基于S7-1200的PID控制

概述

【一】PID控制 PID功能用于對(duì)閉環(huán)過(guò)程進(jìn)行控制。PID控制適用于溫度、壓力和流量等物理量，是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中應(yīng)用最為廣泛的一種控制方式，其原理是對(duì)被控對(duì)象設(shè)定一個(gè)給定值然后將實(shí)際值測(cè)量出來(lái)，并與給定值比較，將其差值送入PID控制器，PID控制器按照一定的運(yùn)算規(guī)律，計(jì)算出結(jié)果，即為輸出值，送到執(zhí)行器進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中的P、I和D指的是比例、積分和微分，是一種閉環(huán)控制算法。通過(guò)這些參數(shù)，可以使被控對(duì)象追隨給定值變化并使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定，自動(dòng)消除各種干擾對(duì)控制過(guò)程的影響。

【一】S7-1200的PID控制

S7-1200 CPU提供了PID控制器回路數(shù)量受到CPU的工作內(nèi)存及支持DB塊數(shù)量限制。嚴(yán)格上說(shuō)并沒(méi)有限制具體數(shù)量，但實(shí)際應(yīng)用推薦客戶不要超過(guò)16路PID回路?？赏瑫r(shí)進(jìn)行回路控制，用戶可手動(dòng)調(diào)試參數(shù)，也可使用自整定功能，提供了兩種自整定方式由PID控制器自動(dòng)調(diào)試參數(shù)。另外STEP7 Basic還提供了調(diào)試面板，用戶可以直觀的了解控制器及被控對(duì)象的狀態(tài)。PID控制器功能主要依靠三部分實(shí)現(xiàn)，循環(huán)中斷塊，PID指令塊，工藝對(duì)象背景數(shù)據(jù)塊。用戶在調(diào)用PID指令塊時(shí)需要定義其背景數(shù)據(jù)塊，而此背景數(shù)據(jù)塊需要在工藝對(duì)象中添加，稱(chēng)為工藝對(duì)象背景數(shù)據(jù)塊。PID指令塊與其相對(duì)應(yīng)的的工藝對(duì)象背景數(shù)據(jù)塊組合使用，形成完整的PID控制器。自軟件 博途V13 起，固件為 4.0 或更高版本的 S7-1200，可以使用 PID_Compact V2.2 指令。S7-1200 在 V4.0 以上，博途 V13 SP1 以上，使用 S7-PLCSIM V13 SP1 可以仿真 PLC 程序，但不支持工藝功能（高速計(jì)數(shù)器、運(yùn)動(dòng)控制、PID 調(diào)節(jié)）的仿真。

（1）下表顯示了 PID_Compact 的每個(gè)版本可用于哪種 CPU：

（2）PID_Compact V2.0 工藝對(duì)象典型 CPU 處理時(shí)間（取決于 CPU 類(lèi)型）：

（3）PID_Compact V2.0 工藝對(duì)象背景數(shù)據(jù)塊的存儲(chǔ)器要求：

模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)-PID控制的特點(diǎn)：

不需要被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)，使用方便有較強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性。

用調(diào)試窗口整定PID控制器-調(diào)試窗口的功能

1、使用“首次啟動(dòng)自調(diào)節(jié)”功能優(yōu)化控制器

2、使用“運(yùn)行中自調(diào)節(jié)”功能優(yōu)化控制器，可以實(shí)現(xiàn)最佳調(diào)節(jié)

3、用于趨勢(shì)視圖監(jiān)視當(dāng)前的閉環(huán)控制

4、通過(guò)手動(dòng)設(shè)置控制器的輸出值來(lái)測(cè)試過(guò)程