S7200PID应用PPT课件.ppt

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1、HardwareSoftwareWorkshopWinCC Flexible1S7-200 PID 应用控制应用控制PID设置设置PID编程编程NEW!HardwareSoftwareWorkshopWinCC Flexible2PID应用控制示例应用控制示例实现过程通过PID向导配置PID回路PID相关指令及回路表 程序PID控制面板常见问题HardwareSoftwareWorkshopWinCC Flexible3实现过程实现过程通过通过PID向导配置向导配置PID回路回路1 进入PID配置向导2选择要配置的PID回路 3设置回路参数4设置回路的输入/输出选项 5设置回路的报警选项 6为

2、配置分配存储区 7指定子程序和中断程序 8生成 PID 代码完成配置 步骤步骤HardwareSoftwareWorkshopWinCC Flexible4配置配置PID回路回路步骤步骤1：进入：进入PID配置向导配置向导选择选择“工具工具”中的中的“指令向导指令向导”进入PID配置向导。HardwareSoftwareWorkshopWinCC Flexible51.选择要配置的PID回路。（注：s7-200PLC最多8组PID。）2.点击“下一步”按钮。配置配置PID回路回路步骤步骤2：选择要配置的：选择要配置的PID回路回路 HardwareSoftwareWorkshopWinCC F

3、lexible6配置配置PID回路回路步骤步骤3：设置回路参数：设置回路参数1.设置给定值的范围，例如：设最小值为0.0最大值为100.0,即给定的温度范围是0100度(给定值的取值范围)。2.设置PID控制参数设定：均使用默认值（通过VDxx相应位置可以进行修改）。3.点击“下一步”按钮。123HardwareSoftwareWorkshopWinCC Flexible配置配置PID回路步骤回路步骤4：设置回路的输入：设置回路的输入/输出选项输出选项 71.指定回路的过程变量（pv）使用单极性标定。单极性，即输入的信号为正，如010V 或020mA 等 双极性，输入信号在从负到正的范围内变化

4、如输入信号为10V、5V 等时选用 选用20%偏移。如果输入为420mA 则选单极性及此项，4mA 是0 20mA 信号的20%，所以选20%偏移，即4mA 对应6400，20mA 对应320002.反馈输入取值范围单极性032000。若为双极性，则对应-32000+32000。2112PV标定选择单极性PV单极性的取值范围(最大值32000)PV标定选择单极性，使用20%偏移量使用20%偏移量的取值范围HardwareSoftwareWorkshopWinCC Flexible配置配置PID回路步骤回路步骤4：设置回路的输入：设置回路的输入/输出选项输出选项 81.设置输出类型为模拟量输出

5、单极性。2.取值范围：单极性取值为032000。若为双极性，则取值为-32000+32000。若为使用百分之20偏移量，则取值为640032000。3.点击“下一步”按钮。22231111选择输出类型：模拟量。标定：单极性模拟量单极性的取值范围选择输出类型：模拟量。标定：双极性模拟量双极性的取值范围选择输出类型：数字量。占用比周期：1选择输出类型：模拟量。标定：单极性。使用20%偏移量单极性使用20%偏移量的取值范围HardwareSoftwareWorkshopWinCC Flexible9配置配置PID回路回路步骤步骤5：设置回路的报警选项：设置回路的报警选项 向导提供了三个输出来反映过

6、程值(PV)的低值报警、高值报警及过程值模拟量模块错误状态。当报警条件满足时，输出置位为1。这些功能在选中了相应的选择框之后起作用。（a/b：代表实际值（PV）的百分比%）a.使能低值报警并设定过程值(PV)报警的低值，此值为过程值的百分数，缺省值为0.10，即报警的低值为过程值的10。此值最低可设为0.01，即满量程的1%b.使能高值报警并设定过程值(PV)报警的高值，此值为过程值的百分数，缺省值为0.90，即报警的高值为过程值的90。此值最高可设为1.00，即满量程100%c.使能过程值(PV)模拟量模块错误报警并设定模块于 CPU 连接时所处的模块位置。“0”就是第一个扩展模块的位置若不

7、设置直接点击“下一步”按钮。abcHardwareSoftwareWorkshopWinCC Flexible10配置配置PID回路回路步骤步骤6：为配置分配存储区：为配置分配存储区 1.选择一个未使用的V存储区来存放模块的配置信息，可以点击“建议地址”按钮，让系统来选定一个合适的存储区。这里PID回路存储区的首地址为VB400。（注：在添写VB的首地址后，需要点击“下一步”，不可以直接按回车，按回车为使用建议地址。）2.点击“下一步”按钮。HardwareSoftwareWorkshopWinCC Flexible11配置配置PID回路回路步骤步骤7：指定子程序和中断程序：指定子程序和中断程

