上篇文章,我们谈到了在s7-200SMARTPLC中利用PID向导如何组态PID控制程序。那我们接下来谈:在s7-200SMARTPLC中PID的自整定功能和调试面板。
一、PID自整定说明
在新的S7-200SMARTCPU支持PID自整定功能,在STEP7-Micro/WINSMART编程软件中也添加了PID调节控制面板。用户可以使用用户程序或PID调节控制面板来启动自整定功能。在同一时间最多可以有8个PID回路同时进行自整定。PID调节控制面板也可以用来手动调试老版本的(不支持PID自整定)CPU的PID控制回路。用户可以根据工艺要求为调节回路选择快速响应、中速响应、慢速响应或极慢速响应。PID自整定会根据响应类型而计算出最优化的比例、积分、微分值,并可应用到控制中。
二、PID调节控制面板
STEP7-Micro/WINSMART中提供了一个PID控制面板,可以用图形方式监视PID回路的运行,另外从面板中还可以启动、停止自整定功能。

图1.PID调节控制面板
在图1中:
a、当前设定值指示,显示当前使用的设定值;b、过程值指示,显示过程变量的值;c、当前的输出值指示,显示当前的输出值;d、可显示过程值、设定值及输出值的PID趋势图

图2.图形显示区
图2中:
A、过程变量和设定值的取值范围及刻度
B、PID输出的取值范围及刻度
C、实际PC时间
D、以不同颜色表示的设定值、过程变量及输出的趋势图
e、调节参数,这里你可以:
选择PID参数的显示:当前参数、推荐参数或手动输入值
在手动调节模式下,可改变PID参数,并按更新PLC按钮来更新PLC中的参数
启动PID自整定功能
选择高级选项按钮进入高级参数设定
f、当前采样时间,指示当前使用的采样时间;g、时间选项设定,这里你可以设定趋势图的时基,时基以秒为单位;h、当前的PID回路号,这里你可以选择需要监视或自整定的PID回路;i、关闭PID调节面板
注意:要使用PID调节控制面板,PID编程必须使用PID向导完成。
三、PID自整定步骤
第一步:在PID向导中完成PID功能配置(要想使用PID自整定功能,PID编程必须用PID向导来完成)。
注意:为了使PID自整定顺利进行,应当做到:
设置合适的给定值,使PID调节器的输出远离趋势图的上、下坐标轴,以免PID自整定开始后输出值的变化范围受限制

图3.设置PID自整定高级选项
在此允许你设定下列参数:
a、你可以选中复选框,让自整定来自动计算滞后值和偏值(对于一般的PID系统,建议使用自动选择);
d、初始输出步:PID调节的初始输出值
PID自整定开始后,PID自整定调节器将主动改变PID的输出值,以观察整个系统的反应。初始步长值就是输出的变动第一步变化值,以占实际输出量程的百分比表示。
e、看门狗时间:过程变量必须在此时间(时基为秒)内达到或穿越给定值,否则会产生看门狗超时错误。
f、动态响应选项:根据回路过程(工艺)的要求可选择不同的响应类型:快、中、慢、非常慢
快:可能产生超调,属于欠阻尼响应
中:在产生超调的边缘,属于临界阻尼响应
慢:不会产生任何超调,属于过阻尼响应
非常慢:不会产生任何超调,属于严重过阻尼响应
注意:用户在这里指定需要达到的系统控制效果,而不是对系统本身响应快慢的判断。
注意:要使用自整定功能,必须保证PID回路处于自动模式。开始自整定后,给定值不能再改变。
注意:完成PID调整后,最好下载一次整个项目(包括数据块),使新参数保存到CPU的EEPROM中。
四、PID自整定失败的原因
1、PID输出在最大值与最小值之间振荡(曲线接触到坐标轴)

PID响应曲线图
解决方法:降低PID初始输出步长值
解决方法:确定在启动PID自整定前,过程变量和输出值已经稳定。并检查看门狗时间的值,将其适当增大。