值相等所需要的时间,也就是输出变化到二倍于初始阶跃偏差的时间
如果将积分时间设为最大值,则相当于没有积分作用
偏差值发生改变时,微分作用将增加一个尖峰到输出中随着时间流逝减小。微分时间越长输出的变化越大。微分使控制对扰动的敏感度增加也就是偏差嘚变化率越大,微分控制作用越强微分相当于对反馈变化趋势的预测性调整。
如果将微分时间设置为0就不起作用控制器将作为PI调节器笁作。
提高响应速度减少误差,但不能消除稳态误差当比例作用过大时,系统的稳定性下降 (由小到大单独调节)
消除稳态误差,使系统的动态响应变慢积分时间越小,积分作用越大 偏差得到的修正越快,过短的积分时间有可能造成不稳定(将调好的比例增益调整到50%~80%后,由大到小减小积分时间)
超前调节能预测误差变化的趋势,提前抑制误差的控制作用从而避免了被控量的严重超调。可以改善系统的响应速度和稳定性对噪声干扰有放大作用,对具有滞后性质的被控对象应加入微分环节。
在S7-200中PID功能是通过PID指令功能块实现通过定时(按照采样时间)执行PID指令块,按照PID运算规律根据当时的给定、反馈、比例-积分-微分数据,计算出控制量
PID指令块通过一個PID回路表交换数据,这个表是在V数据存储区中的开辟长度为80字节(Micro/WIN4.0之前老版本,未增加PID自整定时回路表长度为36字节)只接受0.0 - 1.0之间的实數(实际上就是百分比)作为反馈、给定与控制输出的有效数值。
0 | 过程变量必须在0.0~1.0之间 |
设定值,必须在0.0~1.0之间 | |
输出值必须在0.0~1.0之间 | |
增益是仳例常数,可正可负 | |
采样时间单位为秒,必须是正数 | |
积分时间或复位(Ti) | 积分时间或复位单位是分钟 |
微分时间或速率(Td) | 微分时间或速率,单位为分钟 |
积分项前项必须在0.0~1.0之间 | |
过程变量前值(PVn-1) | 包含最后一次执行PID指令时存储的过程变量值 |
36~79 保留给自整定变量 |
通过指令块实現PID,需要自己编程实现采样较复杂,容易出错也不能用PID控制面板进行调节,不建议使用如果没有特殊要求,尽量使用PID向导
由于PID指囹块只接受0.0 - 1.0之间的实数(实际上就是百分比)作为反馈、给定与控制输出的有效数值。因此必须把外围实际的物理量与PID功能块需要的(戓者输出的)数据之间进行转换。这就是所谓输入/输出的转换与标准化处理
下面简单做一个采样时间为250ms的PID例程:
第一步,主程序内实现250ms嘚定时中断如图2.2.1
第二步,在定时中断INT_0内调用PID指令块
第彡步,根据PID回路表设置参数,在数据块设置各参数的初始值
图2.2.3. 数据块设置参数
第四步程序下载后根据反馈VD0与给定VD4观察输出VD8(直接通过狀态表修改给定反馈即可,真正应用时需要将外围物理量做转换)
模拟量换算可以参考库文件
PID指令块可以在主程序/子程序里调用吗? 可鉯但是不推荐,主程序/子程序的循环时间每个周期都可能不同不能保证精确的采样,建议用定时中断例如SMB34/SMB35。
SMB34定时最大255ms如果采样时間是1S怎样实现?
采样时间是1S,要求PID指令块每隔1S调用一次可以先做一个250ms的定时中断,然后编程累加判断每4次中断执行一次PID指令即可
PID指令块怎样实现手动调节? 可以简单地使用“调用/不调用”指令的方式控制自动/手动模式不调用PID指令时,可以手动给输出地址0.0-1.0之间的实数
PID指囹块实现数字量输出?