8、序 1.为向导子程序和中断程序命名。2.若用到PID手动控制，可增加手动控制。3.点击“下一步”按钮。123HardwareSoftwareWorkshopWinCC Flexible12配置配置PID回路回路步骤步骤8：生成：生成 PID 代码完成配置代码完成配置 点击“完成”按钮生成PID代码完成配置。HardwareSoftwareWorkshopWinCC Flexible13实现过程实现过程PID相关指令及回路表通过向导完成对PID回路的配置后回生成子程序“PIDx_INIT”。相关指令相关指令HardwareSoftwareWorkshopWinCC Flexible14PID相关

9、指令及回路表 PIDx_INIT指令指令PIDx_INIT 指令根据在PID向导中设置的输入和输出执行 PID 功能。每次扫描均调用该指令。PIDx_INIT 指令的输入和输出取决于在PID 向导中所作的选择。例如，如果选择“增加PID手动控制”功能则在指令中将显示Auto_Manual（自动/手动切换）和ManualOutput（手动模式下的输出值）输入，如果在 PID 向导的“回路报警选项”屏幕中选择“使能低限报警（PV）”，则在指令中将显示LowAlarm（低限报警）输出。HardwareSoftwareWorkshopWinCC Flexible15PID相关指令及回路表 PIDx_I

10、NIT指令指令输入输入/输出输出数据类型数据类型注释注释ENEN布尔布尔使能位，为使能位，为1 1时调用该指令时调用该指令PV_IPV_I整数整数PIDPID回路的过程变量回路的过程变量Setpoint_RSetpoint_R实数实数PIDPID回路的设定值回路的设定值Auto_ManualAuto_Manual布尔布尔PIDPID手动手动/自动切换自动切换ManualOutputManualOutput实数实数手动模式下的输出值手动模式下的输出值Output(Output(数字数字)布尔布尔由向导确定由向导确定PLCPLC输出为数字量输出为数字量Output(Output(模拟模拟)整数整数

11、由向导确定由向导确定PLCPLC输出为模拟量输出为模拟量HighAlarmHighAlarm布尔布尔高限报警高限报警LowAlarmLowAlarm布尔布尔低限报警低限报警ModuleErrModuleErr布尔布尔模拟量输入模块报错模拟量输入模块报错HardwareSoftwareWorkshopWinCC Flexible16PID相关指令及回路表相关指令及回路表回路表回路表PID回路表回路表PIDPID回路表回路表偏移量偏移量域域格式格式类型类型说明说明0进程变量双字实数入包含进程变量，必须在0.0至4设定值双字实数入包含设定值，必须在0.0至1.0范围内。8输出双字实数入/出包含计算输

12、出，在0.0至1.0范围内。12增益双字实数入包含增益，此为比例常数，可为正数或负数。16采样时间双字实数入包含采样时间，以秒为单位，必须为正数。20积分时间或复原双字实数入包含积分时间或复原，以分钟为单位，必须为正数。24微分时间或速率双字实数入包含微分时间或速率，以分钟为单位，必须为正数。28偏差双字实数入/出包含0.0和1.0之间的偏差或积分和数值。32以前的进程变量双字实数入/出包含最后一次执行PID指令存储的进程变量以前的数值。PID读取位置读取位置=V存储区地址起始位存储区地址起始位+偏移量偏移量HardwareSoftwareWorkshopWinCC Flexible17实现过

13、程实现过程程序程序 使用使用STEP7-Micro/Win编写编写PID程序及功能介绍程序及功能介绍agfedcbhiHardwareSoftwareWorkshopWinCC Flexible18PID模块功能介绍模块功能介绍 在用户程序中调用PID 子程序时，可在指令树的Program Block（程序块）中用鼠标双击由向导生成的PID 子程序，在局部变量表中，可以看到有关形式参数的解释和取值范围。a.必须用 SM0.0 来使用PID，以保证它的正常运行b.此处填写实际值（PV）变量地址（VWxx）。c.此处填写设定值（SV）变量地址（VDxx）或者直接输入设定值常数，根据向导中的设定“给

14、定范围最小值=输入常数=给定范围最大值”（例：设定给定值范围为0100时。若输入20，即为过程值的20，假设过程值AIW0 是量程为0200 度的温度值，则此处的设定值20 代表40 度（即200 度的20）；如果在向导中设定给定范围为0.0-200.0，则此处的20相当于20 度）d.此处例如用 I0.0 控制PID 的手/自动方式，当I0.0 为1 时，为自动，经过PID 运算从VDXX输出,加上最低输出补偿值；当I0.0 为0 时，PID 将停止计算，AQW0 输出为ManualOutput（VDxx）中的设定值，此时不要另外编程或直接给AQW0 赋值。若在向导中没有选择PID 手动功能

15、则此项不会出现e.定义 PID 手动状态下的输出，从AQW0 输出一个满值范围内对应此值的输出量。此处可输入手动设定值的变量地址（VDxx），或直接输入数。数值范围为0.0-1.0 之间的一个实数，代表输出范围的百分比。例：如输入0.5，则设定为输出的50。若在向导中没有选择PID 手动功能，则此项不会出现f.此处填写输出值（MV）变量地址（VWxx）。g.当高报警条件满足时，相应的输出置位为 1，若在向导中没有使能高报警功能，则此项将不会出现h.当低报警条件满足时，相应的输出置位为 1，若在向导中没有使能低报警功能，则此项将不会出现i.当模块出错时，相应的输出置位为 1，若在向导中没有使能

