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[西门子PLC] S7-200SMART与PID控制(二)

上一期呢,咱们分享了 S7 - 200 SMART 与 PID 的应用(一)。这一期呀,咱们接着上一期的内容,

第五点:程序编写。

利用 PID 向导编写程序,让温度能一直保持在给定的值,还要对 PID 参数进行整定。

六、下载并调试

下载操作在这不做阐述

1、调试说明:

(1)比例增益:它能让调节速度变快,把误差变小,不过可没法消除稳态误差哟。参考的调节办法是可以从小往大单独去调。
(2)积分作用:能把稳态误差给消除掉,可这样一来系统的动态响应就变慢啦,要是积分太大还会影响系统的稳定性呢。调节的参考办法是:把调好的比例系数调到 50%到 80%;从大往小,慢慢增加积分的影响。
(3)微分作用:这是超前控制,能减少调节的时间,不过对干扰会有放大的作用。调节方法参考是:从小往大单独调节,并且相应地调整比例和积分,去追求调节偏差的变化率。
(4)PID 调节方法:先把积分和微分给关掉,先调比例,等到比例差不多的时候再加上积分。一般的情况是,比例值越大输出结果就越快;积分越大,输出结果就越慢;微分在调节温控的时候用,通常情况下可以不用。

2、可以通过状态图表来监控,还能修改像给定值、手自动状态、PWM 输出设置这些东西。

不过呢,也能够通过 PID 控制面板来进行调试,就像下面这张图显示的这样:

1、给定值和过程值共同使用图形左边的纵轴,而输出则用图形右边的纵轴。
2、采样时间就是 PID 控制回路对反馈进行采样以及重新计算输出值的时间间隔(在 PID 向导配置里可以更改)。
3、速率:设定图形显示区里所有显示值的采样更新速率时间。
4、调节参数:增益、积分和微分的当下值。
5、要是选择启用手动调节,能够在计算值里修改 PID 参数。
6、在自动模式下,点击“启动”按钮,就能启动自整定,自整定完成以后,点击“更新”按钮,就可以把参数写到 CPU 里。
7、点击“选项”能够进入自整定参数设置(如下图)

七、PID常见问题

1、PID 向导生成的程序为啥不执行呢?得保证用 SM0.0 无条件调用 PID0_CTRL 库。在程序的其他部分别再用 SMB34 定时中断,也别给 SMB34 赋值。确认一下当前的工作状态:是手动还是自动。
2、怎么实现 PID 反作用调节呢?在有些控制里需要 PID 反作用调节。比如说:夏天控制空调制冷的时候,如果反馈温度(过程值)比设定温度低,那就得关阀,减少输出控制(像减少冷水流量之类的),这就是 PID 反作用调节。(在 PID 正作用里要是过程值比设定值小,那就得增大输出控制)要是想实现 PID 反作用调节,得把 PID 回路的增益设成负数。对于增益是 0 的积分或者微分控制来说,如果指定积分时间、微分时间是负值,那就是反作用回路。
3、怎么按照工艺要求有选择地投入 PID 功能呢?可以用“手动/自动”切换的功能。PID 向导生成的 PID 功能块得保证每个扫描周期都调用,所以在主程序里用 SM0.0 调用。
4、PID 控制不稳定该咋办?怎么调试 PID 呢?

闭环系统的调试,首先得做开环测试。啥叫开环呢,就是在 PID 调节器不工作的时候,观察观察:

(1)反馈通道的信号稳不稳定

(2)输出通道动作正不正常 可以试着给一些比较保守的 PID 参数,比如说放大倍数(增益)别太大,能小于 1 就行,积分时间别太短,省得引起振荡。在这个基础上,就能直接投入运行,看看反馈的波形有啥变化。给一个阶跃给定,观察系统的响应,这是最好的办法。要是反馈达到给定值以后,经过好多次振荡才能稳定,或者根本就不稳定,那得想想是不是增益太大、积分时间太短啦;要是反馈老是跟不上给定,上升速度特别慢,就得考虑是不是增益太小、积分时间太长……PID 参数的调试是个综合的、相互影响的过程,实际调试的时候多尝试几次是特别重要的步骤。


5、没采用积分控制的时候,为啥反馈达不到给定呢?这是因为积分控制的作用是消除纯比例调节系统本来就有的“静差”。在没有积分控制的比例控制系统里,没偏差就没输出量,没输出就没法让反馈值和给定值相等。所以永远都不可能做到没偏差。
6、S7 - 200 SMART 控制变频器,要是变频器也有 PID 控制功能,该用谁的 PID 功能呢?可以根据具体情况来决定。一般来讲,如果需要控制的变量跟变频器直接相关,比如变频水泵控制水压这类情况,可以优先考虑用变频器的 PID 功能。
7、指令块和向导用的 PID 回路号能重复吗?不能重复,用 PID 向导的时候,对应的回路指令块也会调用,所以指令块和向导用的 PID 回路号不能重复,要不然会有想不到的结果。
8、在同一个程序里既用 PID 指令块又用向导,PID 的数目咋算呢?用 PID 向导的时候,对应的回路指令块也会调用,所以 PID 指令块和向导加起来一共支持 8 个。
9、PID 指令块能在主程序/子程序里调用吗?能,不过不建议这么做,主程序/子程序的循环时间每个周期可能都不一样,没法保证精确采样,建议用定时中断,像 SMB34/SMB35 就行。
10、SMB34 定时最大 255 毫秒,如果采样时间是 1 秒该咋实现?采样时间是 1 秒,要求 PID 指令块每隔 1 秒调用一次。可以先弄一个 250 毫秒的定时中断,然后通过编程累加判断,每 4 次中断执行一次 PID 指令就行。
11、PID 指令块怎么实现手动调节?可以简单地用“调用/不调用”指令的方式来控制自动/手动模式。不调用 PID 指令的时候,可以手动给输出地址 0.0 - 1.0 之间的实数。

S7-200SMART与PID的应用(二) PLC论坛-全力打造可编程控制器专业技术论坛 -

S7-200SMART与PID的应用(二)

http://bbs.plcjs.com/forum.php?mod=viewthread&tid=504326&fromuid=1

(出处: PLC论坛-全力打造可编程控制器专业技术论坛)

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