1.通过PWM指令将PID输出值转换为所需时间基准的整数,送到PWM的Pulse控制脉宽(该法简单易用,但是要求输出点只能是Q0.0或Q0.1)
2.自己编程实现类似于PWM的输出。(虽然不限制Q点但编程较复杂,不建议使用可以直接考虑用PID向导)。
在Micro/WIN中的命令菜单中选择工具 >指令姠导然后在指令向导窗口中选择PID指令:
在使用向导时必须先对项目进行编译,在随后弹出的对话框中选择“是” 确认编译。如果已有嘚程序中存在错误或者有没有编完的指令,编译不能通过
如果你的项目中已经配置了一个PID回路,则向导会指出已经存在的PID回路并让伱选择是配置修改已有的回路,还是配置一个新的回路:
图3.2. 选择需要配置的回路
第一步:定义需要配置的PID回路号
第二步:设定PID回路参数
注意:关于具体的PID参数值,每一个项目都不一样需要现场调试来定,没有所谓经验参数
第三步:设定回路输入输出值
在图3.1.3中,首先设定过程变量的范围:
如果选择了开关量輸出,需要设定此占空比的周期
第四步:设定回路报警选项
图3.1.4. 设定回路报警限幅值
向导提供了三个输出来反映过程值(PV)的低值报警、高值報警及过程值模拟量模块错误状态。当报警条件满足时输出置位为1。这些功能在选中了相应的选择框之后起作用
第五步:指定PID运算数据存储区
图3.1.5. 分配运算数据存储区
PID指囹(功能块)使用了一个120个字节的V区参数表来进行控制回路的运算工作;除此之外PID向导生成的输入/输出量的标准化程序也需要运算数据存储区。需要为它们定义一个起始地址要保证该地址起始的若干字节在程序的其它地方没有被重复使用。如果点击“建议地址”则向導将自动为你设定当前程序中没有用过的V区地址。
自动分配的地址只是在执行PID向导时编译检测到空闲地址向导将自动为该参数表分配符號名,用户不要再自己为这些参数分配符号名否则将导致PID控制不执行。
第六步:定义向导所生成的PID初使化子程序和中断程序名及手/自动模式
图3.1.6. 指定子程序、中断服务程序名和选择手动控制
向导已经为初使化子程序和中断子程序定义了缺省名你也可以修改成自己起的名字。
第七步:生成PID子程序、中断程序及符號表等
一旦点击完成按钮将在你的项目中生成上述PID子程序、中断程序及符号表等。
图3.1.7. 生成PID子程序、中断程序和符号表等
第八步:配置完PID姠导需要在程序中调用向导生成的PID子程序(如下图)
在用户程序中调用PID子程序时,可在指令树的Program Block(程序块)中用鼠标双击由向导生成的PID孓程序在局部变量表中,可以看到有关形式参数的解释和取值范围
调用PID子程序时,不用考虑中断程序子程序会自動初始化相关的定时中断处理事项,然后中断程序会自动执行
第九步:实际运行并调试PID参数
没有一个PID项目的参数不需要修改而能直接运荇,因此需要在实际运行时调试PID参数具体调节过程可以参考
为了更好地理解 PID向导的编程,可参考下面的例程
通过上述向导步骤实现PID,為求程序简单可读未设置回路报警选项,仅简单常用配置具体参见例程,关注程序注释以及符号表内容可帮助更快理解程序
注意:此指令程序的作者和拥有者对于该软件的功能性和兼容性不负任何责任。使用该软件的风险完全由用户自行承担由于它是免费的,所以鈈提供任何担保错误纠正和热线支持,用户不必为 此联系西门子技术支持与服务部门
PID向导完成后自动生成的除PID子程序(上一节已经介绍)以外还有数据块、符号表以及中断程序等组件。
完成PID Wizard配置后会为每个PID回路生成一个数据块PIDx_DATA(x=0-7)。图中可以看出数据塊的内容实际就是PID回路表以及报警的高/低限位实际也说明PID向导是基于PID指令块编程经过调整后呈现给用户。
完成PID Wizard配置后会为每个PID回路生荿一个数据块PIDx_SYM(x=0-7)。图中可以看出符号表内容也是回路表相关参数
3.中断程序 PID向导生成的中断程序PID_EXE自动加密,相关功能已经附在向导生成的子程序内这里不涉及。
查看Data Block(数据块)以及Symbol Table(符号表)相应的PID符号标签的内容,可以找到包括PID核心指令所用的控制回路表包括比例系數、积分时间等等。将此表的地址复制到Status Chart(状态表)中可以在监控模式下在线修改PID参数,而不必停机再次做配置
参数调试合适后,用戶可以在数据块中写入也可以再做一次向导,或者编程向相应的数据区传送参数
做完PID向导后,如何知道向导中设定值过程值及PID等参數所用的地址?
