5.5 PID向導及應用案例STEP7-Micro/WIN SMART提供了PID指令向導，可以幫助用戶方便地生成一個閉環控制過程的PID算法。此向導可以完成絕大多數PID運算的自動編程，用戶只需在主程序中調用PID向導生成的子程序，就可以完成PID控制任務。PID向導既可以生成模擬量輸出PID控制算法，也支持開關量輸出;既支持連續自動調節，也支持手動參與控制。建議用戶使用此向導對PID編程，以避免不必要的錯誤。5.5.1PID向導編程步驟(1)打開PID向導方法1:在STEP7-Micro/WIN SMART編程軟件的“工具”菜單中選擇PID向導.方法 2:打開STEP7-Micro/WIN SMART編程軟件，在項目樹中打開“向導”文件夾，然后雙擊PID。(2)定義需要配置的PID回路號在圖 5-25 中，選擇要組態的回路，單擊“下一頁”，Zui多可組態8個回路。(3)為回路組態命名可為回路組態自定義名稱。此部分的默認名稱是“回路x”，其中“x”等于回路編號，如圖5-26 所示。(4)設定PID回路參數PID 回路參數設置，如圖5-27所示。PID回路參數設置分為4個部分，分別為增益設置、采樣時間設置、積分時間設置和微分時間設置。注意這些參數的數值均為實數。①增益:即比例常數，默認值=1.00。②積分時間:如果不想要積分作用，默認值=10.00。③微分時間:如果不想要微分回路，可以把微分時間設為0，默認值=0.00。①采樣時間:是PID控制回路對反饋采樣和重新計算輸出值的時間間隔，默認值=1.00。在向導完成后，若想要修改此數，則必須返回向導中修改，不可在程序中或狀態表中修改。(5)設定輸入回路過程變量設定輸入回路過程變量，如圖5-28所示。①指定回路過程變量(PV)如何標定。可以從以下選項中選擇:單極性:即輸入的信號為正，如0~10V或0~20mA等。雙極性:輸入信號在從負到正的范圍內變化。如輸入信號為-10~10V、-5~5V等時選用選用20%偏移:如果輸入為4~20mA則選單極性及此項，4mA是0~20mA信號的20%，所以選20% 偏移，即4mA對應5530，20mA對應27648。溫度X10℃。溫度X10℉。②反饋輸入取值范圍在圖 5-28 中，a.設置為單極時，缺省值為0~27648，對應輸入量程范圍0~10V或0~20mA等，輸入信號為正。在圖 5-28 中，a.設置為雙極時，缺省的取值為-27648~27648，對應的輸入范圍根據量程不同可以是-10~10V、-5~5V等。在圖 5-28 中，a.選中20% 偏移量時，取值范圍為5530~27648，不可改變。c.在“定標”(Scaling)參數中，指定回路設定值(SP)如何定標。默認值是0.0~100.0的一個實數。(6)設定回路輸出選項設定回路輸出選項，如圖5-29所示。①輸出類型可以選擇模擬量輸出或數字量輸出。模擬量輸出用來控制一些需要模擬量給定的設備，如比例閥、變頻器等;數字量輸出實際上是控制輸出點的通、斷狀態按照一定的占空比變化，可以控制固態繼電器等。②選擇模擬量則需設定回路輸出變量值的范圍，可以選擇:a.單極。單極性輸出，可為0~10V或0~20mA等。b.雙極。雙極性輸出，可為-10~10V或-5~5V等。c.單極 20% 偏移量。如果選中20%偏移，使輸出為4~20mA。③取值范圍a.為單極時，缺省值為0~27648。b.為雙極時，取值一27648~27648。c.為 20%偏移量時，取值5530~27648，不可改變。如果選擇了開關量輸出，需要設定此循環周期，如圖5-30所示。(7)設定回路報警選項設定回路報警選項，如圖5-31所示。向導提供了三個輸出來反映過程值(PV)的低值報警、高值報警及過程值模擬量模塊錯誤狀態。當報警條件滿足時，輸出置位為1。這些功能在選中了相應的選擇框之后起作用。使能低值報警并設定過程值(PV)報警的低值，此值為過程值的百分數，缺省值為0.10，即報警的低值為過程值的10%。此值Zui低可設為0.01，即滿量程的1%。