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S71200-PID功能

S71200-PID功能PID功能用于对闭环过程进行控制。

PID控制适用于温度，压力，流量等物理量，是工业现场中应用最为广泛的一种控制方式，其原理是，对被控对象设定一个给定值，然后将实际值测量出来，并与给定值比较，将其差值送入PID控制器，PID控制器按照一定的运算规律，计算出结果，即为输出值，送到执行器进行调节，其中的P,I,D指的是比例，积分，微分，是一种闭环控制算法。

通过这些参数，可以使被控对象追随给定值变化并使系统达到稳定，自动消除各种干扰对控制过程的影响。

S7-1200 PID控制器S7-1200 CPU提供了PID控制器回路数量受到CPU的工作内存及支持DB块数量限制。

严格上说并没有限制具体数量，但实际应用推荐客户不要超过16路PID回路。

可同时进行回路控制，用户可手动调试参数，也可使用自整定功能，提供了两种自整定方式由PID控制器自动调试参数。

另外STEP7 Basic还提供了调试面板，用户可以直观的了解控制器及被控对象的状态。

PID控制器结构PID控制器功能主要依靠三部分实现，循环中断块，PID指令块，工艺对象背景数据块。

用户在调用PID指令块时需要定义其背景数据块，而此背景数据块需要在工艺对象中添加，称为工艺对象背景数据块。

PID指令块与其相对应的的工艺对象背景数据块组合使用，形成完整的PID 控制器。

PID控制器结构如图1。

图1 PID控制器结构循环中断块可按一定周期产生中断，执行其中的程序。

PID指令块定义了控制器的控制算法，随着循环中断块产生中断而周期性执行，其背景数据块用于定义输入输出参数，调试参数以及监控参数。

此背景数据块并非普通数据块，需要在目录树视图的工艺对象中才能找到并定义。

S7-1200 PID_Compact 的版本说明自软件TIA Protal V13 起，固件为4.0 或更高版本的S7-1200，可以使用PID_Compact V2.2 指令。

S7-1200 在V4.0 以上，TIA V13 SP1 以上，使用S7-PLCSIM V13 SP1 可以仿真PLC 程序，但不支持工艺功能（高速计数器、运动控制、PID 调节）的仿真。

如何使用S71200PID功能

供暖马上就要结束了，想起去年刚刚供暖时出现的一则小插曲让作为热线工程师的我为供暖贡献了一把小力量：）话说，2010年10月中旬，用户在调试供暖系统时，非常着急的现场咨询S7-1200 PID自整定的相关问题，原来是因为此套系统要赶在供暖前调试成功并正常运行。

刚刚咨询用户使用时出现的问题时，听的我满头雾水，“输入值不等于输出值”，逐一的和用户确认排除，终于，终于，历经整整两天，在用户的积极配合下，及时的解决了问题，确保了供暖系统的正常运行。

当时心里小开心了下，毕竟供暖是大事么！言归正传，现在，我再把用户使用过程中遇到的问题做下汇总，和大家一起分享下，希望能帮助更多有需要的人。

客户问题1：客户使用S7-1200 PID程序块，使用的反馈值是 INPUT ，启动自整定后出现输入值超出设定范围错误，无法启动自整定功能。

解答：经过与用户多次交流，发现问题是存储器地址冲突：客户使用了INPUT输入变量，经过模拟量输入处理程序标定上限为：100.0,下限为：0.0。

分配的存储地址是MD516,在客户的程序内容还使用了MW516 ，MD518地址。

导致地址冲突，修改MD516数据，使MD516存储器保存的数据大于100.0，当启动自整定时，出现输入值超出设定范围错误。

扩展知识1. MD516 包括4个字节： MB516 ,MB517,MB518,MB519,当使用MD516寄存器,其他程序不能使用MB516,MB517,BM518,MB519。