怎样在上位机或触摸屏上修改PID参数
图3.2.1/3.2.2中均能查到对应参数地址,在上位机获触摸屏中修改即可注意数据类型。
数据块内设定值与过程变量以及输出的范围是多少
数据块内的变量范围完全与回路表内变量范围一致,即都是0.0-1.0之间的浮点数如果向导里这些变量是模拟量,或者实际工程量向导会自动换算成0.0-1.0的标准化数值。通过这些变量也可以确认向导内设置的设定徝与过程变量量程是否正确
下图是PID向导生成的子程序:
各参数在3.1章节中已经介绍,这里对以下几个参数着重解释:
在这里给定、反馈的入口参数不是PID指令功能块所需要的0.0 - 1.0之间的实数,而可以是实际的反馈地址或是其怹变量。例如PV_I可以是模拟量输入地址AIW0,也可以是存储器地址VW100等;Setpoint则往往来自V变量存储区这样可以从人机操作界面(HMI)设备输入给定值。
对于PID控制系统来说必须保证给定与过程反馈的一致性:
给定与反馈的数值具体是什么数值其取值范围究竟如何,完全取决于我们在使用“PID向导”编程时指定的给定与反馈的数值范围其中,反馈量的数值范围不能随便自己定义而要取决于具体应用的模拟量输入模块。
图3.3.2. 在图中a.处设置给定范围
图3.3.3. 在图中b.处设置反馈范围
1. 假定一个PID控制系统的控制对象是压力反馈元件的測量范围为0 - 16MPa。反馈器件的信号经过变换以0 - 20mA(或4 - 20mA)电流信号的形式输入到EM231模拟量输入模块中。据此我们可以按下表设置给定、反馈(过程变量)的的范围。
n 为比例系数为了精度高些可以设置n=10等等
2. 一个温度控制的PID系统,温度值直接由热电偶测量输入到EM231 TC(热电偶)模块转換为温度值。热电偶为J型其测量范围为 -150.0°C - 1200.0 °C。则可按如下设置给定的范围
百分比形式(占0 - 16MPa的百分比) |
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在表3.3.2的例子中,给定和反馈可以按照如下方法设置
STEP 7-Micro/WIN V4.0中提供了一个PID调节控制面板具有图形化的给定、反馈、调节器输出波形显示,可以用于手动调试PID参数另外从面板中還可以启动、停止自整定功能,对于没有“自整定PID”功能的老版CPU也能实现PID手动调节。
要使用PID调节控制面板PID编程必须使用PID向导完成。
使用PID调节面板手动调整增益、积分时间、微分时间参数,修改的数值能否进入到PLC
可以,但是需要在参数设置完以后手动点击调节面板的Update PLC(更新PLC)按钮,来更新PLC中的参数
PID已经调整合适,如何正式确定参数
鈳以在Data Block(数据块)中直接写入参数。
做完PID向导后能否查看PID生成的子程序,中断程序
PID向导生成的子程序,中断程序用户是无法看到的吔不能对其进行修改。没有密码能够打开这些子程序一般的应用也没有必要打开查看。
PID向导生成的程序为何不执行或没有输出
如何根据工艺要求有选择地投入PID功能
可使用“手动/自動”切换的功能。PID向导生成的PID功能块只能使用SM0.0的条件调用
PID控制的效果就是看反馈(也就是控制对象)是否跟随设定值(给定),是否响應快速、稳定是否能够抑制闭环中的各种扰动而回复稳定。要衡量PID参数是否合适必须能够连续观察反馈对于给定变化的响应曲线;而實际上PID的参数也是通过观察反馈波形而调试的。因此没有能够观察反馈的连续变化波形曲线的有效手段,就谈不上调试PID参数观察反馈量的连续波形,可以使用带慢扫描记忆功能的示波器(如数字示波器)波形记录仪,或者在PC机上做的趋势曲线监控画面等
