如何正确使用西门子S7-200smart的PID
（巨控何工_2018年9月21号）
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一．PID控制
S7-200SMART能够进行PID控制。S7-200SMARTCPU最多可以支持8个PID控制回路（8个PID指令功能块）。
PID是闭环控制系统的比例－积分－微分控制算法。
根据具体项目的控制要求，在实际应用中有可能用到其中的一部分，比如常用的是PI（比例－积分）控制，这时没有微分控制部分。
PID算法在S7-200SMART中的实现
PID控制最初在模拟量控制系统中实现，随着离散控制理论的发展，PID也在计算机化控制系统中实现。
二．PID向导
Micro/WINSMART提供了PIDWizard（PID指令向导），可以帮助用户方便地生成一个闭环控制过程的PID算法。此向导可以完成绝大多数PID运算的自动编程，用户只需在主程序中调用PID向导生成的子程序，就可以完成PID控制任务。
PID向导既可以生成模拟量输出PID控制算法，也支持开关量输出；既支持连续自动调节，也支持手动参与控制。建议用户使用此向导对PID编程，以避免不必要的错误。
PID向导编程步骤
使用以下方法之一打开PID向导：1.在Micro/WINSMART中的工具菜单中选择PID向导：
图1.选择PID向导
2.在项目树中打开"向导"文件夹，然后双击"PID"，或选择"PID"并按回车键。
图2.选择PID向导
第一步：定义需要配置的PID回路号
在此对话框中选择要组态的回路。最多可组态8个回路。在此对话框上选择回路时，PID向导左侧的树视图随组态该回路所需的所有节点一起更新。
图3.选择需要配置的回路
第二步：为回路组态命名
可为回路组态自定义名称。此部分的默认名称是"回路x"，其中"x"等于回路编号。
图4.为PID回路命名
第三步：设定PID回路参数
图5.设置PID参数
图5中定义了PID回路参数，这些参数都应当是实数：
增益：即比例常数，默认值=1.00。
1积分时间：如果不想要积分作用可以将该值设置很大（比如10000.0），默认值=10.00。
2微分时间：如果不想要微分回路，可以把微分时间设为0，默认值=0.00。
注意：关于具体的PID参数值，每一个项目都不一样，需要现场调试来定，没有所谓经验参数。
第四步：设定回路过程变量
图6.设定PID输入过程变量
指定回路过程变量(PV)如何标定。可以从以下选项中选择：
1.单极性:即输入的信号为正，如0－10V或0－20mA等
2.双极性：输入信号在从负到正的范围内变化。如输入信号为±10V、±5V等时选用
3.选用20%偏移：如果输入为4－20mA则选单极性及此项，4mA是0－20mA信号的20%，所以选20%偏移，即4mA对应5530，20mA对应27648。
4.温度x10°C
5温度x10°F
1在a.设置为单极时，缺省值为0-27648，对应输入量程范围0-10V或0-20mA等，输入信号为正
2在a.设置为双极时，缺省的取值为-27648-+27648，对应的输入范围根据量程不同可以是±10V、±5V等
3在a.选中20%偏移量时，取值范围为5530-27648，不可改变
第五步：设定输入回路输出选项
图7.设定PID输出选项
1输出类型可以选择模拟量输出或数字量输出。模拟量输出用来控制一些需要模拟量给定的设备，如比例阀、变频器等；数字量输出实际上是控制输出点的通、断状态按照一定的占空比变化，可以控制固态继电器（加热棒等）
选择模拟量则需设定回路输出变量值的范围，可以选择：
1.单极：单极性输出，可为0－10V或0－20mA等
2.双极：双极性输出，可为正负10V或正负5V等
3.单极20%偏移量：如果选中20%偏移，使输出为4-20mA
4.取值范围：
0.c为单极时，缺省值为0到27648
0.c为双极时，取值-27648到27648
0.c为20%偏移量时，取值5530-27648，不可改变
如果选择了开关量输出，需要设定此循环周期，如图7所示：
图8.设定PID输出为数字量
第六步：设定回路报警选项
图9.设定回路报警限幅值
向导提供了三个输出来反映过程值(PV)的低值报警、高值报警及过程值模拟量模块错误状态。当报警条件满足时，输出置位为1。这些功能在选中了相应的选择框之后起作用。
1.使能低值报警并设定过程值(PV)报警的低值，此值为过程值的百分数，缺省值为0.10，即报警的低值为过程值的10％。此值最低可设为0.01，即满量程的1%
2.使能高值报警并设定过程值(PV)报警的高值，此值为过程值的百分数，缺省值为0.90，即报警的高值为过程值的90％。此值最高可设为1.00，即满量程的100%
3.使能过程值(PV)模拟量模块错误报警并设定模块于CPU连接时所处的模块位置。"EM0"就是第一个扩展模块的位置
第七步：定义向导所生成的PID初使化子程序和中断程序名及手/自动模式
图10.指定子程序、中断服务程序名和选择手动控制
向导已经为初使化子程序和中断子程序定义了缺省名，你也可以修改成自己起的名字。