16、模块错误报警功能，则此项将不会出现 调用PID 子程序时，不用考虑中断程序。子程序会自动初始化相关的定时中断处理事项，然后中断程序会自动执行。HardwareSoftwareWorkshopWinCC FlexiblePID调节面板调节面板19STEP 7-Micro/WIN V4.0 中提供了一个PID 调节控制面板，可以用图形方式监视PID回路的运行，另外从面板中还可以启动、停止自整定功能。点击“工具”，选择PID调节面板。（注：在未连接PLC情况下，无法打开此项。）HardwareSoftwareWorkshopWinCC FlexiblePID调节面板功能介绍及使用调节面板功能介绍及使

17、用20gchedbjiaHardwareSoftwareWorkshopWinCC FlexiblePID调节面板功能介绍及使用调节面板功能介绍及使用21a.过程值指示显示过程变量的值及其棒图b.当前的输出值指示显示当前使用的设定值、采样时间、PID 参数值及显示当前的输出值和棒图c.可显示过程值、设定值及输出值的 PID 趋势图a.过程值指示显示过程变量的值及其棒图b.当前的输出值指示显示当前使用的设定值、采样时间、PID 参数值及显示当前的输出值和棒图c.可显示过程值、设定值及输出值的 PID 趋势图DACBHardwareSoftwareWorkshopWinCC FlexiblePID

18、调节面板功能介绍及使用调节面板功能介绍及使用22d.调节参数这里你可以：o 选择 PID 参数的显示：自动调节、手动调节o 在手动调节模式下，可改变PID 参数，并按“更新 PLC”按钮来更新PLC 中的参数o 启动 PID 自整定功能o 选择“高级”按钮进入高级参数设定e.当前的 PID 回路号这里你可以选择需要监视或自整定的PID 回路f.时间选项设定这里你可以设定趋势图的时基，时基以分为单位g.图例颜色这里你可以看到趋势图中不同的颜色代表不同的值的趋势h.帮助按钮i.PID 信息显示窗口j.关闭 PID 调节面板 (注：要使用PID 调节控制面板，PID 编程必须使用PID 向导完成。）

19、HardwareSoftwareWorkshopWinCC Flexible常见问题常见问题231、对于某个具体的PID 控制项目，是否可能事先得知比较合适的参数？有没有相关的经验数据？虽然有理论上计算PID 参数的方法，但由于闭环调节的影响因素很多而不能全部在数学上精确地描述，计算出的数值往往没有什么实际意义。因此，除了实际调试获得参数外，没有什么可用的经验参数值存在。甚至对于两套看似一样的系统，都可能通过实际调试得到完全不同的参数值。2、PID 控制不稳定怎么办？如何调试PID？闭环系统的调试，首先应当做开环测试。所谓开环，就是在PID 调节器不投入工作的时候，观察：反馈通道的信号是否稳定

20、 输出通道是否动作正常可以试着给出一些比较保守的PID 参数，比如放大倍数（增益）不要太大，可以小于1，积分时间不要太短，以免引起振荡。在这个基础上，可以直接投入运行观察反馈的波形变化。给出一个阶跃给定，观察系统的响应是最好的方法。如果反馈达到给定值之后，历经多次振荡才能稳定或者根本不稳定，应该考虑是否增益过大、积分时间过短；如果反馈迟迟不能跟随给定，上升速度很慢，应该考虑是否增益过小、积分时间过长总之，PID 参数的调试是一个综合的、互相影响的过程，实际调试过程中的多次尝试是非常重要的步骤，也是必须的。S7-200 的新一代产品提供了自整定的PID 细调功能。3、没有采用积分控制时，为何反馈

21、达不到给定？这是必然的。因为积分控制的作用在于消除纯比例调节系统固有的“静差”。没有积分控制的比例控制系统中，没有偏差就没有输出量，没有输出就不能维持反馈值与给定值相等。所以永远不能做到没有偏差。HardwareSoftwareWorkshopWinCC Flexible常见问题常见问题244、如何实现PID 反作用调节？参见PID 向导中的常问问题。5、S7-200 控制变频器，在变频器也有PID 控制功能时，应当使用谁的PID 功能？可以根据具体情况使用。一般来说，如果需要控制的变量直接与变频器直接有关，比如变频水泵控制水压等，可以优先考虑使用变频器的PID 功能。6、S7-200 系统手册上的附录H.14“用S7-200 实现PID 控制”的例子，是否可以直接使用？S7-200 系统手册中的附录H 在英文原版中并不存在。H.14 的PID 例子是在第一代产品还不支持PID 运算指令时的产物。现在用户可以使用PID 指令块，或者PID Wizard（PID 向导）编辑PID 控制程序。