S中的PID控制溫控制舉例

S7-200PID溫度控制PID設(shè)置PID編程N(yùn)EW!1現(xiàn)在是1頁\一共有56頁\編輯于星期一S7-200PID溫度控制PID控制理論簡介

PID溫度控制示例

工作原理

任務(wù)目標(biāo)

實(shí)現(xiàn)過程

提綱2現(xiàn)在是2頁\一共有56頁\編輯于星期一PID控制理論簡介PID（比例-積分-微分）控制器作為最早實(shí)用化的控制器已有50多年歷史，現(xiàn)在仍然是應(yīng)用最廣泛的工業(yè)控制器。PID控制器簡單易懂，使用中不需精確的系統(tǒng)模型等先決條件，因而成為應(yīng)用最為廣泛的控制器。它由于用途廣泛、使用靈活，已有系列化產(chǎn)品，使用中只需設(shè)定三個(gè)參數(shù)（Kc，

Ti和Td）即可。在很多情況下，并不一定需要全部三個(gè)單元，可以取其中的一到兩個(gè)單元，但比例控制單元是必不可少的。3現(xiàn)在是3頁\一共有56頁\編輯于星期一PID控制理論簡介－比例調(diào)節(jié)按比例反應(yīng)系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少偏差。比例作用大，可以加快調(diào)節(jié)，減少誤差，但是過大的比例，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，甚至造成系統(tǒng)的振蕩。比例調(diào)節(jié)作用4現(xiàn)在是4頁\一共有56頁\編輯于星期一PID控制理論簡介－積分調(diào)節(jié)使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無差度。因?yàn)橛姓`差，積分調(diào)節(jié)就進(jìn)行，直至無差，積分調(diào)節(jié)停止，積分調(diào)節(jié)輸出一常值。積分作用的強(qiáng)弱取決與積分時(shí)間常數(shù)Ki，Ki越小，積分作用就越強(qiáng)。反之Ki大則積分作用弱，加入積分調(diào)節(jié)可使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，動(dòng)態(tài)響應(yīng)變慢。積分作用常與另兩種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合，組成PI調(diào)節(jié)器或PID調(diào)節(jié)器。積分調(diào)節(jié)作用5現(xiàn)在是5頁\一共有56頁\編輯于星期一PID控制理論簡介－微分調(diào)節(jié)微分作用反映系統(tǒng)偏差信號的變化率，具有預(yù)見性，能預(yù)見偏差變化的趨勢，因此能產(chǎn)生超前的控制作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分調(diào)節(jié)作用消除。因此，可以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。在微分時(shí)間選擇合適情況下，可以減少超調(diào)，減少調(diào)節(jié)時(shí)間。微分作用對噪聲干擾有放大作用，因此過強(qiáng)的微分調(diào)節(jié)，對系統(tǒng)抗干擾不利。此外，微分反應(yīng)的是變化率，而當(dāng)輸入沒有變化時(shí)，微分作用輸出為零。微分作用不能單獨(dú)使用，需要與另外兩種調(diào)節(jié)規(guī)律相結(jié)合，組成PD或PID控制器。微分調(diào)節(jié)作用6現(xiàn)在是6頁\一共有56頁\編輯于星期一PID溫度控制示例PID控制理論簡介

PID溫度控制示例

工作原理

任務(wù)目標(biāo)

實(shí)現(xiàn)過程

提綱7現(xiàn)在是7頁\一共有56頁\編輯于星期一S7-200PID溫度控制工作原理

任務(wù)目標(biāo)

實(shí)現(xiàn)過程PID溫度控制示例8現(xiàn)在是8頁\一共有56頁\編輯于星期一PID溫度控制示例－工作原理PID溫度控制系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，由PLC的輸出控制加熱器對熱電阻的加熱程度.同時(shí)通過溫度傳感器將熱電阻當(dāng)前的實(shí)際溫度轉(zhuǎn)變成電信號，再通過PLC的模擬量輸入端將溫度傳感器傳回來的電信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字量傳送給CPU以用于計(jì)算。對PLC進(jìn)行編程，可以設(shè)定目標(biāo)溫度，然后通過PID調(diào)節(jié)控制PLC的輸出，使熱電阻的實(shí)際溫度逐漸趨近于目標(biāo)溫度。9現(xiàn)在是9頁\一共有56頁\編輯于星期一PID溫度控制示例工作原理

