新的S7-200 SMART CPU支持PID自整定功能,在STEP 7-Micro/WIN SMART中也添加了PID調節控制面板。
用戶(hù)可以使用用戶(hù)程序或PID調節控制面板來(lái)啟動(dòng)自整定功能。在同一時(shí)間最多可以有8個(gè)PID回路同時(shí)進(jìn)行自整定。PID調節控制面板也可以用來(lái)手動(dòng)調試老版本的(不支持PID自整定)CPU的PID控制回路。
用戶(hù)可以根據工藝要求為調節回路選擇快速響應、中速響應、慢速響應或極慢速響應。PID自整定會(huì )根據響應類(lèi)型而計算出最優(yōu)化的比例、積分、微分值,并可應用到控制中。
STEP 7-Micro/WIN SMART中提供了一個(gè)PID控制面板,可以用圖形方式監視PID回路的運行,另外從面板中還可以啟動(dòng)、停止自整定功能。
圖1. PID調節控制面板
在圖1中:
圖中:
要使用PID調節控制面板,PID編程必須使用PID向導完成。
啟動(dòng)自整定先決條件:
在開(kāi)始PID自整定調整前,整個(gè)PID控制回路必須工作在相對穩定的狀態(tài)(穩定的PID是指過(guò)程變量接近設定值,輸出不會(huì )不規則的變化,且回路的輸出值在控制范圍中心附近變化。)
理想狀態(tài)下,自整定啟動(dòng)時(shí),回路輸出值應該在控制范圍中心附近。 自整定過(guò)程在回路的輸出中加入一些小的階躍變化,使得控制過(guò)程產(chǎn)生振蕩。 如果回路輸出接近其控制范圍的任一限值,自整定過(guò)程引入的階躍變化可能導致輸出值超出最小或最大范圍限值。 如果發(fā)生這種情況,可能會(huì )生成自整定錯誤條件,當然也會(huì )使推薦值并非最優(yōu)化。
第一步:在PID向導中完成PID功能配置
要想使用PID自整定功能,PID編程必須用PID向導來(lái)完成
第二步:打開(kāi)PID調節控制面板,設置PID回路調節參數
在Micro/WIN SMART在線(xiàn)的情況下,從主菜單工具中點(diǎn)擊進(jìn)入PID調節控制面板中。
在PID調節面板的h.區查看已選擇的PID回路號,在e.區啟動(dòng)手動(dòng)調節,調節PID參數并點(diǎn)擊更新,使新參數值起作用,監視其趨勢圖,根據調節狀況改變PID參數直至調節穩定。
為了使PID自整定順利進(jìn)行,應當做到:
- 使PID調節器基本穩定,輸出、反饋變化平緩,并且使反饋比較接近給定
- 設置合適的給定值,使PID調節器的輸出遠離趨勢圖的上、下坐標軸,以免PID自整定開(kāi)始后輸出值的變化范圍受限制
參見(jiàn):手動(dòng)調整PID回路參數
第三步:在e.區點(diǎn)擊高級選項按鈕,設定PID自整定選項。如果不是很特殊的系統,也可以不加理會(huì )。
圖3. 設置PID自整定高級選項
在此允許你設定下列參數:
第四步:在手動(dòng)將PID調節到穩定狀態(tài)后,即過(guò)程值與設定值接近,且輸出沒(méi)有不規律的變化,并最好處于控制范圍中心附近。此時(shí)可點(diǎn)擊e.區內的啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)PID自整定功能,這時(shí)按鈕變?yōu)橥V?。這時(shí)只需耐心等待,系統完成自整定后會(huì )自動(dòng)將計算出的PID參數顯示在e.區。當按鈕再次變?yōu)閱?dòng)時(shí),表示系統已經(jīng)完成了PID自整定。
要使用自整定功能,必須保證PID回路處于自動(dòng)模式。開(kāi)始自整定后,給定值不能再改變。
第五步:如果用戶(hù)想將PID自整定的參數應用到當前PLC中,則只需點(diǎn)擊更新PLC。