否则，导致地址冲突，保存数据被修改或丢失。

在S7-200的M区和V区；S7-300/S7-400的M区都需要注意此问题。

2. S7-1200 PID的两个反馈数据 INPUT/INPUT-PER区别，以及与Setpoint的关系。

INPUT是现场仪表测量数据，经过程序标定转换成实际工程量数据。

数据类型是实数。

INPU-PER是现场仪表数据直接经过模拟量通道进行测试，未进行数据标定，数据类型是WORD。

S7-1200 PID Compact V2.2 指令介绍

S7-1200 PID Compact V2.2 指令介绍PID 指令块的参数分为两部分，输入参数与输出参数。

其指令块的视图分为扩展视图与集成视图，在不同的视图下所能看见的参数是不一样的，在集成视图中可看到的参数为最基本的默认参数，如给定值，反馈值，输出值等。

定义这些参数可实现控制器最基本的控制功能，而在扩展视图中，可看到更多的相关参数，如手自动切换，模式切换等，使用这些参数可使控制器具有更丰富的功能。

如图1 所示：图1、PID 指令块的集成视图和扩展视图PID Compact输入输出参数介绍PID_Compact V2 的输入参数包括 PID 的设定值，过程值，手自动切换，故障确认，模式切换和 PID 重启参数，如表 1 所示：表1.输入参数参数数据类型说明Setpoint REAL PID 控制器在自动模式下的设定值Input REAL PID 控制器的反馈值（工程量）Input_PER INT PID 控制器的反馈值（模拟量）Disturbance REAL扰动变量或预控制值。

出现FALSE -> TRUE 上升沿时会激活“手动模式”，与当前 Mode 的数值无关。

注意：如果使用 Reset 复位错误会重启PID 控制器，建议使用 ErrorAck 来复位错误代码。

PID_Compact V2 的输出参数包括 PID 的输出值（REAL 、模拟量、PWM ），标定的过程值，限位报警（设定值、过程值），PID 的当前工作模式，错误状态及错误代码，如表 2 所示：表2.输出参数ManualEnable BOOL 当ManualEnable = TRUE ，无法通过ModeActivate 的上升沿或使用调试对话框来更改工作模式。

出现TRUE -> FALSE 下降沿时会激活由 Mode指定的工作模式。

ManualValue REAL 用作手动模式下的 PID 输出值，须满足Config.OutputLowerLimit < ManualValue <Config.OutputUpperLimit 。

S7-1200的被控仿真对象PID自整定过程

S7-1200的被控仿真对象PID自整定过程S7-1200的PID控制支持通过系统自整定方式得出合适的PID参数，下面我们以PID_Compact指令结合被控仿真对象为例，通过若干张图呈现这一自整定过程，自整定包括预调节和精确调节两步。

（1）添加循环中断OB，因为PID指令块一定要放在循环中断块内调用，确保PID运算以固定的采样周期完成，如图1所示。

图1：添加循环中断OB30（2）从右侧指令>工艺>PID控制里面选择PID_Compact指令，也可从工艺对象里添加，可通过指令块图标直接进入到组态/调试窗口，如图2所示。

图2：PID_Compact指令块（3）进入工艺对象组态窗口进行相关设置，因为被控对象仿真，Input/Output选项卡设定下就可以了，其他按默认不予考虑，如图3所示。