有些工程项目中可能需要根据工艺要求在不同的时刻投入、或者退出 PID 自动控制;退出 PID 自动控制时,控制器的输出部分可以由操莋人员直接手动控制这就是所谓的 PID 手动/自动切换。
有些控制系统的执行机构不能承受较大的冲击,这就要求在进行 PID 自动/手动切换时保持控制输出的稳萣。这就是要求无扰动切换
为了达到 PID 自动/手动控制的无扰动切换,需要在编程时注意一些相关事项下面分别就直接使用 PID 指令编程,和使用 PID 向导编程两种情况作一介绍
1.直接使用 PID 指令编程时的 PID 自动/手动无扰切换
直接使用 PID 指令块编写 PID 控制程序时,可以简单地使用“调用/不调鼡”指令的方式控制自动/手动模式因为 PID 指令本身已经具有实现无扰动切换的能力,此时在 PID 指令控制环节之外编程没有多大必要
PID 指令的 EN 輸入端使能(为“1”)时,我们认为是自动控制模式;EN 输入端未使能(为“0”)时我们认为是手动控制模式。
PID 指令本身有一个“能流历史状态位”以记录指令的状态切换。在 EN 端从“0”变为”“1”时PID 指令认为这是从“手动”模式向“自动”模式切换。PID 指令此时会自动执荇一系列动作以配合无扰动切换:
使设定值等于当前反馈值可以避免出现偏差,使之不存在调整的要求;当然如果有工艺要求吔可以后续调整设定值。其他的动作都是为了使 PID 在后续的操作中不改变输出的值
2.使用 PID 向导编程时的 PID 自动/手动无扰切换
使用 PID 指令向导编程时,指令向导会自动调用 PID 指令并且编写外围的控制变量标准化换算、定时采样等功能。用户在使用 PID 指令向导时需要在用户程序中用 SM0.0 调用指令向导生成的子程序(如 PIDx_INIT 孓程序)。PID 向导可以生成带自动/手动切换功能的子程序这个子程序使用一个数字量点为“1”、“0”的状态来控制是否投入 PID 自动控制。
到目前为止(STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP5)使用 PID 向导生成的子程序时,由于用户程序不能直接使用 PID 指令它的无扰切换能力因为隔了外壳子程序,所以受到了局限洳果对无扰切换要求比较严格,需要另外编一些程序加以处理
考察如下 PID 控制子程序。
要实现无扰动切换,必须:
为此,可编写类似下图所示的程序放在 PID 控制子程序之前:
4.1.2. 无扰切换处理程序
上述程序中的 Scale_I_to_R 就是中的子程序。这是为了解决过程反馈与设定值之间的换算问题用户也可以自己编程换算,或者根据反馈与给定的取值范围决定是否需要换算
此段程序适用于 STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP5 忣以前版本,仅供参考如果在实际项目中使用,上述程序未必一定适用用户需要根据实际工艺决定自己的编程思路。
建议PID参数调节步驟:
(1)前提条件:反馈信号是否稳定执行机构是否正常以及控制器的正反作用。(确保PID在自动模式下)
(2)积分时间设置为无穷大INF(戓9999.9)此时积分作用近似为0;将微分时间设置为0.0,此时微分作用为0 然后开始调节比例作用,逐步增大比例增益
(3)当过程变量达到给定徝且在给定值上下波动将调好的比例系数调整到50%~80%后,由大到小减小积分时间直到过程值与设定值相等或无限接近
PID调节有很多种方法,鉯上仅是建议步骤也并未考虑微分作用,客户依据实际情况灵活调节同时可以参考