任務(wù)目標(biāo)

實(shí)現(xiàn)過程PID溫度控制示例10現(xiàn)在是10頁\一共有56頁\編輯于星期一PID溫度控制示例－任務(wù)目標(biāo)

使用西門子文本顯示屏TD200C實(shí)時(shí)監(jiān)測熱電阻的實(shí)際溫度并且可以通過顯示屏設(shè)定目標(biāo)溫度以及PID控制參數(shù)。通過PLC實(shí)現(xiàn)溫度的PID調(diào)節(jié)。

11現(xiàn)在是11頁\一共有56頁\編輯于星期一PID溫度控制示例工作原理

任務(wù)目標(biāo)

實(shí)現(xiàn)過程PID溫度控制示例12現(xiàn)在是12頁\一共有56頁\編輯于星期一PID溫度控制示例－實(shí)現(xiàn)過程通過PID向?qū)渲肞ID回路PID相關(guān)指令及回路表通過文本顯示向?qū)渲肨D200C顯示屏編寫程序13現(xiàn)在是13頁\一共有56頁\編輯于星期一實(shí)現(xiàn)過程－通過PID向?qū)渲肞ID回路1進(jìn)入PID配置向?qū)? 選擇要配置的PID回路3 設(shè)置回路參數(shù)4 設(shè)置回路的輸入/輸出選項(xiàng)5 設(shè)置回路的報(bào)警選項(xiàng)6 為配置分配存儲(chǔ)區(qū)7 指定子程序和中斷程序8 生成PID代碼完成配置步驟14現(xiàn)在是14頁\一共有56頁\編輯于星期一配置PID回路－步驟1：進(jìn)入PID配置向?qū)нx擇項(xiàng)目樹中的“向?qū)?>PID”進(jìn)入PID配置向?qū)?5現(xiàn)在是15頁\一共有56頁\編輯于星期一1.選擇要配置的PID回路。2.點(diǎn)擊“下一步”按鈕。

配置PID回路－步驟2：選擇要配置的PID回路

16現(xiàn)在是16頁\一共有56頁\編輯于星期一配置PID回路－步驟3：設(shè)置回路參數(shù)1.設(shè)置給定值的最小值為0.0最大值為60.0,即給定的溫度范圍是0～60度。2.設(shè)置PID控制參數(shù)均使用默認(rèn)值。3.點(diǎn)擊“下一步”按鈕。17現(xiàn)在是17頁\一共有56頁\編輯于星期一配置PID回路－步驟4：設(shè)置回路的輸入/輸出選項(xiàng)1.指定回路的過程變量（pv）使用單極性標(biāo)定。2.設(shè)置過程變量（pv）的標(biāo)定范圍為0～32000。3.設(shè)置輸出類型為數(shù)字量輸出，占空比周期為1秒。4.點(diǎn)擊“下一步”按鈕。18現(xiàn)在是18頁\一共有56頁\編輯于星期一配置PID回路－步驟5：設(shè)置回路的報(bào)警選項(xiàng)點(diǎn)擊“下一步”按鈕。