图3: Input/Outpu参数设置（4）对PID指令块管脚添加相关变量，如图4所示。

图4：给PID指令块管脚添加变量（5）从全局库添加PID被控对象仿真块到循环OB中，该仿真块可以从西门子全球技术资源下载，条目号79047704，如图5所示。

图5：调用被控对象仿真块（6）PID的输出值作为被控仿真对象的输入，被控仿真对象的输出作为PID的反馈值，如图6所示。

图6：被控对象仿真块管脚变量（7）下载程序到PLC并进入调试（自整定）界面，先启动测量，此时预调节条件还未满足，如图7所示。

图7：进入到工艺对象PID调试面板（8）满足预调节主要条件1：设定值-当前值>（过程值上限-过程值下限）×30%，设定值-当前值>设定值×50%，如图8所示。

图8：修改设定值来满足预调节条件（9）满足预调节主要条件2，PID必须处于“未激活”、“手动”、或“自动”模式，如图9所示。

图9：PID已在手动模式（10）启动预调节，如图10所示。

图10：预调节开始（11）预调节结束并上传参数，如图11所示。

S71200PLC的PID工艺功能.pptx

调用PID_Compact的时间间隔称为采样时间，为了保证精确的采样时间，用固定的时间间隔执行PID指令，在循环中断OB中调用 PID_Compact指令。建立循环组织块OB200，设置循环时间间隔为300ms。
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5.3 PID_Compact指令——调用PID_Compact指令 1/2
打开任务卡的“扩展指令”窗口的PID文件夹，将其中的 “PID_Compact”指令拖放到OB200中，将默认的背景数据块的名称改为PID_DB。
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5.3 PID_Compact指令——PID_Compact指令的模式 2/2
3)自动模式在自动模式，PID Compact工艺对象根据设置的PID参数进行闭环控制。满足下列调节之一时，控制器将进入自动模式：成功地完成了首次启动自调节和运行中自调节的任务；在组态窗口中选中了“使用手动PID参数设置”复选框 4)手动模式在手动模式下，PID控制的输出变量用手动设置。满足下列调节之一，控制器将进入手动模式：指令的输入参数“ManualEnable”(启用手动)为1状态。在调试窗口选中了“手动”复选框。
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5.3 PID_Compact指令——组态输入标定
模拟量的实际值(或来自用户程序的输入值)为0.0%100.0%时， A/D转换后的数字为0.027648.0。可以设置输入的上限和下限，在运行时一旦超过上限或低于下限，停止正常控制，输出值被设置为0。
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5.3 PID_Compact指令——组态高级设置-输入监视
1)未激活模式 PID Compact工艺对象被组态并首次下载到CPU后，PID控制器处于未激活(Inactive)模式，此时需要在调试窗口进行首次启动自调节。在运行时出现错误，或者点击了调试窗口的“停止测量”按钮， PID控制器将进入未激活模式。选择其他运行模式时，活动状态的错误被确认。 2)自动调节模式打开PID调试窗口，可以选择进入首次启动自调节模式或运行中自调节模式。

如何使用 S7-1200 PID功能

客户问题1：客户使用S7-1200 PID程序块，使用的反馈值是INPUT ，启动自整定后出现输入值超出设定范围错误，无法启动自整定功能。

解答：经过与用户多次交流，发现问题是存储器地址冲突：客户使用了INPUT输入变量，经过模拟量输入处理程序标定上限为：100.0,下限为：0.0。

分配的存储地址是MD516,在客户的程序内容还使用了MW516 ，MD518地址。

导致地址冲突，修改MD516数据，使MD516存储器保存的数据大于100.0，当启动自整定时，出现输入值超出设定范围错误。

扩展知识1. MD516 包括4个字节：MB516 ,MB517,MB518,MB519,当使用MD516寄存器,其他程序不能使用MB516,MB517,BM518,MB519。