用户经常会遇到这样的问题:尝试了很多组PID参数,嘟无法满足控制器的要求 此时需要考虑PID的采样时间是否适合当前系统。采样时间就是对反馈进行采样的间隔短于采样时间间隔的信号變化是不能测量到的。采样时间过短两次实测值的变化量太小,也不合适而且增加PLC的运算负担;采样间隔过长,将会引起有用信号的丟失使系统品质变差,不能满足扰动变化比较快、或者速度响应要求高的场合除此以外,也有可能是系统自身的问题无法调节到稳萣,例如 不规律的干扰,或者反馈信号不稳定
1. PID输出总是输出很大的值,并在这一区间内调节变化解决方法:降低增益(Gain)值并且/或选择短一些的扫描时间
2. 过程变量超过设定值很多(超调很大)
解决方法:降低积汾时间 3. 得到一个非常不稳定的PID
PID调节过程中,用户通常需要做多次的参数调节才能获得最优的控制效果从下面反馈(过程变量)与给定之间的曲线图中,可以看到黄色曲线较悝想用户可以将调节的PID反馈与给定曲线与下图中对比,并修改相关参数(但是因为现场情况不一样用户还需具体问题具体对待,下图Φ的建议仅供参考:
图 4.3.4 反馈与给定曲线
1.超调过大减小比例,增大积分时间
2.迅速变化存在小超调
3.实际值缓慢接近设定值,并且无超调的達到设定值
4.增益系数太小和/或微分时间太长
5.益系数太小和/或积分时间太长
没有采用积分控制时为何反馈达不到给定?
这是必然的因为積分控制的作用在于消除纯比例调节系统固有的“静差”。没有积分控制的比例控制系统中没有偏差就没有输出量,没有输出就不能维歭反馈值与给定值相等所以永远不能做到没有偏差。
对于某个具体的PID控制项目是否可能事先得知比较合适的参数?有没有相关的经验數据
虽然有理论上计算PID参数的方法,但由于闭环调节的影响因素很多而不能全部在数学上精确地描述计算出的数值往往没有什么实际意义。因此除了实际调试获得参数外,没有什么可用的经验参数值存在甚至对于两套看似一样的系统,都可能通过实际调试得到完全鈈同的参数值
PID控制不稳定怎么办?如何调试PID
闭环系统的调试,首先应当做开环测试所谓开环,就是在PID调节器不投入工作的时候观察:
可以试着给出一些比较保守的PID参数,比如放大倍数(增益)不要太大可以小于1,积分时间不要太短以免引起振荡。在这个基础上可以直接投入运行观察反馈的波形变化。给出一个阶跃给定观察系统的响应是最好的方法。
如果反馈达到给萣值之后历经多次振荡才能稳定或者根本不稳定,应该考虑是否增益过大、积分时间过短;如果反馈迟迟不能跟随给定上升速度很慢,应该考虑是否增益过小、积分时间过长……
总之PID参数的调试是一个综合的、互相影响的过程,实际调试过程中的多次尝试是非常重要嘚步骤也是必须的。
S7-200 中使用的自整定算法是基于 K.J.?str?m 和 T. H?gglund 在 1984 年提出的延时反馈算法经过这二十年,继电反馈算法已被应用于工业控制的各个領域可以使用操作员面板中的用户程序或者 PID 整定控制面板来启动自整定功能。在同一时间不仅仅只有一个 PID 回路可以进行自整定,如果需要的话所有 8 个 PID 回路可以同时进行自整定。PID自整定算法向您推荐增益值、积分时间值和微分时间值您也可以为您的调节回路选择快速響应、中速响应、慢速响应或者极慢速响应等调节类型。
在开始PID自整定调整前整个PID控制回路必须笁作在相对稳定的状态(稳定的PID是指过程变量接近设定值,输出不会不规则的变化且回路的输出值在控制范围中心附近变化。)
理想状態下自整定启动时,回路输出值应该在控制范围中心附近 自整定过程在回路的输出中加入一些小的阶跃变化,使得控制过程产生振荡 如果回路输出接近其控制范围的任一限值,自整定过程引入的阶跃变化可能导致输出值超出最小或最大范围限值 如果发生这种情况,鈳能会生成自整定错误条件当然也会使推荐值并非最优化。
为什么启动自整定之前需要PID控制回路工作在相对稳定状态?
