S7-1200 PID Compact V2 自整定功能

時間：2021-03-18

PID 控制器能否正常運行，需要符合實際運行系統(tǒng)及工藝要求的參數(shù)設置。由于每套系統(tǒng)都不完全一樣，所以，每套系統(tǒng)的控制參數(shù)也不相同。用戶可通過參數(shù)訪問方式手動調試，在調試面板中觀察曲線圖后修改對應的 PID 參數(shù)。也可使用系統(tǒng)提供的參數(shù)自整定功能，PID 自整定是按照一定的數(shù)學算法，通過外部輸入信號，激勵系統(tǒng)，并根據(jù)系統(tǒng)的反應方式來確定 PID 參數(shù)。

S7-1200 PID 不支持仿真功能。S7-1200 提供了兩種整定方式，預調節(jié)、精確調節(jié)。可在執(zhí)行預調節(jié)和精確調節(jié)時獲得較佳 PID 參數(shù)。

預調節(jié)

預調節(jié)功能可確定對輸出值跳變的過程響應，并搜索拐點。根據(jù)受控系統(tǒng)的較大上升速率與時間計算 PID 參數(shù)。過程值越穩(wěn)定，PID 參數(shù)就越*計算，結果的精度也會越高。只要過程值的上升速率明顯**噪聲，就可以容忍過程值的噪聲。較可能的情況是處于工作模式“未激活”和“手動模式”下。重新計算前會備份 PID 參數(shù)。

啟動預調節(jié)的必要條件：

已在循環(huán)中斷 OB 中調用 “PID_Compact” 指令。

ManualEnable = FALSE 且 Reset = FALSE

PID_Compact 處于下列模式之一：“未激活”、“手動模式”或“自動模式”。

設定值和過程值均處于組態(tài)的限值范圍內。

| 設定值 – 過程值 | > 0.3 * | 過程值上限 – 過程值下限 |

| 設定值 – 過程值 | > 0.5 * | 設定值 |

預調節(jié)：利用輸出值的跳變啟動預調節(jié)過程

圖1. 啟動自整定曲線圖

如果執(zhí)行預調節(jié)時未產(chǎn)生錯誤消息，則 PID 參數(shù)已調節(jié)完畢。PID_Compact 將切換到自動模式并使用已調節(jié)的參數(shù)。在電源關閉以及重啟 CPU 期間，已調節(jié)的 PID 參數(shù)保持不變。如果無法實現(xiàn)預調節(jié)，PID_Compact 將切換到“未激活”模式。

精確調節(jié)

精確調節(jié)將使過程值出現(xiàn)恒定受限的振蕩。將根據(jù)此振蕩的幅度和頻率為操作點調節(jié) PID 參數(shù)。所有 PID 參數(shù)都根據(jù)結果重新計算。精確調節(jié)得出的 PID 參數(shù)通常比預調節(jié)得出的 PID 參數(shù)具有較好的主控和擾動特性。PID_Compact 將自動嘗試生成大于過程值噪聲的振蕩。過程值的穩(wěn)定性對精確調節(jié)的影響非常小。重新計算前會備份 PID 參數(shù)。

啟動精確調節(jié)的必要條件：

已在循環(huán)中斷 OB 中調用 “PID_Compact” 指令。

ManualEnable = FALSE 且 Reset = FALSE

PID_Compact 處于下列模式之一：“未激活”、“手動模式”或“自動模式”。

設定值和過程值均處于組態(tài)的限值范圍內。

在操作點處，控制回路已穩(wěn)定。過程值與設定值一致時，表明到達了操作點。

不能被干擾。|

精確調節(jié)：在穩(wěn)定狀態(tài)下，將圍繞過程值的操作點生成恒定受限的振蕩

圖2. 運行自整定曲線圖

可以在“未激活”、“自動”或“手動”模式下啟動精確調節(jié)。如果希望通過控制器調節(jié)來改進現(xiàn)有 PID 參數(shù)，建議自動模式下啟動精確調節(jié)。
如果已執(zhí)行精確調節(jié)且沒有錯誤，則 PID 參數(shù)已得到優(yōu)化。 PID_Compact 切換到自動模式，并使用優(yōu)化的參數(shù)。在電源關閉以及重啟 CPU 期間，優(yōu)化的 PID 參數(shù)保持不變。如果“精確調節(jié)”期間出錯，PID_Compact 將切換到“未激活”模式。

PID Compact V2 調試面板

通過路徑：項目樹 > PLC 項目 > 工藝對象 > PID_Compact > 調試打開整定界面，如圖 3 所示：

圖3.PID Compact 調試面板

1.采樣時間：選擇調試面板測量功能的采樣時間；啟動：激活 PID Compact 趨勢采集功能。調節(jié)模式：選擇整定方式；啟動：激活調節(jié)模式。
2.實時趨勢圖顯示：以曲線方式顯示 Setpoint（給定值），Input（反饋值），Output (輸出值)。
3.標尺：更改趨勢中曲線顏色和標尺中的較大/較小值。
4.調節(jié)狀態(tài)：顯示進度條與調節(jié)狀態(tài)。當調節(jié)完成后，整定出的參數(shù)會實時較新至工藝對象背景數(shù)據(jù)塊 > Retain > PID 參數(shù)中。
a. ErrorAck：確認警告和錯誤，點擊時 ErrorAck=Ture，釋放時 ErrorAck=False。
b. 上傳 PID 參數(shù)：將調節(jié)出的參數(shù)較新至初始值
c. 轉到 PID 參數(shù)：轉換到組態(tài)界面 > **設置 > PID 參數(shù)
d. 若當進度條達或控制器調節(jié)功能看似受阻時，請單擊“調節(jié)模式”中（上圖部分 1）的 “Stop” 圖標。檢查工藝對象的組態(tài)，必要時請重新啟動控制器調節(jié)功能。
5.可監(jiān)視給定，反饋，輸出值的在線狀態(tài)，并可手動強制輸出值。Stop PID_Compact：禁用 PID 控制器至非活動狀態(tài)。

上傳參數(shù)時要保證軟件與 CPU 之間的在線連接，并且調試模板要在測量模式，即能實時監(jiān)控狀態(tài)值，點擊上傳按鈕后，PID 工藝對象數(shù)據(jù)塊會顯示與 CPU 中的值不一致，因為此時項目中工藝對象數(shù)據(jù)塊的初始值與 CPU 中的不一致，可將此塊重新下載。

PID Compact V2 調試的常見問題

如何觀察 PID 控制器的運行趨勢？

1.使用博途軟件的 Traces 功能
a. 建立 Trace 軌跡，在項目樹 > Traces > 添加新 Trace
b. Trace > 配置窗口 > 信號 > 添加變量，窗口拆分顯示后使用拖放操作添加“信號”
c. 設置采樣時間和觸發(fā)記錄的模式，具體操作請參見本書 Traces 功能介紹

圖4.Trace配置界面添加監(jiān)控變量

2.使用 PID 調試面板
a. 調試面板可以啟動預調節(jié)和精確調節(jié)，并觀察 PID 控制器參數(shù)的運行曲線。
b. 若不啟動調節(jié)功能，僅啟用在線測量功能，仍然可以觀察運行曲線，但不可直接記錄導出測量曲線。
c. 在實時趨勢圖顯示界面，鼠標右鍵點擊 > 添加曲線至軌跡 > 測量中，即 Traces 功能。

3.連接給定、反饋、輸出值的變量至上位機等軟件，采用上位機等的趨勢功能進行采集。

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詞條
詞條說明
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