否则，导致地址冲突，保存数据被修改或丢失。

在S7-200的M区和V 区；S7-300/S7-400的M区都需要注意此问题。

2. S7-1200 PID的两个反馈数据INPUT/INPUT-PER区别，以及与Setpoint的关系。

INPUT是现场仪表测量数据，经过程序标定转换成实际工程量数据。

数据类型是实数。

INPU-PER是现场仪表数据直接经过模拟量通道进行测试，未进行数据标定，数据类型是WORD。

可以通过PID组态直接进行数据标定，转换成实际工程量。

推荐使用此方法。

Setpoint：设定值，PID系统通过调解输出设备，使反馈值与设定值相等。

设置范围即是反馈值标定的上下限。

3. Output，Output_PER, Output-PWM区别,这三个信号全是输出信号，Output与Output_Per是一组,Output输出是一个百分比数，即0%~100%，指控制设备全关或全开。

Output_Per直接输出至模拟量通道，输出整数0~27648Output_Pwm输出是脉宽信号，开关量输出，与上面两个信号不相同，单独使用。

建议的组态过程：如图1 程序块图1如图2 基本参数配置反馈与输出配置图2如图3 反馈数据标定图3客户问题2：如何启动S7-1200的自整定，客户的设定值与反馈值过于接近，无法使用“启动自整定”解答：当您的系统各部分已经准备完毕，可以使用自整定，自整定功能只是系统将自动优化或计算PID参数，是调试的一种方法，正常运行时，不必运行自整定调试程序。

S7-1200-PLC的PID工艺功能

4
5.1 模拟量闭环控制系统——PID控制的优点
不需要被控对象的数学模型结构简单，容易实现有较强的灵活性和适应性使用方便
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5.2 PID控制器的数字化
e(n)
sp(n)
+ pv(n)
PID 调节器
M(n)
D/A
M(t)
执行机构
被控对象
测量元件
c(t)
A/D
n
pv(t)
变送器
S7-1200使用PID_Compact指令来实现PID控制，该指令的背景数据块称为PID_Compact工艺对象。PID控制器具有参数自调节功能和自动、手动模式。
PID控制器连续地采集测量的被控制变量的实际值 (简称为实际值或输入值 ) ，并与期望的设定值比较，根据得到的误差，计算输出，使被控变量尽可能快地接近设定值或进入稳态。
M n K C en ( K I e j M initial ) K D (en en 1 )
j 1
M n KC en ( K I en MX ) K D (en en 1 )
PLC周期性地执行PID控制程序，执行的周期称为采用周期Ts。
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5.3 PID_Compact指令
调用PID_Compact的时间间隔称为采样时间，为了保证精确的采样时间，用固定的时间间隔执行PID指令，在循环中断OB中调用 PID_Compact指令。
建立循环组织块OB200，设置循环时间间隔为300ms。
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5.3 PID_Compact指令——调用PID_Compact指令 1/2
打开任务卡的 “ 扩展指令 ” 窗口的 PID 文件夹，将其中的 “ PID_Compact” 指令拖放到 OB200 中，将默认的背景数据块的名称改为PID_DB。

S7-1200 PLC的PID编程(技术讲解)

M initห้องสมุดไป่ตู้al
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5.1 模拟量闭环控制系统——变送器的选择
变送器分为电流输出型和电压输出型。电压输出型变送器具有恒压源特性，输入阻抗很高。如果变送器距离PLC较远，通过线路间的分布电容和分布电感产生的干扰信号电流，在模块的输入阻抗上将产生较高的干扰电压。例如1A干扰电流在10M输入阻抗上将产生10V的干扰电压信号，所以远处传送模拟量电压信号时抗干扰能力很差。电流输出型变送器具有恒流源的性质，内阻很大，输入阻抗较小(例如250 )。线路上的干扰信号在模块的输入端阻抗上产生的干扰电压很低，所以模拟量电流信号适合于远程传送。
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5.1 模拟量闭环控制系统——PID控制的优点
不需要被控对象的数学模型结构简单，容易实现有较强的灵活性和适应性使用方便
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5.2 PID控制器的数字化
sp(n) e(n) +pv(n)
PID M(n) 调节器
D/A
M(t)
执行机构
pv(t) 变送器 A/D
被控对 c(t) 象
测量元件
培训资料
• 名称： S7-1200 PLC的PID编程（技术讲解） • 所属班组：xx • 汇报人：xx
5.1 模拟量闭环控制系统——组成
sp(t) e(t) +pv(t)
调节器 M(t)
执行机构测量变送
被控对象
c(t)
M
(t)

Kc

e(t)