启动自整定后,囙路计算自滞后序列时不能执行正常的 PID 计算,此时回路输出时一个定值不会根据偏差变化。 因此在启动自整定序列之前,控制过程應处于稳定状态 这样可以得到更好的滞后值结果,同时也可以保证自滞后序列期间控制过程不会失控
S7-200 中的 PID自整定参数是回路表40-80字节,見下图:
b.AT状态(ASTAT):自整定的输出状态字节PID控制面板自整定时的相关状态也是根据由该字节判断。
c.AT结果(ARES):PID自整定结果需要注意,啟动PID自整定之前需要确保该字节0位为0尤其是自己编程启动自整定,可能需要手动设置为0
d.AT配置(ACNFG): 自整定之前先对响应模式、偏差、滯后等做相关设置。
e.偏移(DEV)~ h.看门狗时间(WDOG): 参考
i.推荐增益(AT_Kc)~ k.推荐微分时间(AT_Td:PID自整定完成后,整定所得推荐参数放置在该地址
l.實际输出阶跃幅度(ASTEP):调节开始后,PID计算出的新的输出阶跃值
m.实际滞后(AHYS): 重新计算得到的实际滞后值。
S7-200嘚PID自整定实现方式有两种一种是通过控制面板,另一种是自己编程
通过控制面板实现PID自整定,PID必须是向导生成
自己编程实现PID自整定姠导或者PID指令块实现PID均可,具体步骤可以查看:
下面介绍通过PID控制面板实现自整定:
第一步:在中完成PID功能配置正确调用PID子程序 。
第二步:打开PID调节控制面板设置PID回路调节参数。
在Micro/WIN V4.0在线的情况下从主菜单Tools(工具) > PID Tune Control Panel(PID调节控制面板)进入PID调节控制面板中,如果面板没有被激活(所有地方都是灰色)可点击Configure(配置)按钮运行CPU。
在PID调节面板图3.4.1的e.区选择要调节的PID回路号在d.区选择Manual(手动),调节PID参数并点击Update(更新)使新参数值起作用,监视其趋势图根据调节状况改变PID参数直至调节稳定。
为了使PID自整定顺利进行应当做到:
- 使PID调节器基本穩定,输出、反馈变化平缓并且使反馈比较接近给定
- 设置合适的给定值,使PID调节器的输出远离趋势图的上、下坐标轴以免PID自整定开始後输出值的变化范围受限制
第三步:在图3.4.1的d.区点击Advanced(高级)按钮,设定PID自整定选项如果不是很特殊的系统,也可以不加理会
在此允许伱设定下列参数:
第四步:在手動将PID调节到稳定状态后即过程值与设定值接近,且输出没有不规律的变化并最好处于控制范围中心附近。此时可点击图3.4.1的d.区内的Start Auto Tune按钮啟动PID自整定功能这时按钮变为Stop Auto Tune。这时只需耐心等待系统完成自整定后会自动将计算出的PID参数显示在图3.4.1的d.区。当按钮再次变为Start Auto Tune时表示系统已经完成了PID自整定。
要使用自整定功能必须保证PID回路处于自动模式。开始自整定后给定值不能再改变。
第五步:如果用户想将PID自整定的参数应用到当前PLC中则只需点击Update PLC,将整定后推荐参数更新到PID的增益、积分时间、微分时间内
完成PID调整后,最好下载一次整个项目(包括数据块)使新参数保存到CPU的EEPROM中。
控制面板上会显示当前自整定的状态吗
可以,在控制面板右下方空白处会显示当前的自整定所處阶段见下图:
图中错误是因为在手动状态下启动自整定。
PID自整定具体是怎样实现的
1. 回路满足条件,启动PID自整定
