3_S7-200 SMART_PID解析

©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.S7-200SMARTPIDControl©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage22012.11对象介绍调节阀干扰量z室内温度测量调节器热能x–被调量w–设定值e–调节偏差y–调节量调节对象©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage32012.11PID介绍PID控制最初在模拟量控制系统中实现，经历过机械式，液动式，气动式，电子式及当前的数字式等阶段。PID控制器根据设定值（给定）与被控对象的实际值（反馈/过程变量）的差值，按照PID算法计算出控制器的输出量，控制执行机构去影响被控对象的变化。PID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，使反馈跟随给定变化。©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage42012.11PID控制器各参数功能比例调节：提高调节速度，减少误差，但不能消除稳态误差。由小到大单独调节。积分调节：消除稳态误差，使系统的动态响应变慢，积分过大会影响系统的稳定性。将调好的比例系数调整到50%-80%后，由大到小增加积分影响。微分调节：超前控制，减少调节时间，对干扰有放大作用。由小到大单独调节，并相应调整比例和积分，追求调节偏差的变化率。©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage52012.11PID控制原理框图PID控制器控制器执行器控制对象干扰变送器给定值被控变量实测值+-广义对象温度、压力、流量、液位、功率、电流等1nnDnIncneeKMXeKeKm©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage62012.11PID控制—实验实验内容：组态温度控制的PID回路，手动调节PID参数，使被控量AIW20基本达到设定值SP；并熟悉使用自整定功能的前提条件和整定过程。SMARTPLC地址分配说明AIW20被控温度（0-10V）Q1.6加热器Q1.7风扇©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage72012.11PID向导—组态通道电压输入：0-10V©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage82012.11PID向导—选择回路选择回路号，最多支持8路©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage92012.11命名PID回路名称PID向导—命名回路©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage102012.11设置比例增益、采样时间、积分时间和微分时间PID向导—参数©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage112012.11指定输入类型（单/双极性）反馈输入取值范围（0-27648）指定回路设定值范围PID向导—输入©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage122012.11指定输出类型（数子量/模拟量）占空比周期PID向导—输出©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage132012.11使能低值报警并设置过程值(PV)报警值，百分比表示使能高值报警并设置过程值(PV)报警值。使能过程值(PV)模拟量模块错误报警。PID向导—报警©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage142012.11选择添加PID手动控制模式PID向导—添加手动控制©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage152012.11向导将自动设定当前程序中没有用过的120个字节的存储区。PID向导—存储器分配©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage162012.11点击“生成”后完成PID向导配置。PID向导—组件©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage172012.11调用PID向导生成的子程序必须用SM0.0调用，与PID子程序之间也不能添加任何指令设定值变量地址，或输入设定值常数选择控制PID手/自动控制模式PID手动状态下的输出控制量的输出地址，数字量/模拟量高报警条件满足时，Q0.0置位为1低报警条件满足时，Q0.1置位为1过程值的地址©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage182012.11PID自整定的原理和条件自整定定义条件实现仪表在初次使用前，通过自整定确定系统的最佳P、I、D参数，实现理想的调节控制；S7-200SMART支持PID自整定功能，也添加了PID调节控制面板；①PID处于自动模式②过程变量已经达到设定值的控制范围中心附近，并且输出不会不规律的变化启用自整定之后，将适当调节输出阶跃值，经过12次零相交事件（过程变量超出滞后）后结束自整定状态。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。©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage192012.11PID在线调节面板介绍过程值、当前值及输出值PID回路号过程值、设定值及输出值的PID趋势图采样时间设定趋势图时基，范围是1-240秒调节参数，包括使能自整定自整定参数设置使能自整定©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage202012.11自整定的高级选项选中复选框，自整定将自动计算死区值和偏移值滞后值(死区)规定了允许过程值偏离设定值的最大范围偏差值决定了允许过程变量偏离设定值的峰-峰值起始输出步就是输出的变动第一步变化值，以占实际输出量程的百分比表示过程变量必须在此时间（时基为秒）内达到或穿越设定值根据回路过程（工艺）的要求可选择不同的响应类型©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage222012.11PID自整定成功自整定完成12次零相交事件©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage232012.11无扰切换机制PID自动/手动无扰切换：工程项目中有时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由操作人员直接手动控制。要实现无扰动切换必须满足以下条件：从自动向手动切换时，使手动输出值等于当前的实际控制输出值；从手动向自动切换使，使设定值相当于当前的过程反馈值。©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage242012.11无扰切换的实现（以模拟量输出为例）自动/手动切换控制位，1为自动，0为手动从自动向手动切换时，使手动输出值VD2004等于实际控制输出值从手动向自动切换时，把当前反馈量换算为相应的给定值©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage252012.11PID控制—模拟量输出©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage262012.11PID控制—模拟量输出©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage272012.11PID控制—模拟量输出©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage282012.11PID控制—模拟量输出©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage292012.11PID控制—模拟量输出©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage302012.11PID控制—模拟量输出©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage312012.11PID控制—模拟量输出©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage322012.11PID控制—模拟量输出©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage332012.11PID控制—实验被控对象的模拟量地址模拟量输出©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.IndustrySectorPage342012.11PID常见问题问题1：使用了PID向导，还能否使用SMB34定时中断？答：不能。向导中已经使用了SMB34，可使用SMB35。问题2：PID输出为何始终为0？答：检查PID功能块的调用条件，是否在每个周期都调用。问题3：如何调节PID参数？是否有经验值可参考？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，并且无超调的到达设定值。④增益系数太小和/或微分时间太长⑤增益系数太小和/或积分时间太长©SiemensLtd.,China2012.AllRightsReserved.Thankyouforyourattention!S7-200SMART