S7-200-SMART-PID解析-课教学讲解课件.ppt

1、Siemens Ltd.,China 2012.All Rights Reserved.S7-200 SMARTPID ControlSiemens Ltd.,China 2012.All Rights Reserved.Industry SectorPage 22012.11对象介绍对象介绍调节阀干扰量 z室内温度测量调节器热能x 被调量w 设定值设定值e 调节偏差y 调节量调节对象Siemens Ltd.,China 2012.All Rights Reserved.Industry SectorPage 32012.11PID介绍介绍PID控制最初在模拟量控制系统中实现，经历过机械式，液

2、动式，气动式，电子式及当前的数字式等阶段。PID 控制器根据设定值（给定）与被控对象的实际值（反馈/过程变量）的差值，按照PID算法计算出控制器的输出量，控制执行机构去影响被控对象的变化。PID 控制是负反馈负反馈闭环控制，能够抑制系统闭环内的各种因素所引起的扰动，使反馈跟随给定变化。Siemens Ltd.,China 2012.All Rights Reserved.Industry SectorPage 42012.11PID控制器各参数功能控制器各参数功能比例调节比例调节：提高调节速度，减少误差，但不能消除稳态误差。由小到大单独调节。积分调节积分调节：消除稳态误差，使系统的动态响应变慢

3、，积分过大会影响系统的稳定性。将调好的比例系数调整到50%-80%后，由大到小增 加积分影响。微分调节微分调节：超前控制，减少调节时间，对干扰有放大作用。由小到大单独调节，并相应调整比例和积分，追求调节偏差的变化率。Siemens Ltd.,China 2012.All Rights Reserved.Industry SectorPage 52012.11PID控制原理框图控制原理框图PID控制器控制器执行器控制对象干扰变送器给定值被控变量实测值+-广义对象温度、压力、流量、液位、功率、电流等1nnDnIncneeKMXeKeKmSiemens Ltd.,China 2012.All Rig

4、hts Reserved.Industry SectorPage 62012.11PID控制控制 实验实验实验内容：组态温度控制的PID回路，手动调节PID参数，使被控量AIW20基本达到设定值SP；并熟悉使用自整定功能的前提条件和整定过程。SMART PLC 地址分配地址分配说明说明AIW20被控温度（0-10V）Q1.6加热器Q1.7风扇Siemens Ltd.,China 2012.All Rights Reserved.Industry SectorPage 72012.11PID向导向导组态通道组态通道电压输入：0-10VSiemens Ltd.,China 2012.All Rig

5、hts Reserved.Industry SectorPage 82012.11PID向导向导选择回路选择回路选择回路号，最多支持8路Siemens Ltd.,China 2012.All Rights Reserved.Industry SectorPage 92012.11命名PID回路名称PID向导向导命名回路命名回路Siemens Ltd.,China 2012.All Rights Reserved.Industry SectorPage 102012.11设置比例增益、采样时间、积分时间和微分时间PID向导向导参数参数Siemens Ltd.,China 2012.All Rig

6、hts Reserved.Industry SectorPage 112012.11 指定输入类型（单/双极性）反馈输入取值范围（0-27648）指定回路设定值范围PID向导向导输入输入Siemens Ltd.,China 2012.All Rights Reserved.Industry SectorPage 122012.11 指定输出类型（数子量/模拟量）占空比周期PID向导向导输出输出Siemens Ltd.,China 2012.All Rights Reserved.Industry SectorPage 132012.11使能低值报警并设置过程值(PV)报警值，百分比表示使能高值

7、报警并设置过程值(PV)报警值。使能过程值(PV)模拟量模块错误报警。PID向导向导报警报警Siemens Ltd.,China 2012.All Rights Reserved.Industry SectorPage 142012.11选择添加PID手动控制模式PID向导向导添加手动控制添加手动控制Siemens Ltd.,China 2012.All Rights Reserved.Industry SectorPage 152012.11向导将自动设定当前程序中没有用过的120个字节的存储区。PID向导向导存储器分配存储器分配Siemens Ltd.,China 2012.All Rig

8、hts Reserved.Industry SectorPage 162012.11点击“生成”后完成PID向导配置。PID向导向导组件组件Siemens Ltd.,China 2012.All Rights Reserved.Industry SectorPage 172012.11调用调用PID向导生成的子程序向导生成的子程序必须用SM0.0调用，与PID子程序之间也不能添加任何指令设定值变量地址，或输入设定值常数选择控制PID手/自动控制模式PID手动状态下的输出控制量的输出地址，数字量/模拟量高报警条件满足时，Q0.0置位为1低报警条件满足时，Q0.1置位为1过程值的地址Siemens