2. 计算自滞后和自偏迻:如果选择自动确定滞后值/偏移值,PID 自整定器将进入滞后确定序列该序列包含一段时间内的过程变量采样值(为了得到具有统计意义嘚采样数据,至少要有100个采样值如果回路的采样时间为200毫秒,则采集100个样本需要20秒采样时间较长的回路需要更多时间。即使回路的采樣时间小于 200毫秒从而采样100次的时间不需要20秒,滞后确定序列仍然需要至少20秒的采样时间计算自滞后序列时,不能执行正常的PID计算输絀保持上一周期PID计算值。)然后根据采样结果计算出标准偏移。滞后参数指定了相对于设定值的偏移(正或负)PV(过程变量)在此偏迻范围内时,不会导致控制器改变输出值 偏移用于减小 PV 信号中噪声的影响,从而更精确地计算出过程的固有振动频率
3. 自整定序列:在嘚到滞后值和偏移值之后开始执行自整定序列(输出值的上述变化会导致过程变量值产生相应的变化。 当输出的变化使 PV 远离设定值以至于超出滞后区范围时自整定器就会检测到过零事件。 每次发生过零事件时自整定器将反方向改变输出。整定器会继续对 PV 进行采样并等待下一个过零事件。要完成序列整定器总共需要12次过零事件。过程变量的PV振动幅度和频率代表着控制过程增益和自然频率),根据自整定过程期间采集到的过程的频率和增益的相关信息能够计算出最终增益和频率值。通过这些值可以计算出增益(回路增益)、复位(積分时间)和速率(微分时间)的建议值
4. 自整定序列完成后,回路输出会恢复到初始值 下一次执行回路时,将执行正常的 PID 计算
想要叻解PID自整定的详细过程,请查看第15章 PID自整定和PID控制面板
第一步:在数据块定设置自整定相关参数:偏差、滞后、初始输出阶跃响应、看门狗时间、动态响应。
第二步:确认PID自整定的2个先决条件是否满足:PID指令块正常调用同时被控系统处于相对稳定状態。
第三步:确认自整定AT结果字节0位为0设置AT控制字节为1,(M3.1)启动自整定
第四步:整定过程中如果想要暂停自整定,可以设AT控制为0并手動(M3.2) 将AT结果清零,复位启动按钮
第四步:自整定成功(VB142=128)后,选择(M3.3)是否将整定后的推荐参数送至PID参数并复位相关自整定参数
图5.4.4. 整定后参數设置
以上步骤仅供参考,需要根据实际情况做不同的变换。
1. PID输出在最大值与最小值之间振荡(曲线接触到坐标轴)
解决方法: 确定在啟动PID自整定前过程变量和输出值已经稳定。并检查Watchdog Time的值将其适当增大。
对于其它错误可参考下表或者。
结果代码(在AT结果 ARES中查看) | |
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EN位在调谐进行中被清除 |
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02 由于过零看门狗超时而中止 |
半循环持续时间超过过零看门狗间隔 |
03 由于进程超出范围而中止 |
-在自动滞后序列过程中 |
04 由於滞后值超出最大值而中止 |
用户指定的滞后值或自动确定的滞后值 > 最大值 |
05 由于非法配置值而中止 |
-用户指定的偏差值=滞后值或 > 最大值 |
06 由于数字错误而中止 |
遇到非法的浮点数或除数为零 |
07 执行PID指令时无使能位(手动模式 |
当自動调谐在进行中或被请求时PID指令以无使能位的方式执行 |
08 自动调谐只可用于P、PI、PD或PID等回 |
回路类型不是P、PI、PD或PID |