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S7-1200 PID控制使用详解(中)-PID_Compact详细组态步骤说明

cac55 2024-09-19 16:51 30 浏览 0 评论

一

S7-1200 PID Compact V2 指令介绍


PID 指令块的参数分为两部分，输入参数与输出参数。其指令块的视图分为扩展视图与集成视图，在不同的视图下所能看见的参数是不一样的，在集成视图中可看到的参数为最基本的默认参数，如给定值，反馈值，输出值等。定义这些参数可实现控制器最基本的控制功能，而在扩展视图中，可看到更多的相关参数，如手自动切换，模式切换等，使用这些参数可使控制器具有更丰富的功能。


二

PID Compact 输入输出参数介绍


PID_Compact V2 的输入参数包括 PID 的设定值，过程值，手自动切换，故障确认，模式切换和 PID 重启参数，如下所示：


参数


数据类型


说明


Setpoint


REAL


PID 控制器在自动模式下的设定值


Input


REAL


PID 控制器的反馈值（工程量）


Input_PER


INT


PID 控制器的反馈值（模拟量）


Disturbance


REAL


扰动变量或预控制值。


ManualEnable


BOOL


出现 FALSE -> TRUE 上升沿时会激活“手动模式”，与当前 Mode 的数值无关。
当 ManualEnable = TRUE，无法通过 ModeActivate 的上升沿或使用调试对话框来更改工作模式。
出现 TRUE -> FALSE 下降沿时会激活由 Mode 指定的工作模式。


ManualValue


REAL


用作手动模式下的 PID 输出值，须满足 Config.OutputLowerLimit < ManualValue < Config.OutputUpperLimit 。


ErrorAck


BOOL


FALSE -> TRUE 上升沿时，错误确认，清除已经离开的错误信息。


Reset


BOOL


重新启动控制器：
FALSE -> TRUE 上升沿， 切换到“未激活”模式，同时复位 ErrorBits 和 Warnings，清除积分作用（保留 PID 参数） 。
只要 Reset = TRUE，PID_Compact 便会保持在“未激活”模式下 (State = 0)。
TRUE -> FALSE 下降沿，PID_Compact 将切换到保存在 Mode 参数中的工作模式。


ModeActivate


BOOL


FALSE -> TRUE 上升沿，PID_Compact 将切换到保存在 Mode 参数中的工作模式。


注意：如果使用 Reset 复位错误会重启 PID 控制器，建议使用 ErrorAck 来复位错误代码。
PID_Compact V2 的输出参数包括 PID 的输出值（REAL、模拟量、PWM），标定的过程值，限位报警（设定值、过程值），PID 的当前工作模式，错误状态及错误代码，如下所示：


参数


数据类型


说明


ScaledInput


REAL


标定的过程值


Output


REAL


PID 的输出值 （REAL 形式）


Output_PER


INT


PID 的输出值（模拟量）


Output_PWM


BOOL


PID 的输出值（脉宽调制）


SetpointLimit_H


BOOL


如果 SetpointLimit_H = TRUE，则说明达到了设定值的绝对上限 (Setpoint ≥ Config.SetpointUpperLimit)。


SetpointLimit_L


BOOL


如果 SetpointLimit_L = TRUE，则说明已达到设定值的绝对下限 (Setpoint ≤ Config.SetpointLowerLimit)。


InputWarning_H


BOOL


如果 InputWarning_H = TRUE，则说明过程值已达到或超出警告上限。


InputWarning_L


BOOL


如果 InputWarning_L = TRUE，则说明过程值已达到或低于警告下限。


State


INT


State 参数显示了 PID 控制器的当前工作模式。可使用输入参数 Mode 和 ModeActivate 处的上升沿更改工作模式:
State = 0：未激活
State = 1：预调节
State = 2：精确调节
State = 3：自动模式
State = 4：手动模式
State = 5：带错误监视的替代输出值


