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S7-1200 PID控制使用详解(下)-PID_Compact参数整定&常见问题分析

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S7-1200PIDCompactV2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固件版本以上,TIAV13SP1以上,使用S7-PLCSIMV13SP1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。

S7-1200PIDCompactV2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;


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。

S7-1200PIDCompactV2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

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

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(出处:PLC论坛-全力打造可编程控制器专业技术论坛)