PID Compact V2 自整定功能

时间：2021-07-06作者：上海腾希电气技术有限公司浏览：436

S7-1200 PID Compact V2 自整定功能

PID 控制器能否正常运行，需要符合实际运行系统及工艺要求的参数设置。由于每套系统都不完全一样，所以，每套系统的控制参数也不相同。用户可通过参数访问方式手动调试，在调试面板中观察曲线图后修改对应的 PID 参数。也可使用系统提供的参数自整定功能，PID 自整定是按照一定的数学算法，通过外部输入信号，激励系统，并根据系统的反应方式来确定 PID 参数。

S7-1200 PID 不支持仿真功能。S7-1200 提供了两种整定方式，预调节、精确调节。可在执行预调节和精确调节时获得较佳 PID 参数。

预调节

预调节功能可确定对输出值跳变的过程响应，并搜索拐点。根据受控系统的较大上升速率与时间计算 PID 参数。过程值越稳定，PID 参数就越*计算，结果的精度也会越高。只要过程值的上升速率明显**噪声，就可以容忍过程值的噪声。较可能的情况是处于工作模式“未激活”和“手动模式”下。 重新计算前会备份 PID 参数。

启动预调节的必要条件：

已在循环中断 OB 中调用 “PID_Compact” 指令。

ManualEnable = FALSE 且 Reset = FALSE

PID_Compact 处于下列模式之一：“未激活”、“手动模式”或“自动模式”。

设定值和过程值均处于组态的限值范围内。

| 设定值 – 过程值 | > 0.3 * | 过程值上限 – 过程值下限 |

| 设定值 – 过程值 | > 0.5 * | 设定值 |

预调节：利用输出值的跳变启动预调节过程


图1. 启动自整定曲线图

如果执行预调节时未产生错误消息，则 PID 参数已调节完毕。PID_Compact 将切换到自动模式并使用已调节的参数。在电源关闭以及重启 CPU 期间，已调节的 PID 参数保持不变。如果无法实现预调节，PID_Compact 将切换到“未激活”模式。

精确调节

精确调节将使过程值出现恒定受限的振荡。将根据此振荡的幅度和频率为操作点调节 PID 参数。 所有 PID 参数都根据结果重新计算。精确调节得出的 PID 参数通常比预调节得出的 PID 参数具有更好的主控和扰动特性。PID_Compact 将自动尝试生成大于过程值噪声的振荡。 过程值的稳定性对精确调节的影响非常小。 重新计算前会备份 PID 参数。

启动精确调节的必要条件：

已在循环中断 OB 中调用 “PID_Compact” 指令。

ManualEnable = FALSE 且 Reset = FALSE

PID_Compact 处于下列模式之一：“未激活”、“手动模式”或“自动模式”。

设定值和过程值均处于组态的限值范围内。

在操作点处，控制回路已稳定。过程值与设定值一致时，表明到达了操作点。

不能被干扰。|

精确调节：在稳定状态下，将围绕过程值的操作点生成恒定受限的振荡


图2. 运行自整定曲线图

可以在“未激活”、“自动”或“手动”模式下启动精确调节。 如果希望通过控制器调节来改进现有 PID 参数，建议自动模式下启动精确调节。
如果已执行精确调节且没有错误，则 PID 参数已得到优化。 PID_Compact 切换到自动模式，并使用优化的参数。 在电源关闭以及重启 CPU 期间，优化的 PID 参数保持不变。 如果“精确调节”期间出错，PID_Compact 将切换到“未激活”模式。