使能高值報警并設定過程值(PV)報警的高值，此值為過程值的百分數，缺省值為0.90，即報警的高值為過程值的90%。此值Zui高可設為1.00，即滿量程的。使能過程值(PV)模擬量模塊錯誤報警并設定模塊于CPU連接時所處的模塊位置。“EM0”就是第一個擴展模塊的位置。(8)定義向導所生成的PID 初使化子程序和中斷程序名及手/自動模式定義向導所生成的PID 初使化子程序和中斷程序名及手/自動模式，如圖5-32所示。a指定 PID初使化子程序的名字。b.指定PID 中斷子程序的名字。c.此處可以選擇添加PID手動控制模式。在PID手動控制模式下，回路輸出由手動輸出設定控制，此時需要寫入手動控制輸出參數0.0~1.0之間的一個實數，代表輸出的0~，而不是直接去改變輸出值。(9)指定PID運算數據存儲區指定 PID運算數據存儲區，如圖5-33所示。PID指令使用了一個120個字節的V區參數表來進行控制回路的運算工作;除此之外，PID向導生成的輸入/輸出量的標準化程序也需要運算數據存儲區，需要為它們是又一個起地址，要保證該地址起始的若干字節在程序的其他地方沒有被重復使用。如果點擊“建議”，則向導將自動設定當前程序中沒有用過的V區地址。(10)生成PID子程序、中斷程序及符號表生成PID子程序、中斷程序及符號表，如圖5-34所示，一旦點擊完成按鈕，將在項目中生成上述PID子程序、中斷程序及符號表等。(11)配置完PID向導，需要在程序中調用向導生成的PID子程序在用戶程序中調用PID子程序時，可在指令樹的程序塊中用鼠標雙擊由向導生成的 PID子程序，如圖 5-35所示。a.必須用 SM0.0來使能PIDx_CTRL子程序，SM0.0后不能串聯任何其他條件，而且也不能有越過它的跳轉;如果在子程序中調用PIDx_CTRL子程序，則調用它的子程序也必須僅使用 SM0.0調用，以保證它的正常運行。b.此處輸入過程值(反饋)的模擬量輸入地址。c.此處輸入設定值變量地址(VDxx)，或者直接輸入設定值常數，根據向導中設定的0.0~100.0，此處應輸入一個0.0~100.0的實數，例:若輸入20，即為過程值的20%，假設過程值AIW0是量程為0~200℃的溫度值，則此處的設定值20 代表40℃(即 200℃的20%);如果在向導中設定給定范圍為0.0~100.0，則此處的20相當于20℃.d.此處用I0.0 控制 PID的手/自動方式，當I0.0為1時，為自動，經過PID運算從AQW0 輸出:當I0.0為0時，PID將停止計算，AQW0輸出為Manual Output(VD4)中的設定值，此時不要另外編程或直接給AQW0 賦值。若在向導中沒有選擇PID手動功能，則此項不會出現。e.定義 PID 手動狀態下的輸出，從AQW0輸出一個滿值范圍內對應此值的輸出量。此處可輸入手動設定值的變量地址(VDxx)，或直接輸入數。數值范圍為0.0~1.0的一個實數，代表輸出范圍的百分比。例:如輸入0.5，則設定為輸出的50%。若在向導中沒有選擇PID手動功能，則此項不會出現。f.此處鍵入控制量的輸出地址。g.當高報警條件滿足時，相應的輸出置位為1，若在向導中沒有使能高報警功能，則此項將不會出現。h.當低報警條件滿足時，相應的輸出置位為1，若在向導中沒有使能低報警功能，則此項將不會出現。i.當模塊出錯時，相應的輸出置位為1，若在向導中沒有使能模塊錯誤報警功能，則此項將不會出現。5.5.2 PID向導應用案例-恒壓控制(1)控制要求本例與5.4.4案例的控制要求、硬件圖紙和硬件組態完全一致，將程序換由PID向導來編寫。(2)程序設計①PID向導生成:本例的PID向導編程請參考5.5.1PID向導編程步驟，其中第4步設置回路參數增益改成3.0，第7步設置回路報警全不勾選，第8步定義向導所生成的PID 初使化子程序和中斷程序名及手/自動模式中手動控制不勾選，第9步指定編程 PID運算數據存儲區VB44，其余與5.5.1 PID向導編程步驟所給圖片一致，故這里不再贅述。②程序結果:恒壓控制程序結果，如圖5-36所示。