1 TI
e(t)dt
TD
de(t) dt
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5.3 PID_Compact指令——组态基本参数 1/2
选中“PID_Compact”指令，然后选中巡视窗口左边的“基本参数”，在右边窗口设置 PID的基本参数。

s7-1200PID调节

s7-1200PID调节(2010-10-12 16:35:33)转载▼S7-1200中提供了被称为Compact PID的回路控制功能，Compact PID定位于中低段回路控制应用。

从易用性角度来讲，Compact PID比以前有了很大进步，下面把Compact PID的使用方法简单介绍一下。

Compact PID的控制功能通过一个FB块实现，每条回路的参数则保存在所谓的"Technological object"中，以下简称TO。

要控制几条回路就要添加相应数量的TO。

每控制一条回路就需要调用一次FB块。

通过在FB调用时指定使用不同的TO来实现对不同回路的控制。

第一步：添加TO并作基本设置在PLC站下有一个"Technological objects"的文件夹，双击其中的"Add new object"选择添加"PID controller"。

如果左下角的"Add new and open"是勾选的，添加TO后会自动打开TO编辑器。

也可以通过双击TO下的"Configuration"来打开TO编辑器。

在TO编辑器中对控制回路作基本的设置。

几点说明：1、"Invert PID controller output"：当PID输出增大会导致输入减小时需要勾选（比如通过控制冷却设备来控制温度时）2、"Input_PER(analog)"：当PID输入直接来自模拟量输入模块时选择。

3、"Input"：当PID输入来自于PLC内部变量时选择，如来自于DB块或M区变量4、"Output_PER"：当PID输出直接输出直模拟量输出模块时选择5、"Output"：当PID输出输出至PLC内部变量时选择6、"Output_PWM"：当输出至PWM时选择7、为什么setpoit, Inputvalue和Output Value的实际值都是灰的？答：这些要在FB调用并选择了该TO时才能填写。

西门子博途S7-1200PLC编程之PID控制实例（3）

西门子博途S7-1200PLC编程之PID控制实例（3）创建工艺对象 PID 控制器【简介】以下步骤将介绍如何在循环中断OB“PID[OB200]”中调用工艺对象“PID_Compact”。

【要求】● 已创建带有 PLC S7-1200 的项目。

● 已创建一个循环中断 OB 并在项目视图中将其打开。

【步骤】要在循环中断OB“PID [OB200]”中调用工艺对象“PID_Compact”，请按以下步骤操作：1. 在组织块“PID [OB200]”的第一个程序段中，创建工艺对象“PID_Compact”。

2. 确定为工艺对象“PID_Compact”创建数据块。

【结果】已通过编程设定了在循环中断OB“PID [OB200]”中调用工艺对象“PID_Compact”并且已创建数据块“PID_Compact_DB”。

加载仿真块【简介】以下步骤介绍了如何在实例项目中加载块“PROC_C”。

该块将仿真PID 控制器的输入和输出值。

要使用这些值，在实例项目中载入库并在第二个程序段中创建该块。

【要求】组织块“PID [OB200]”已在项目视图中打开。

【步骤】要打开库并复制块，请按以下步骤操作：1. 将位于以下Internet 地址中的文件“Simulation Program PID.ZIP”复制到本地硬盘并解压缩该文件。

