西门子 S7-1200 系列二十六:s7-1200 PID控制使用详解(下)--PID_Com...

一	S7-1200 PID Compact V2 自整定功能

PID  控制器能否正常运行，需要符合实际运行系统及工艺要求的参数设置。由于每套系统都不完全一样，所以，每套系统的控制参数也不相同。

可通过参数访问方式手动调试，在调试面板中观察曲线图后修改对应的  PID 参数。也可使用系统提供的参数自整定功能，PID 自整定是按照一定的数学算法，通过外部输入信号，激励系统，并根据系统的反应方式来确定 PID  参数。S7-1200  提供了两种整定方式，预调节、精确调节。可在执行预调节和精确调节时获得最佳 PID 参数。

注：S7-1200 固件版本 V4.0 以上，TIA V13 SP1 以上，使用 S7-PLCSIM V13 SP1 可以仿真 PLC  的程序，但不支持工艺功能（高速计数器、运动控制、PID 调节）的仿真。

预调节：利用输出值的跳变启动预调节过程

预调节功能可确定对输出值跳变的过程响应，并搜索拐点。根据受控系统的最大上升速率与时间计算 PID 参数。过程值越稳定，PID  参数就越容易计算，结果的精度也会越高。只要过程值的上升速率明显高于噪声，就可以容忍过程值的噪声。最可能的情况是处于工作模式“未激活”和“手动模式”下。  重新计算前会备份 PID 参数。

启动预调节的必要条件：

已在循环中断 OB 中调用 “PID_Compact” 指令。ManualEnable = FALSE 且 Reset = FALSE （ManualEnable=True，则“Mode”不起作用）PID_Compact 处于下列模式之一：“未激活”、“手动模式”或“自动模式”。设定值和过程值均处于组态的限值范围内。| 设定值 – 过程值 | > 0.3 * | 过程值上限 – 过程值下限 || 设定值 – 过程值 | > 0.5 * | 设定值 |

预调节自整定曲线样例
如果执行预调节时未产生错误消息，则 PID 参数已调节完毕。PID_Compact 将切换到自动模式并使用已调节的参数。在电源关闭以及重启 CPU  期间，已调节的 PID 参数保持不变。如果无法实现预调节，PID_Compact 将切换到“未激活”模式。

精确调节：在稳定状态下，将围绕过程值的操作点生成恒定受限的振荡

精确调节将使过程值出现恒定受限的振荡。将根据此振荡的幅度和频率为操作点调节 PID 参数。 所有 PID 参数都根据结果重新计算。精确调节得出的 PID  参数通常比预调节得出的 PID 参数具有更好的主控和扰动特性。PID_Compact 将自动尝试生成大于过程值噪声的振荡。  过程值的稳定性对精确调节的影响非常小。 重新计算前会备份 PID 参数。

启动精确调节的必要条件：

已在循环中断 OB 中调用 “PID_Compact” 指令。ManualEnable = FALSE 且 Reset = FALSEPID_Compact 处于下列模式之一：“未激活”、“手动模式”或“自动模式”。设定值和过程值均处于组态的限值范围内。在操作点处，控制回路已稳定。过程值与设定值一致时，表明到达了操作点。不能被干扰。

精确调节自整定曲线样例
可以在“未激活”、“自动”或“手动”模式下启动精确调节。 如果希望通过控制器调节来改进现有 PID  参数，建议自动模式下启动精确调节。如果已执行精确调节且没有错误，则 PID 参数已得到优化。 PID_Compact  切换到自动模式，并使用优化的参数。 在电源关闭以及重启 CPU 期间，优化的 PID 参数保持不变。 如果“精确调节”期间出错，PID_Compact  将切换到“未激活”模式。

二	S7-1200 PID Compact V2 调试面板说明

在进行PID调试时候，可以过调试面板进行预调节或精确调节；可通过项目树中工艺对象-->背景DB下的调试按钮打开，或通过PID_Compact指令块上面按钮打开调试窗口；



调试面板中，可监控PID实时曲线，启动预调节，精确调节，手动给定输出，设定PID参数等；



1.采样时间：选择调试面板测量功能的采样时间；启动：激活 PID Compact  趋势采集功能。调节模式：选择整定方式；启动：激活调节模式。2.实时趋势图显示：以曲线方式显示  Setpoint（给定值），Input（反馈值），Output  (输出值)。3.标尺：更改趋势中曲线颜色和标尺中的最大/最小值。4.调节状态：显示进度条与调节状态。当调节完成后，整定出的参数会实时更新至工艺对象背景数据块  > Retain > PID 参数中。a. ErrorAck：确认警告和错误，点击时 ErrorAck=Ture，释放时  ErrorAck=False。b. 上传 PID 参数：将调节出的参数更新至初始值c. 转到 PID 参数：转换到组态界面 > 高级设置  > PID 参数d. 若当进度条达或控制器调节功能看似受阻时，请单击“调节模式”中（上图部分 1）的 “Stop”  图标。检查工艺对象的组态，必要时请重新启动控制器调节功能。5.可监视给定，反馈，输出值的在线状态，并可手动强制输出值。Stop  PID_Compact：禁用 PID 控制器至非活动状态。

三	通过HMI或第三方设备修改PID参数

在实际应用中，往往需要在HMI或上位机中开放PID参数调节，当需要手动修改PID参数（主要是比例，积分，微分参数）时，就不需要进入到程序内部，方便修改；

第三方上位机或触摸屏，多数不能直接访问 S7-1200 中符号寻址的变量。这种情况下，可以使用绝对地址的变量与 PID_Compact  工艺对象数据块中的增益、积分、微分的变量之间做数据传送。只需要在第三方设备的用户画面中，访问对应的绝对地址变量即可。PID 参数修改后实时生效，不需要重启  PID 控制器和 PLC。

触摸屏访问的变量是绝对地址寻址，工艺对象背景数据块里对应变量是符号寻址。设置绝对地址变量的保持性，实现断电数据保持。通过指令实现绝对地址与符号地址变量的数据传送。

四	S7-1200 PID Compact V2 问题诊断

为什么 PID_Compact 输出值始终为零？



如何处理 PID_Compact 输出值的异常大幅度波动？



PID_Compact 运行过程中出现的常见故障代码及处理方法