Error


BOOL


如果 Error = TRUE，则此周期内至少有一条错误消息处于未决状态。


ErrorBits


DWORD


ErrorBits 参数显示了处于未决状态的错误消息。通过 Reset 或 ErrorAck 的上升沿来保持并复位 ErrorBits。


注意：
1. 若 PID 控制器未正常工作，请先检查 PID 的输出状态 State 来判断 PID 的当前工作模式，并检查错误信息。
2.当错误出现时 Error=1，错误离开后 Error=0，ErrorBits 会保留错误信息。可通过编程清除错误离开后ErrorBits 保留的错误信息。
PID_Compact V2 的输入输出参数 Mode 指定了 PID_Compact 将转换到的工作模式，具有断电保持特性，由沿激活切换工作模式，如下表所示：


参数


数据类型


说明


Mode


INT


在 Mode 上，指定 PID_Compact 将转换到的工作模式:
State = 0：未激活
State = 1：预调节
State = 2：精确调节
State = 3：自动模式
State = 4：手动模式
工作模式由以下沿激活：
ModeActivate 的上升沿
Reset 的下降沿
ManualEnable 的下降沿
如果 RunModeByStartup = TRUE，则冷启动 CPU


注意：当 ManualEnable = TRUE，无法通过 ModeActivate 的上升沿或使用调试对话框来更改工作模式。
当PID出现错误时，通过捕捉 Error 的上升沿，将 ErrorBits 传送至全局地址，从而获得 PID 的错误信息，


错误代码
（DW#16#----）


说明


0000


没有任何错误


0001


参数 “Input” 超出了过程值限值的范围，正常范围应为 Config.InputLowerLimit < Input < Config.InputUpperLimit 。


0002


参数 “Input_PER” 的值无效。 请检查模拟量输入是否有处于未决状态的错误。


0004


精确调节期间出错。过程值无法保持振荡状态。


0008


预调节启动时出错。过程值过于接近设定值。启动精确调节。


0010


调节期间设定值发生更改。可在 CancelTuningLevel 变量中设置允许的设定值波动。


0020


精确调节期间不允许预调节。


0080


预调节期间出错。输出值限值的组态不正确，请检查输出值的限值是否已正确组态及其是否匹配控制逻辑。


0100


精确调节期间的错误导致生成无效参数。


0200


参数 “Input” 的值无效：值的数字格式无效。


0400


输出值计算失败。请检查 PID 参数。


0800


采样时间错误：循环中断 OB 的采样时间内没有调用 PID_Compact。


1000


参数 “Setpoint” 的值无效，值的数字格式无效。


10000


ManualValue 参数的值无效，值的数字格式无效。


20000


变量 SubstituteOutput 的值无效，值的数字格式无效。这时，PID_Compact 使用输出值下限作为输出值。


40000


Disturbance 参数的值无效，值的数字格式无效。


注意：如果多个错误同时处于待决状态，将通过二进制加法显示 ErrorBits 的值。例如，显示 ErrorBits = 0003h 表示错误 0001h 和 0002h 同时处于待决状态。

三

S7-1200 PID Compact V2 组态步骤


因为程序执行的扫描周期不相同，为保证以恒定的采样时间间隔执行 PID 指令，必须在循环 OB 中调用。使用 PID 功能，必须先添加循环中断，需要在循环中断中添加 PID_Compact 指令。在循环中断的属性中，可以修改其循环时间。组态步骤如下：
新建项目，并添加循环中断块，可根据实际需要调整循环中断时间(默认100ms，此处采用默认值)


在循环中断中调用PID_Compact指令，并指定背景数据块；


注：背景数据块在工艺对象中，包含组态和调试
对组态进行设置，分为基本设置、过程值设置、高级设置等部分；


基本设置中，选择控制器类型，为过程控制指定对象类型，单位，正作用，反作用及PID控制器模式；


a（1）. 为设定值、过程值和扰动变量选择物理量和测量单位。b（2）. 正作用：随着 PID 控制器的偏差增大，输出值增大。 反作用：随着PID控制器的偏差增大，输出值减小。PID_Compact 反作用时，可以勾选“反转控制逻辑”；或者用负比例增益。c（3）. 要在 CPU 重启后切换到“模式”(Mode) 参数中保存的工作模式，请勾选“在 CPU 重启后激活模式”。
以压力控制为例，Mode为自动模式，配置如下：