/CN/view/zh/40263542请单击“信息”图标查看相关 ZIP 文件。

2. 解压缩文件“Simulation Program PID.ZIP”。

3. 使用“库”(Libraries) 任务卡打开已解压缩文件目录中的全局库“Simulation”。

该库即被加载。

4. 将仿真块“PROC_C”复制到组织块“PID [OB200]”的第二个程序段中。

5. 确定为仿真块“PROC_C”创建数据块。

6. 在 OUTV 参数中定义“temperature”变量。

参数OUTV 的值存储在“temperature”变量中。

S71200PLC的PID工艺功能-优质课件

1)使用“首次启动自调节”功能优化控制器； 2)使用“运行中自调节”功能优化控制器，可以实现最佳调节； 3)用趋势视图监视当前的闭环控制； 4)通过手动设置控制器的输出值来测试过程。
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5.4 用调试窗口整定PID控制器——基本操作
2. PC与PLC建立好通信连接后，点击 “启动测量”，开始用趋势图记录
1)未激活模式 PID Compact工艺对象被组态并首次下载到CPU后，PID控制器处于未激活(Inactive)模式，此时需要在调试窗口进行首次启动自调节。在运行时出现错误，或者点击了调试窗口的“停止测量”按钮， PID控制器将进入未激活模式。选择其他运行模式时，活动状态的错误被确认。 2)自动调节模式打开PID调试窗口，可以选择进入首次启动自调节模式或运行中自调节模式。
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5.3 PID_Compact指令——调用PID_Compact指令 2/2
在程序块的文件夹中生成名为“PID_Compact”的功能块 FB1130，生成的背景数据块PID_DB在项目树的文件夹“工艺对象”中。
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5.3 PID_Compact指令——PID_Compact指令的模式 1/2
1时实际值达到或低于报警下限
FALSE
PID控制器的当前运行模式：04分别表示未激活、首次启动自调节、运行中自调节、16#0000 自动、手动模式
错误信息：0没有错误；非0有1个或多个错误，控制器进入未激活模式
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5.4 用调试窗口整定PID控制器——调试窗口
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5.4 用调试窗口整定PID控制器——调试窗口的功能
调用PID_Compact的时间间隔称为采样时间，为了保证精确的采样时间，用固定的时间间隔执行PID指令，在循环中断OB中调用 PID_Compact指令。建立循环组织块OB200，设置循环时间间隔为300ms。

西门子博途S7-1200PLC编程之PID控制实例（1）

西门子博途S7-1200PLC编程之PID控制实例（1）展开全文简介【加载项目】可以加载上一章结尾处的项目状态。

【简介】如果某个物理值（例如，温度、压力或速度）在过程中必须具有特定值，并且该值会根据无法预见的外部条件而变化，则必须使用控制器。

【定义 PID 控制器】PID控制器是由比例、积分和微分单元组成。

它在控制回路中连续检测受控变量的实际测量值，并将其与期望设定值进行比较。

PID 使用所生成的控制偏差来计算控制器的输出，以便尽可能快速平稳地将受控变量调整到设定值。

【定义控制回路】控制回路是由受控对象、控制器、测量元件（传感器）和控制元件组成。

● 在本例中，使用具有 PID 控制的 SIMATIC S7-1200 作为控制器。

● 本例中的测量元件是传感器，用于测量加热室内的温度。

● 控制元件是由 PLC 直接控制的加热器。

下面的接线图包含了一个典型的控制回路：设定值“w”已预先定义。

在下面的实例中，设定值是加热室中的期望温度75°C。

可通过设定值(w)和实际值(y)来计算控制偏差(e)。

控制器(K)可将控制偏差转换为受控变量(u)。

受控变量通过受控对象(G)来更改实际值(y)。

本例中的受控对象(G)为加热室中的温度调节，可以通过增加或减少能量输入进行控制。

除受控对象(G)外，也可以通过干扰变量(d)改变实际值(y)。

本例中的干扰变量可能是加热室中意外的温度变化。

例如，由室外温度变化引起的温度变化。

【使用 PID 控制器】在实例项目中，使用PID 控制器尽可能快地达到所需的75°C 温度并尽可能保持设定值不变。

在本例中，由于加热元件在关闭后继续发热，因此将超出设定值。

该效应称为“过调”；如果实际值的控制和测量之间存在延时，则会发生过调。

下图显示了首次打开设备后可能的温度特征曲线：【步骤】下图显示了要创建的所有对象的总览：请按以下步骤操作以创建这些对象：● 创建第二个组织块 [OB200]，在其中将调用 PID 控制器的块。