9、 Ltd.,China 2012.All Rights Reserved.Industry SectorPage 182012.11PID自整定的原理和条件自整定的原理和条件自整定自整定定义定义条件条件实现实现仪表在初次使用前，通过自整定确定系统的最佳P、I、D参数，实现理想的调节控制；S7-200 SMART支持PID自整定功能，也添加了PID调节控制面板；PID处于自动模式过程变量已经达到设定值的控制范围中心附近，并且输出不会不规律的变化启用自整定之后，将适当调节输出阶跃值，经过12次零相交事件（过程变量超出滞后）后结束自整定状态。根据自整定过程期间采集到的过程的频率和增益的相关信息，能够

10、计算出最终增益和频率值。Siemens Ltd.,China 2012.All Rights Reserved.Industry SectorPage 192012.11PID在线调节面板介绍在线调节面板介绍过程值、当前值及输出值PID回路号过程值、设定值及输出值的PID趋势图采样时间设定趋势图时基，范围是1-240秒调节参数，包括使能自整定自整定参数设置使能自整定Siemens Ltd.,China 2012.All Rights Reserved.Industry SectorPage 202012.11自整定的高级选项自整定的高级选项选中复选框，自整定将自动计算死区值和偏移值滞后值(死区

11、)规定了允许过程值偏离设定值的最大范围偏差值决定了允许过程变量偏离设定值的峰-峰值起始输出步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过程变量必须在此时间（时基为秒）内达到或穿越设定值根据回路过程（工艺）的要求可选择不同的响应类型Siemens Ltd.,China 2012.All Rights Reserved.Industry SectorPage 212012.11PID回路表进行自整定回路表进行自整定设为1用于启动自整定0-自整定未完成 1-自整定完成Siemens Ltd.,China 2012.All Rights Reserved.Industry SectorP

12、age 222012.11PID自整定成功自整定成功自整定完成12次零相交事件Siemens Ltd.,China 2012.All Rights Reserved.Industry SectorPage 232012.11无扰切换机制无扰切换机制PID 自动/手动无扰切换：工程项目中有时需要根据工艺要求在不同的时刻投入、或者退出 PID 自动控制；退出 PID 自动控制时，控制器的输出部分可由操作人员直接手动控制。要实现无扰动切换必须满足以下条件：从自动向手动切换时，使手动输出值等于当前的实际控制输出值；从手动向自动切换使，使设定值相当于当前的过程反馈值。Siemens Ltd.,China

13、 2012.All Rights Reserved.Industry SectorPage 242012.11无扰切换的实现（以模拟量输出为例）无扰切换的实现（以模拟量输出为例）自动/手动切换控制位，1为自动，0为手动从自动向手动切换时，使手动输出值VD2004等于实际控制输出值从手动向自动切换时，把当前反馈量换算为相应的给定值Siemens Ltd.,China 2012.All Rights Reserved.Industry SectorPage 252012.11PID控制控制 模拟量输出模拟量输出Siemens Ltd.,China 2012.All Rights Reserved.

14、Industry SectorPage 262012.11PID控制控制 模拟量输出模拟量输出Siemens Ltd.,China 2012.All Rights Reserved.Industry SectorPage 272012.11PID控制控制 模拟量输出模拟量输出Siemens Ltd.,China 2012.All Rights Reserved.Industry SectorPage 282012.11PID控制控制 模拟量输出模拟量输出Siemens Ltd.,China 2012.All Rights Reserved.Industry SectorPage 292012.

15、11PID控制控制 模拟量输出模拟量输出Siemens Ltd.,China 2012.All Rights Reserved.Industry SectorPage 302012.11PID控制控制 模拟量输出模拟量输出Siemens Ltd.,China 2012.All Rights Reserved.Industry SectorPage 312012.11PID控制控制 模拟量输出模拟量输出Siemens Ltd.,China 2012.All Rights Reserved.Industry SectorPage 322012.11PID控制控制 模拟量输出模拟量输出Siemens

16、 Ltd.,China 2012.All Rights Reserved.Industry SectorPage 332012.11PID控制控制 实验实验被控对象的模拟量地址模拟量输出Siemens Ltd.,China 2012.All Rights Reserved.Industry SectorPage 342012.11PID常见问题常见问题问题1：使用了PID向导，还能否使用SMB34定时中断？答：不能。向导中已经使用了SMB34，可使用SMB35。问题2：PID输出为何始终为0？答：检查PID功能块的调用条件，是否在每个周期都调用。问题3：如何调节PID参数？是否有经验值可参考？超调过大，减小比例，增大超调过大，减小比例，增大积分时间积分时间迅速变化，存在小超调迅速变化，存在小超调实际值缓慢接近设定值，并实际值缓慢接近设定值，并且无超调的到达设定值。且无超调的到达设定值。增益系数太小和增益系数太小和/或微分时间或微分时间太长太长增益系数太小和增益系数太小和/或积分时间或积分时间太长太长Siemens Ltd.,China 2012.All Rights Reserved.Thank you for your attention!