定义 PID 过程值和输出值的内容，选择 PID_Compact 输入、输出变量的引脚和数据类型。（此处使用物理量实际输入，实际输出，不带PRE）


注：Input和Out可以根据实际输入选择PRE或者不带PRE；（PRE即将实际物理量进行线性转换，例如输入0-27648，输出0-27648,适用于直接作用于被控对象或输入传感器）
设置过程值上下限，必须满足过程值下限<过程值上限。如果过程值超出限值，就会出现错误 (ErrorBits = 0001h)。


设置过程值标定，由于Input/Output参数选择不带PRE，因此过程值标定为禁用状态，不需要设置；


a. 当且仅当在 Input/Output 中输入选择为 “Input_PER” 时，才可组态过程值标定。b. 如果过程值与模拟量输入值成正比，则将使用上下限值对来标定 Input_PER。c. 必须满足范围的下限<上限。
高级设置中，过程值监控，可设置过程值报警（监视）上下限值，过程值超过监视限值，会输出警告。过程值超过过程值限值，PID输出报错，切换工作模式。


高级设置中，PWM限制在实际应用中基本用不到，此处无需设置；
对输出值的限制进行设置；PID控制器输出将在输出限制内输出(即便手动设定PID输出超出限制，也将以限制进行输出)，限制设定范围-100%~100%，可根据实际需求进行设定；


在高级设置中设置对错误的响应；


根据错误代码来分析错误原因。根据组态界面所设置的“对错误的响应”，不同错误的响应状态也不一样，如下表所示：


非活动


错误待定时的当前值


错误未决时的替代输出值




0001H
0800H
40000H


对于所有错误，PID 均输出 0.0，Error=1，会切换到 “未激活”模式（State=0）。
当错误离开后，可通过 Reset 的下降沿或者 ModeActive 的上升沿来切换工作模式。


自动模式下出现错误 PID Compact 仍保持自动模式（State=3），Error=1，输出错误发生前的最后一个有效值。错误离开后 Error=0、错误代码保留、PID_Compact 从自动模式开始运行。


0002H
0200H
0400H
1000H


/


自动模式下出现错误 PID Compact 切换到“带错误监视的替代输出值”模式（State=5），Error=1，输出组态的替换输出值。错误离开后 Error=0、错误代码保留、PID_Compact 从自动模式开始运行。


0004H
0008H
0010H
0080H
0100H


在调节过程中出现错误时，PID_Compact 取消调节模式，直接切换到Mode 参数中保存的工作模式运行。


/


0020H


精确调节期间无法再启动预调节，则 PID_Compact 的 Error=1、State 保持不变，即保持在精确调节模式。


/


10000H


手动模式下发生错误则继续使用手动值作为输出，Error=1、State 保持不变。


如果手动值无效（10000H）则输出组态的替换输出值。当 ManualValue 中指定有效值后，则 Error=0、PID_Compact 便会将其作为输出值。


20000H


/


自动模式下发生错误需要输出替代值时，如果替代输出值无效则 PID Compact 切换到“带错误监视的替代输出值”模式（State=5），并输出输出值的下限。错误离开后 PID_Compact 切换回自动模式。


a. 在 PID Compact V1 时，如果 PID 控制器出现错误，PID 会自动切换到“未激活”模式。在 PID_Compact V2 时，可以预先设置错误响应时 PID 的输出状态。以便在发生错误时，控制器在大多数情况下均可保持激活状态。b. 如果控制器频繁发生错误，建议检查 Errorbits 参数并消除错误原因。
在高级设置中手动输入PID参数，配置完成，即可进行调试；（实际应用中可先进行自整定调节，后再手动微调）


a. 在 PID Compact 组态界面可以修改 PID 参数，通过此处修改的参数对应工艺对象背景数据块 > Static > Retain > PID 参数。b. 通过组态界面修改参数需要重新下载组态并重启 PLC。建议直接对工艺对象背景数据块进行操作。
工艺对象背景数据块打开方式：

西门子 S7-1200 系列二十五:s7-1200 PID控制使用详解(中)--PID_Com...

http://bbs.plcjs.com/forum.php?mod=viewthread&tid=499846&fromuid=42656

(出处: PLC论坛-全力打造可编程控制器专业技术论坛)

#西门子plc#

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