基于S7-1200的PID控制

 

概述

【一】PID控制 PID功能用于对闭环过程进行控制。PID控制适用于温度、压力和流量等物理量，是工业现场中应用最为广泛的一种控制方式，其原理是对被控对象设定一个给定值然后将实际值测量出来，并与给定值比较，将其差值送入PID控制器，PID控制器按照一定的运算规律，计算出结果，即为输出值，送到执行器进行调节，其中的P、I和D指的是比例、积分和微分，是一种闭环控制算法。通过这些参数，可以使被控对象追随给定值变化并使系统达到稳定，自动消除各种干扰对控制过程的影响。

【一】S7-1200的PID控制

S7-1200 CPU提供了PID控制器回路数量受到CPU的工作内存及支持DB块数量限制。严格上说并没有限制具体数量，但实际应用推荐客户不要超过16路PID回路。可同时进行回路控制，用户可手动调试参数，也可使用自整定功能，提供了两种自整定方式由PID控制器自动调试参数。另外STEP7 Basic还提供了调试面板，用户可以直观的了解控制器及被控对象的状态。PID控制器功能主要依靠三部分实现，循环中断块，PID指令块，工艺对象背景数据块。用户在调用PID指令块时需要定义其背景数据块，而此背景数据块需要在工艺对象中添加，称为工艺对象背景数据块。PID指令块与其相对应的的工艺对象背景数据块组合使用，形成完整的PID控制器。自软件 博途V13 起，固件为 4.0 或更高版本的 S7-1200，可以使用 PID_Compact V2.2 指令。S7-1200 在 V4.0 以上，博途 V13 SP1 以上，使用 S7-PLCSIM V13 SP1 可以仿真 PLC 程序，但不支持工艺功能（高速计数器、运动控制、PID 调节）的仿真。

（1）下表显示了 PID_Compact 的每个版本可用于哪种 CPU：

CPU	FW	PID_Compact
S7-1200	≥ V4.x	V2.2 V1.2
S7-1200	≥ V3.x	V1.2 V1.1
S7-1200	≥ V2.x	V1.2 V1.1
S7-1200	≥ V1.x	V1.0

（2）PID_Compact V2.0 工艺对象典型 CPU 处理时间（取决于 CPU 类型）：

CPU	典型 CPU 处理时间 (PID_Compact V2.x)
CPU 1211C ≥ V4.0	300 µs
CPU 1215C ≥ V4.0	300 µs
CPU 1217C ≥ V4.0	300 µs

（3）PID_Compact V2.0 工艺对象背景数据块的存储器要求：

分类	PID_Compact V2.x 背景数据块的存储器要求
装载存储器要求	约 12000 个字节
总工作存储器要求	788 个字节
保持性工作存储器要求	44 个字节

模拟量闭环控制系统-PID控制的特点：

不需要被控对象的数学模型，结构简单容易实现，使用方便有较强的灵活性和适应性。

用调试窗口整定PID控制器-调试窗口的功能

1、使用“首次启动自调节”功能优化控制器

2、使用“运行中自调节”功能优化控制器，可以实现最佳调节

3、用于趋势视图监视当前的闭环控制

4、通过手动设置控制器的输出值来测试过程