19現(xiàn)在是19頁\一共有56頁\編輯于星期一配置PID回路－步驟6：為配置分配存儲(chǔ)區(qū)1.選擇一個(gè)未使用的V存儲(chǔ)區(qū)來存放模塊的配置信息，可以點(diǎn)擊“建議地址”按鈕，讓系統(tǒng)來選定一個(gè)合適的存儲(chǔ)區(qū)。這里PID回路存儲(chǔ)區(qū)的首地址為VB400。2.點(diǎn)擊“下一步”按鈕。20現(xiàn)在是20頁\一共有56頁\編輯于星期一配置PID回路－步驟7：指定子程序和中斷程序1.為向?qū)ё映绦蚝椭袛喑绦蛎?.點(diǎn)擊“下一步”按鈕。21現(xiàn)在是21頁\一共有56頁\編輯于星期一配置PID回路－步驟8：生成PID代碼完成配置點(diǎn)擊“完成”按鈕生成PID代碼完成配置。22現(xiàn)在是22頁\一共有56頁\編輯于星期一PID溫度控制示例－實(shí)現(xiàn)過程通過PID向?qū)渲肞ID回路PID相關(guān)指令及回路表通過文本顯示向?qū)渲肨D200C顯示屏編寫程序23現(xiàn)在是23頁\一共有56頁\編輯于星期一實(shí)現(xiàn)過程－PID相關(guān)指令及回路表通過向?qū)瓿蓪ID回路的配置后回生成子程序“PIDx_INIT”。相關(guān)指令24現(xiàn)在是24頁\一共有56頁\編輯于星期一PID相關(guān)指令及回路表－PIDx_INIT指令PIDx_INIT指令根據(jù)在PID向?qū)е性O(shè)置的輸入和輸出執(zhí)行PID功能。每次掃描均調(diào)用該指令。PIDx_INIT指令的輸入和輸出取決于在PID向?qū)е兴鞯倪x擇。例如，如果選擇“增加PID手動(dòng)控制”功能則在指令中將顯示Auto_Manual（自動(dòng)/手動(dòng)切換）和ManualOutput（手動(dòng)模式下的輸出值）輸入，如果在PID向?qū)У摹盎芈穲?bào)警選項(xiàng)”屏幕中選擇“使能低限報(bào)警（PV）”，則在指令中將顯示LowAlarm（低限報(bào)警）輸出。25現(xiàn)在是25頁\一共有56頁\編輯于星期一PID相關(guān)指令及回路表－PIDx_INIT指令輸入/輸出數(shù)據(jù)類型注釋EN布爾使能位，為1時(shí)調(diào)用該指令PV_I整數(shù)PID回路的過程變量Setpoint_R實(shí)數(shù)PID回路的設(shè)定值A(chǔ)uto_Manual布爾PID手動(dòng)/自動(dòng)切換ManualOutput實(shí)數(shù)手動(dòng)模式下的輸出值Output(數(shù)字)布爾由向?qū)Т_定PLC輸出為數(shù)字量Output(模擬)整數(shù)由向?qū)Т_定PLC輸出為模擬量HighAlarm布爾高限報(bào)警LowAlarm布爾低限報(bào)警ModuleErr布爾模擬量輸入模塊報(bào)錯(cuò)26現(xiàn)在是26頁\一共有56頁\編輯于星期一PID相關(guān)指令及回路表－回路表PID回路表PID回路表偏移量域格式類型說明0進(jìn)程變量雙字—實(shí)數(shù)入包含進(jìn)程變量，必須在0.0至4設(shè)定值雙字—實(shí)數(shù)入包含設(shè)定值，必須在0.0至1.0范圍內(nèi)。8輸出雙字—實(shí)數(shù)入/出包含計(jì)算輸出，在0.0至1.0范圍內(nèi)。12增益雙字—實(shí)數(shù)入包含增益，此為比例常數(shù)，可為正數(shù)或負(fù)數(shù)。16采樣時(shí)間雙字—實(shí)數(shù)入包含采樣時(shí)間，以秒為單位，必須為正數(shù)。20積分時(shí)間或復(fù)原雙字—實(shí)數(shù)入包含積分時(shí)間或復(fù)原，以分鐘為單位，必須為正數(shù)。24微分時(shí)間或速率雙字—實(shí)數(shù)入包含微分時(shí)間或速率，以分鐘為單位，必須為正數(shù)。28偏差雙字—實(shí)數(shù)入/出包含0.0和1.0之間的偏差或積分和數(shù)值。32以前的進(jìn)程變量雙字—實(shí)數(shù)入/出包含最后一次執(zhí)行PID指令存儲(chǔ)的進(jìn)程變量以前的數(shù)值。27現(xiàn)在是27頁\一共有56頁\編輯于星期一PID溫度控制示例－實(shí)現(xiàn)過程通過PID向?qū)渲肞ID回路PID相關(guān)指令及回路表通過文本顯示向?qū)渲肨D200C顯示屏編寫程序28現(xiàn)在是28頁\一共有56頁\編輯于星期一PID溫度控制示例－通過向?qū)渲肨D200C顯示屏進(jìn)入文本顯示的配置向?qū)нx擇TD型號和版本使能標(biāo)準(zhǔn)菜單、密碼及設(shè)置更新速率設(shè)置本地化顯示配置鍵盤按鍵基本配置完成，進(jìn)行用戶菜單配置。定義用戶菜單和文字完成用戶菜單配置向?qū)Р糠滞瓿蔀榕渲梅峙浯鎯?chǔ)區(qū)生成項(xiàng)目組件步驟29現(xiàn)在是29頁\一共有56頁\編輯于星期一配置TD200C顯示屏選擇項(xiàng)目樹中的“向?qū)?>文本顯示”進(jìn)入文本顯示屏配置向?qū)Р襟E1：進(jìn)入文本顯示配置向?qū)?0現(xiàn)在是30頁\一共有56頁\編輯于星期一配置TD200C顯示屏點(diǎn)擊“下一步”按鈕進(jìn)入下一步。

