如何快速建立一個PID控制程序

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

PID控制是最早發展起來的控制方法之一，此控制方法與自動化儀表的配合，可以大大減少人工，提升生產過程的自動化水平。由于PID控制算法簡單、適用性廣和可靠性高，已經成為現代工業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向導快速建立一個PID控制程序的方法。

? ? ? ? ? ? 前提條件

輸入輸出儀表信號均是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EM AM06模塊通道類型進行設置（電流型）；

2．?點擊菜單欄工具-PID或者點擊左側樹形導航欄-向導-PID；

3． 一臺200Smart PLC可組態8個控制回路，按需要進行勾選。在此勾選loop 0，然后點擊“下一個”；

4． 回路命名，按需更改，，此處為默認，點擊“下一個”；

5．PID參數設置，在此暫不做更改，點擊“下一個”；

6．輸入類型設定，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。因為在Smart200PLC中，默認接收的電流信號是0~20mA的（PLC接收到的int類型數據的范圍是0~27648），這一點在組態模擬量通道的時候就可以看到，但是現在的自動化儀表大部分是4~20mA的（接收到的int類型數據的范圍是5530~27648），也就是說，接收到的信號的下限需要進行20%的偏移，即0mA變為20mA*20%=4mA，數據范圍下限0變為27648*20%=5529.6≈5530，這就是“20%”偏移的含義。

對應的回路設定值若沒有特殊要求就用默認數據即可，點擊“下一個”；

7．回路輸出設置。選擇“模擬量”標定為“單極20%偏移量”，即輸出信號的int數據范圍也是5530~27648，對應電流為4~20mA，點擊“下一個”；

8. 報警設置，如無需要不需設置，點擊“下一個”；

9．是否需要對回路進行手動控制，若勾選，則該控制回路可在手動模式與自動模式間切換，在此勾選“添加PID的手動控制”，點擊“下一個”；

10．分配存儲器，此步驟為自動分配120個字節的地址范圍，填入合適的起始地址即可，注意，這120個字節為該PID回路專用，不可再分配給其他數據，在此選擇VB100~VB219。點擊“下一個”；

11. 介紹包含組件，點擊“下一個”；

12. 點擊“生成”，至此一個PID子例程建立完畢；

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

14. PID控制回路的無擾切換。200Smart的PID控制回路需要進行無擾切換編程，即PID控制模塊在進行手動/自動模式切換時，輸出需要進行保持，否則會因為手動輸出值ManualOutput（自動切手動）或自動設定值SetPoint（手動切自動）而引起輸出的變化，從而影響本來已經穩定的生產過程，擾亂正常的生產流程。

無擾切換核心思路是：由當自動模式切為手動模式的瞬間，將當前輸出值賦給手動輸出值ManualOutput；當由手動模式切為自動模式的瞬間，將當前過程值PV_I賦給自動設定值SetPoint；通過以上做法，可以保證在模式切換時，輸出基本不發生變化。

梯形圖如下：

15．在梯形圖中調用子例程“PID0_CTRL”；

PIDx_CTRL模塊各個參數的意義及范圍：

PV_I——即過程量，為int類型數據；

Setpoint_R——即設定值，為real類型數據，范圍0.0~100.0；

Auto_Manual——即手自動切換開關，bool類型數據；

ManualOutput——即手動輸出值，為real類型數據，可在手動模式控制回路輸出；范圍0.0~1.0；

Output：即回路輸出，為int類型數據；

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

至此，一個PID控制回路搭建完成。下一步按實際工況調試回路，確定最佳的PID參數，最終目的是PID回路可根據內部計算控制輸出變化，從而快速準確的將當前過程量調整到設定值。

審核編輯：黃飛

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