完成PID調整后,最好下載一次整個(gè)項目(包括數據塊),使新參數保存到CPU的EEPROM中。
通過(guò)查詢(xún)系統手冊中 《PID回路和整定》章節,PID 回路表占用的存儲器 V 區地址中所代表功能,見(jiàn)表1-PID 回路表:
紅色:PID 自整定使能位、進(jìn)行位、完成位、整定結果錯誤代碼
藍色:PID 自整定結束后的建議參數(含增益、積分、微分)
黃色:PID 運行時(shí)的增益積分微分,注意采樣時(shí)間僅在組態(tài)界面設置,不可隨意修改
綠色:PID 自整定高級選項設置(關(guān)于動(dòng)態(tài)響應的,默認為快速響應)
表1. PID 回路表
PID 回路表中的 AT 控制字、狀態(tài)字、配置字節詳細描述見(jiàn)表 2:
ACNTL:Vx.0=1啟動(dòng) PID 自整定;Vx.0=0停止 PID 自整定
ASTAT:Vv.0=1自整定正在進(jìn)行;Vv.0=0自整定沒(méi)有進(jìn)行
ARES :Vm.7=1自整定完成;Vm.7=0自整定未完成。包含自整定結果代碼,方便錯誤查詢(xún)
ACNFG:Vn.2 和 3=動(dòng)態(tài)響應設置
注意:自整定完成位必須為 0,自整定才能啟動(dòng)
表2. PID 回路表控制字、狀態(tài)字、配置字節說(shuō)明
PID 回路表中是針對于 PID 存儲器分配的首地址偏移量,若直接運用自整定部分控制字,具體地址可參考數據塊 PIDx_DATA,如下圖 4:
圖4. PID 回路符號表
對于 PID 自整定部分的編程思路簡(jiǎn)略如下:
在觸摸屏上按鈕直接連接(如 M1.0),當按鍵按下時(shí)置位 PID 自整定使能位,啟動(dòng)自整定。
只有 Vm.7=0 時(shí)才能啟動(dòng)自整定功能,當 Vx.0=1 啟動(dòng)自整定后,Vm.7=1 表示自整定完成,期間可以使用 Vx.0=0 隨時(shí)中止自整定過(guò)程。
通過(guò)程序中判定當 Vm.7=1 時(shí)表示 PID 整定已完成,將整定建議的參數傳送(move)到 PID 運行參數里。
取出 PID 整定結果字節后七位,作為自整定狀態(tài)和錯誤信息,如有錯誤可依此分析錯誤原因。具體代碼表示含義參見(jiàn)表 2。
圖5. PID 整定部分編程思路
通過(guò)程序啟動(dòng) PID 自整定(Vx.0=1)后,可以使用 PID 整定控制面板監視 PID 回路的運行,如下圖:
圖6. PID 整定控制面板
當自整定完成(Vm.7=1)后,程序執行將整定后的參數更新到 PID 參數中。為保證參數斷電后仍保持,建議在系統塊-〉CPU屬性-〉保持范圍中設置屬性,如下圖所示:
圖7. 系統塊中的保持范圍設置
為了更好地理解 PID 參數設置的編程,可參考下面的例程。
使用環(huán)境: STEP 7 Micro/WIN SMART V2.2
實(shí)現功能: 通過(guò)變量使能PID自整定
注意: 該例程僅設置一路 PID 向導配置,便于調試使用了 PID 被控對象的仿真庫。注意:此指令庫/程序的作者和擁有者對于該軟件的功能性和兼容性不負任何責任。使用該軟件的風(fēng)險完全由用戶(hù)自行承擔。由于它是免費的,所以不提供任何擔保,錯誤糾正和熱線(xiàn)支持,用戶(hù)不必為此聯(lián)系西門(mén)子技術(shù)支持與服務(wù)部門(mén)。
用PID指令向導進(jìn)行PID編程
PID 的自動(dòng)/手動(dòng)切換
PID常見(jiàn)問(wèn)題
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