步驟1：進(jìn)入文本顯示配置向?qū)?1現(xiàn)在是31頁\一共有56頁\編輯于星期一配置TD200C顯示屏1.選擇TD的型號和版本。2.點(diǎn)擊“下一步”按鈕進(jìn)入下一步。

步驟2：選擇TD型號和版本32現(xiàn)在是32頁\一共有56頁\編輯于星期一配置TD200C顯示屏1.設(shè)置密碼保護(hù)，這里未啟用密碼保護(hù)2.使能標(biāo)準(zhǔn)菜單，根據(jù)需要選擇。3.設(shè)置更新速率。4.點(diǎn)擊“下一步”按鈕進(jìn)入下一步。

步驟3：使能標(biāo)準(zhǔn)菜單、密碼及設(shè)置更新速率33現(xiàn)在是33頁\一共有56頁\編輯于星期一配置TD200C顯示屏1.選擇顯示文本的語言。2.選擇顯示文本的字符集。3.點(diǎn)擊“下一步”按鈕進(jìn)入下一步。步驟4：配置本地化顯示34現(xiàn)在是34頁\一共有56頁\編輯于星期一配置TD200C顯示屏1.配置鍵盤按鈕的動(dòng)作，可以選擇“置位”或“瞬動(dòng)觸點(diǎn)”。2.設(shè)置顯示相應(yīng)的響應(yīng)標(biāo)志。3.點(diǎn)擊“下一步”按鈕進(jìn)入下一步。

步驟5：配置鍵盤按鍵35現(xiàn)在是35頁\一共有56頁\編輯于星期一配置TD200C顯示屏點(diǎn)擊“用戶菜單”選項(xiàng)進(jìn)入用戶菜單配置向?qū)А?/p>

步驟6：基本配置完成進(jìn)入用戶菜單配置36現(xiàn)在是36頁\一共有56頁\編輯于星期一配置TD200C顯示屏1.定義用戶菜單，這里定義了三個(gè)用戶菜單分別是：PID溫度監(jiān)測，PID參數(shù)設(shè)定，PID目標(biāo)溫度設(shè)定。2.選擇“PID溫度監(jiān)測”菜單點(diǎn)擊“添加屏幕”按鈕為其添加一個(gè)屏幕。該屏幕用于顯示PID溫度控制系統(tǒng)的實(shí)際溫度。步驟7：定義用戶菜單和文字37現(xiàn)在是37頁\一共有56頁\編輯于星期一配置TD200C顯示屏1.輸入要在屏幕上顯示的文本。2.點(diǎn)擊“插入PLC數(shù)據(jù)”按鈕在屏幕上插入一個(gè)區(qū)域用來顯示PLCV存儲(chǔ)區(qū)中某一地址的值。步驟7：定義用戶菜單和文字38現(xiàn)在是38頁\一共有56頁\編輯于星期一配置TD200C顯示屏1.指定數(shù)據(jù)地址為VD1000（后面編寫PLC程序是會(huì)用到該地址）。2.選擇數(shù)據(jù)格式為實(shí)數(shù)（浮點(diǎn)數(shù)）。3.設(shè)置顯示到小數(shù)點(diǎn)后一位。4.點(diǎn)擊“確認(rèn)”按鈕完成PLC數(shù)據(jù)的插入。步驟7：定義用戶菜單和文字39現(xiàn)在是39頁\一共有56頁\編輯于星期一配置TD200C顯示屏點(diǎn)擊“確認(rèn)”按鈕完成一個(gè)屏幕的添加。步驟7：定義用戶菜單和文字40現(xiàn)在是40頁\一共有56頁\編輯于星期一配置TD200C顯示屏按照上面的方法為菜單“PID參數(shù)設(shè)定”添加三個(gè)屏幕屏幕0：用于設(shè)定比例增益系數(shù)Kc屏幕1：用于設(shè)定積分時(shí)間常數(shù)Ti屏幕2：用于設(shè)定文分時(shí)間常數(shù)Td