1.指定PID初使化子程序的名字。
2.指定PID中断子程序的名字注意：
1.如果你的项目中已经存在一个PID配置，则中断程序名为只读，不可更改。因为一个项目中所有PID共用一个中断程序，它的名字不会被任何新的PID所更改。
2.PID向导中断用的是SMB34定时中断，在用户使用了PID向导后，注意在其它编程时不要再用此中断，也不要向SMB34中写入新的数值，否则PID将停止工作。
3.此处可以选择添加PID手动控制模式。在PID手动控制模式下，回路输出由手动输出设定控制，此时需要写入手动控制输出参数一个0.0－1.0的实数，代表输出的0％－100％而不是直接去改变输出值。PID控制的自动/手动之间的无扰动切换
第八步：指定PID运算数据存储区
图11.分配运算数据存储区
自动分配的地址只是在执行PID向导时编译检测到空闲地址。向导将自动为该参数表分配符号名，用户不要再自己为这些参数分配符号名，否则将导致PID控制不执行。
第九步：生成PID子程序、中断程序及符号表等
图12.生成PID子程序、中断程序和符号表等
第十步：配置完PID向导，需要在程序中调用向导生成的PID子程序（如下图）
图13.PID子程序
图14.调用PID子程序
在用户程序中调用PID子程序时，可在指令树的程序块中用鼠标双击由向导生成的PID子程序，在局部变量表中，可以看到有关形式参数的解释和取值范围。
1.必须用来使能PIDx_CTRL子程序，后不能串联任何其他条件，而且也不能有越过它的跳转；如果在子程序中调用PIDx_CTRL子程序，则调用它的子程序也必须仅使用调用，以保证它的正常运行
3.此处输入设定值变量地址（VDxx），或者直接输入设定值常数，根据向导中的设定0.0－100.0，此处应输入一个0.0－100.0的实数，例：若输入20，即为过程值的20％，假设过程值AIW0是量程为0－200度的温度值，则此处的设定值20代表40度（即200度的20％）；如果在向导中设定给定范围为0.0-200.0，则此处的20相当于20度
4.此处用控制PID的手/自动方式，当为1时，为自动，经过PID运算从AQW0输出；当为0时，PID将停止计算，AQW0输出为ManualOutput（VD4）中的设定值，此时不要另外编程或直接给AQW0赋值。若在向导中没有选择PID手动功能，则此项不会出现
5.定义PID手动状态下的输出，从AQW0输出一个满值范围内对应此值的输出量。此处可输入手动设定值的变量地址（VDxx），或直接输入数。数值范围为0.0-1.0之间的一个实数，代表输出范围的百分比。例：如输入0.5，则设定为输出的50％。若在向导中没有选择PID手动功能，则此项不会出现
6.此处键入控制量的输出地址
7.当高报警条件满足时，相应的输出置位为1，若在向导中没有使能高报警功能，则此项将不会出现
8.当低报警条件满足时，相应的输出置位为1，若在向导中没有使能低报警功能，则此项将不会出现
9.当模块出错时，相应的输出置位为1，若在向导中没有使能模块错误报警功能，则此项将不会出现
调用PID子程序时，不用考虑中断程序。子程序会自动初始化相关的定时中断处理事项，然后中断程序会自动执行。
第十一步：实际运行并调试PID参数
没有一个PID项目的参数不需要修改而能直接运行，因此需要在实际运行时调试PID参数。
查看数据块以及符号表相应的PID符号标签的内容，可以找到包括PID核心指令所用的控制回路表，包括比例系数、积分时间等等。将此表的地址复制到状态表中，可以在监控模式下在线修改PID参数，而不必停机再次做配置。
参数调试合适后，用户可以在数据块中写入，也可以再做一次向导，或者编程向相应的数据区传送参数。
常问问题
做完PID向导后，如何知道向导中设定值，过程值及PID等参数所用的地址？
·做完PID向导后可在符号表中，查看PID向导所生成的符号表(上例中为PID0_SYM)，可看到各参数所用的详细地址，及数值范围。
·在数据块中，查看PID指令回路表的相关参数。如图所示：
图15.PID数据块
1.做完PID向导后，如何在调试中修改PID参数？
答：可以在状态表中，输入相应的参数地址，然后在线写入用户需要的PID参数数值，这样用户就可根据工艺需要随时对PID参数、设定值等进行调整。
2.PID已经调整合适，如何正式确定参数？答：可以在数据块中直接写入参数。
3.做完PID向导后，能否查看PID生成的子程序，中断程序？答：PID向导生成的子程序，中断程序用户是无法看到的，也不能对其进行修改。没有密码能够打开这些子程序，一般的应用也没有必要打开查看。
4.PID参数有经验值吗？答：每一个项目的PID参数都不一样，没有经验参数，只能现场调试获得。
5.我的PID向导生成的程序为何不执行？
答：必须保证用无条件调用PID0_CTRL程序
在程序的其它部分不要再使用SMB34定时中断，也不要对SMB34赋值
6.如何实现PID反作用调节？
7.如何根据工艺要求有选择地投入PID功能？
答：可使用"手动/自动"切换的功能。PID向导生成的PID功能块只能使用的条件调用。
PID向导面版
