西门子S7-200 SMART 编写PID稳定无扰动切换

一、PID手动/自动稳定切换概念

大部分工程项目中可能需要根据现场的工艺要求在不同的时刻投入、或者切除 PID 自动控制；切除 PID 自动控制时，控制器的输出部分可以由操作人员直接手动控制。这就是 PID 手动/自动切换。     

PID 控制处于自动控制方式时，PID 控制功能块会按照 PID 的算法，自动通过输出的作用使过程反馈值跟随给定值变化，并保持稳定。这是一个自动的闭环控制系统。现场操作人员可以根据现场工艺的要求，改变设定值的值。

PID 控制处于手动控制方式时，PID 控制功能块不再起到自动计算的作用。这时，控制回路的输出是由操作人员手动控制、调整，由操作人员观察现场的控制效果，从而构成人工闭环控制。

所谓 PID 自动/手动控制，就是看控制系统的输出是由 PID 控制功能块自动控制，还是由操作人员手动控制。

有些控制系统的执行机构不能承受较大的冲击，这就要求控制系统在进行 PID 手动/自动切换时，保持控制输出的稳定。为了达到 PID 手动/自动控制稳定切换，可以使用程序实现。

使用PID向导实现手自动稳定切换

使用200 Smart自带的 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_CTRL 子程序）。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。如图1，图1所示的程序就是根据 PID 向导生成PID指令块，此块设定了手自动切换。具体的参数说明如下：

VW1000:是过程反馈值，向导内设置0-27648，此处也可以直接使用模拟量输入“AIWX”

VD2000:是设定值，向导内设置0.0-100.0，设定值一般情况下都是连接到上位机

M0.0:自动/手动控制，“1”=自动，“0”=手动

VD2004：手动控制输出值，0.0 - 1.0 之间的一个实数

VW1002：PID控制输出值，向导内设置0-27648，此处也可以直接使用模拟量输出“AQWX”

图1 PID 向导生成的指令

要想实现PID手动/自动稳定切换，可以利用上升沿和下降沿实现此功能，程序如图2所示，具体程序编写思路是：

1. 手自动切换的状态是，当M0.0为0时，程序为手动控制，当M0.0为1时，程序为自动控制；M0.0从1变为0，自动模式切换为手动模式，触发下降沿；M0.0从0变为1，手动模式切换为自动模式，触发上升沿；
2. 当从自动模式向手动模式切换时，使手动输出值（VD2004）等于当前的实际控制输出值；换句话说就是当自动模式切换到手动模式时，自动模式的输出值将瞬间的值传送到手动输出值；
3. 当从手动模式向自动模式切换时，使设定值相当于当前的过程反馈值；换句话说就是当手动模式切换到自动模式时，把当前反馈值换算成为相应的设定值；

图2 PID 手自动稳定切换处理程序

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