PID Compact V2 调试面板

通过路径：项目树 > PLC 项目 > 工艺对象 > PID_Compact > 调试打开整定界面，如图 3 所示：


图3.PID Compact 调试面板

1.采样时间：选择调试面板测量功能的采样时间；启动：激活 PID Compact 趋势采集功能。调节模式：选择整定方式；启动：激活调节模式。
2.实时趋势图显示：以曲线方式显示 Setpoint（给定值），Input（反馈值），Output (输出值)。
3.标尺：更改趋势中曲线颜色和标尺中的较大/较小值。
4.调节状态：显示进度条与调节状态。当调节完成后，整定出的参数会实时更新至工艺对象背景数据块 > Retain > PID 参数中。
a. ErrorAck：确认警告和错误，点击时 ErrorAck=Ture，释放时 ErrorAck=False。
b. 上传 PID 参数：将调节出的参数更新至初始值
c. 转到 PID 参数：转换到组态界面 > 高级设置 > PID 参数
d. 若当进度条达或控制器调节功能看似受阻时，请单击“调节模式”中（上图部分 1）的 “Stop” 图标。检查工艺对象的组态，必要时请重新启动控制器调节功能。
5.可监视给定，反馈，输出值的在线状态，并可手动强制输出值。Stop PID_Compact：禁用 PID 控制器至非活动状态。

上传参数时要保证软件与 CPU 之间的在线连接，并且调试模板要在测量模式，即能实时监控状态值，点击上传按钮后，PID 工艺对象数据块会显示与 CPU 中的值不一致，因为此时项目中工艺对象数据块的初始值与 CPU 中的不一致，可将此块重新下载。

PID Compact V2 调试的常见问题

如何观察 PID 控制器的运行趋势？

1.使用博途软件的 Traces 功能
a. 建立 Trace 轨迹，在项目树 > Traces > 添加新 Trace
b. Trace > 配置窗口 > 信号 > 添加变量，窗口拆分显示后使用拖放操作添加“信号”
c. 设置采样时间和触发记录的模式，具体操作请参见本书 Traces 功能介绍


图4.Trace配置界面添加监控变量

2.使用 PID 调试面板
a. 调试面板可以启动预调节和精确调节，并观察 PID 控制器参数的运行曲线。
b. 若不启动调节功能，仅启用在线测量功能，仍然可以观察运行曲线，但不可直接记录导出测量曲线。
c. 在实时趋势图显示界面，鼠标右键点击 > 添加曲线至轨迹 > 测量中，即 Traces 功能。

3.连接给定、反馈、输出值的变量至上位机等软件，采用上位机等的趋势功能进行采集。








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  词条说明

• 防火墙 NAT

  NATNAT（网络地址转换）是一种转换数据包中的 IP 地址的方法。借此，可将两个不同的网络（内部和外部）连接在一起。对转换源 IP 地址的源 NAT 和转换目标 IP 地址的目标 NAT 进行区分。有关使用设备实现 NAT 脚本的信息，请访问以下地址：IP 地址伪装IP 地址伪装是一种简化的源 NAT。对于通过该接口发送的每个传出数据包，源 IP 地址均替换为该接口的 IP 地址。调整后的数据包

• 通过 RADIUS 服务器验证

  通过 RADIUS 服务器验证模块特定的功能该功能只适用于 SCALANCE S V4 模块或更高版本，请参见：

• 诊断功能

  诊断功能简介通信模块的诊断功能可以*确定已发生错误的位置。 您可以选择以下诊断选项：通过通信模块的显示元素进行诊断指示器提供有关通信模块的工作模式或可能的错误状态的信息。 指示器提供所有内部或外部错误以及接口特定错误的初步概述。 有关详细信息，请参见相应通信模块的设备手册。通过指令的 STATUS 输出的诊断指令具有用于错误诊断的 STATUS 输出；该输出可提供有关通信模块与 CPU 之间的通

• PROFIBUS 组态

  PROFIBUS 组态等时同步 PROFIBUS可以移植等时同步 PROFIBUS 组态。但在移植之后，应再次对项目进行编译，以消除可能存在的不一致。还要注意是否有略微改变的 SDB。不带从站的主站系统不带从站的主站系统也可以移植。已被放弃的 DP 主站系统的 DP 从站位于网络视图中，在移植后没有连接。在移植后将这些 DP 从站与 DP 主站连接，或者删除不必要的 DP 从站。