步驟7：定義用戶菜單和文字41現(xiàn)在是41頁\一共有56頁\編輯于星期一配置TD200C顯示屏步驟7：定義用戶菜單和文字屏幕0

用于設(shè)定比例增益系數(shù)Kc42現(xiàn)在是42頁\一共有56頁\編輯于星期一配置TD200C顯示屏步驟7：定義用戶菜單和文字屏幕0中PLC數(shù)據(jù)的屬性

數(shù)據(jù)地址為VD412（根據(jù)PID回路表VD412中的值既是Kc）。數(shù)據(jù)格式為實(shí)數(shù)（浮點(diǎn)數(shù)）。顯示小數(shù)點(diǎn)后兩位允許用戶編輯

43現(xiàn)在是43頁\一共有56頁\編輯于星期一配置TD200C顯示屏步驟7：定義用戶菜單和文字屏幕1

用于設(shè)定積分時(shí)間常數(shù)Ti44現(xiàn)在是44頁\一共有56頁\編輯于星期一配置TD200C顯示屏步驟7：定義用戶菜單和文字屏幕1中PLC數(shù)據(jù)的屬性

數(shù)據(jù)地址為VD420（根據(jù)PID回路表VD412中的值既是Ti）。數(shù)據(jù)格式為實(shí)數(shù)（浮點(diǎn)數(shù)）。顯示小數(shù)點(diǎn)后兩位允許用戶編輯

45現(xiàn)在是45頁\一共有56頁\編輯于星期一配置TD200C顯示屏步驟7：定義用戶菜單和文字屏幕2

用于設(shè)定微分時(shí)間常數(shù)Td46現(xiàn)在是46頁\一共有56頁\編輯于星期一配置TD200C顯示屏步驟7：定義用戶菜單和文字屏幕2中PLC數(shù)據(jù)的屬性

數(shù)據(jù)地址為VD424（根據(jù)PID回路表VD412中的值既是Td）。數(shù)據(jù)格式為實(shí)數(shù)（浮點(diǎn)數(shù)）。顯示小數(shù)點(diǎn)后兩位允許用戶編輯

47現(xiàn)在是47頁\一共有56頁\編輯于星期一配置TD200C顯示屏按照上面的方法為菜單“PID目標(biāo)溫度設(shè)定”添加一個(gè)屏幕0用于設(shè)定PID溫度控制系統(tǒng)的目標(biāo)溫度步驟7：定義用戶菜單和文字屏幕048現(xiàn)在是48頁\一共有56頁\編輯于星期一配置TD200C顯示屏步驟7：定義用戶菜單和文字屏幕0中PLC數(shù)據(jù)的屬性

數(shù)據(jù)地址為VD2000（后面編寫PLC程序時(shí)會(huì)用到該地址）。數(shù)據(jù)格式為實(shí)數(shù)（浮點(diǎn)數(shù)）。顯示小數(shù)點(diǎn)后一位允許用戶編輯

49現(xiàn)在是49頁\一共有56頁\編輯于星期一配置TD200C顯示屏步驟8：完成用戶菜單配置點(diǎn)擊“下一步”按鈕完成用戶菜單配置。

50現(xiàn)在是5