PID全稱是Proportion Integration Differentiation，即比例積分微分。

PID控制是最早發(fā)展起來(lái)的控制方法之一，此控制方法與自動(dòng)化儀表的配合，可以大大減少人工，提升生產(chǎn)過程的自動(dòng)化水平。由于PID控制算法簡(jiǎn)單、適用性廣和可靠性高，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)過程中不可或缺的控制手段。

S7-200 SMART支持PID控制。以下介紹利用PID向?qū)Э焖俳⒁粋€(gè)PID控制程序的方法。

? ? ? ? ? ? 前提條件

輸入輸出儀表信號(hào)均是4~20mA；

硬件為CPU SR20+EM AM06。

? ? ? ? ? ? 操作步驟

1． 打開STEP 7Micro/WIN SMART，新建硬件，并對(duì)EM AM06模塊通道類型進(jìn)行設(shè)置（電流型）；

2．?點(diǎn)擊菜單欄工具-PID或者點(diǎn)擊左側(cè)樹形導(dǎo)航欄-向?qū)?PID；

3． 一臺(tái)200Smart PLC可組態(tài)8個(gè)控制回路，按需要進(jìn)行勾選。在此勾選loop 0，然后點(diǎn)擊“下一個(gè)”；

4． 回路命名，按需更改，，此處為默認(rèn)，點(diǎn)擊“下一個(gè)”；

5．PID參數(shù)設(shè)置，在此暫不做更改，點(diǎn)擊“下一個(gè)”；

6．輸入類型設(shè)定，在此選擇“單極20%偏移量”。

所謂“單極20%偏移量”，可以理解為接收的是4~20mA的信號(hào)。因?yàn)樵赟mart200PLC中，默認(rèn)接收的電流信號(hào)是0~20mA的（PLC接收到的int類型數(shù)據(jù)的范圍是0~27648），這一點(diǎn)在組態(tài)模擬量通道的時(shí)候就可以看到，但是現(xiàn)在的自動(dòng)化儀表大部分是4~20mA的（接收到的int類型數(shù)據(jù)的范圍是5530~27648），也就是說，接收到的信號(hào)的下限需要進(jìn)行20%的偏移，即0mA變?yōu)?0mA*20%=4mA，數(shù)據(jù)范圍下限0變?yōu)?7648*20%=5529.6≈5530，這就是“20%”偏移的含義。

對(duì)應(yīng)的回路設(shè)定值若沒有特殊要求就用默認(rèn)數(shù)據(jù)即可，點(diǎn)擊“下一個(gè)”；

7．回路輸出設(shè)置。選擇“模擬量”標(biāo)定為“單極20%偏移量”，即輸出信號(hào)的int數(shù)據(jù)范圍也是5530~27648，對(duì)應(yīng)電流為4~20mA，點(diǎn)擊“下一個(gè)”；

8. 報(bào)警設(shè)置，如無(wú)需要不需設(shè)置，點(diǎn)擊“下一個(gè)”；

9．是否需要對(duì)回路進(jìn)行手動(dòng)控制，若勾選，則該控制回路可在手動(dòng)模式與自動(dòng)模式間切換，在此勾選“添加PID的手動(dòng)控制”，點(diǎn)擊“下一個(gè)”；

10．分配存儲(chǔ)器，此步驟為自動(dòng)分配120個(gè)字節(jié)的地址范圍，填入合適的起始地址即可，注意，這120個(gè)字節(jié)為該P(yáng)ID回路專用，不可再分配給其他數(shù)據(jù)，在此選擇VB100~VB219。點(diǎn)擊“下一個(gè)”；

11. 介紹包含組件，點(diǎn)擊“下一個(gè)”；

12. 點(diǎn)擊“生成”，至此一個(gè)PID子例程建立完畢；

13. 確定PID回路各參數(shù)。V0.0為手動(dòng)自動(dòng)切換開關(guān)，第一個(gè)AI通道（EM0_輸入0）為過程量PV_I，第一個(gè)AO通道（EM0_輸出0）為回路輸出，VD10為設(shè)定值SetPoint，VD14為手動(dòng)輸出值ManualOutput；

14. PID控制回路的無(wú)擾切換。200Smart的PID控制回路需要進(jìn)行無(wú)擾切換編程，即PID控制模塊在進(jìn)行手動(dòng)/自動(dòng)模式切換時(shí)，輸出需要進(jìn)行保持，否則會(huì)因?yàn)槭謩?dòng)輸出值ManualOutput（自動(dòng)切手動(dòng)）或自動(dòng)設(shè)定值SetPoint（手動(dòng)切自動(dòng)）而引起輸出的變化，從而影響本來(lái)已經(jīng)穩(wěn)定的生產(chǎn)過程，擾亂正常的生產(chǎn)流程。

無(wú)擾切換核心思路是：由當(dāng)自動(dòng)模式切為手動(dòng)模式的瞬間，將當(dāng)前輸出值賦給手動(dòng)輸出值ManualOutput；當(dāng)由手動(dòng)模式切為自動(dòng)模式的瞬間，將當(dāng)前過程值PV_I賦給自動(dòng)設(shè)定值SetPoint；通過以上做法，可以保證在模式切換時(shí)，輸出基本不發(fā)生變化。

梯形圖如下：

15．在梯形圖中調(diào)用子例程“PID0_CTRL”；

PIDx_CTRL模塊各個(gè)參數(shù)的意義及范圍：

PV_I——即過程量，為int類型數(shù)據(jù)；

Setpoint_R——即設(shè)定值，為real類型數(shù)據(jù)，范圍0.0~100.0；

Auto_Manual——即手自動(dòng)切換開關(guān)，bool類型數(shù)據(jù)；

ManualOutput——即手動(dòng)輸出值，為real類型數(shù)據(jù)，可在手動(dòng)模式控制回路輸出；范圍0.0~1.0；

Output：即回路輸出，為int類型數(shù)據(jù)；

注意：無(wú)擾切換步驟中的PID0_Output并不是PID0_CTRL模塊的輸出 EM0_輸出0，二者的數(shù)據(jù)類型也是不同的，具體可參考幫助文件中的“PID 回路定義表”。? ?

至此，一個(gè)PID控制回路搭建完成。下一步按實(shí)際工況調(diào)試回路，確定最佳的PID參數(shù)，最終目的是PID回路可根據(jù)內(nèi)部計(jì)算控制輸出變化，從而快速準(zhǔn)確的將當(dāng)前過程量調(diào)整到設(shè)定值。

審核編輯：黃飛

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