西門子S7-300系列PLC的PID功能塊的應(yīng)用經(jīng)驗

1、可以在軟件中進行自動整定；西門子6ES7352-1AH02-OAEO

該部分主要對整個項目中圍繞SIMATICs7-1200的產(chǎn)品硬件設(shè)計作詳細的說明。配以帶有SIMATIC S7-1200控制柜或者產(chǎn)品的圖片加以說明。

　　2、自動整定的PID參數(shù)可能對于系統(tǒng)來說不是的，就需要手動憑經(jīng)驗來進行整定。P參數(shù)過小，達到動態(tài)平衡的時間就會太長；P參數(shù)過大，就容易產(chǎn)生超調(diào)。

　　PID功能塊在梯形圖（程序）中應(yīng)當(dāng)注意的問題：

　　1、采用PID向?qū)蒔ID功能塊；

　　2、我要說一個zui簡單的也是zui容易被人忽視的問題，那就是：PID功能塊的使能控制只能采用SM0.0或任何1個存儲器的常開觸點并聯(lián)該存儲器的常閉觸點這樣的*斷開的觸點！

　　筆者在以前的一個工程調(diào)試中就遇到這樣的問題：PID功能塊有時間動作正常，有時間動作不正常，而且不正常時發(fā)現(xiàn)PID功能塊都沒問題（PID參數(shù)正確、使能正確），就是沒有輸出。zui后查了好久，突然意識到可能是使能的問題——我在使能端串聯(lián)了啟動/停止控制的保持繼電器，我把它改為SM0.0以后，一切正常！

　　同時也明白了PID功能塊有時間動作正常，有時間動作不正常的原因：有時在灌入程序后保持繼電器處于動作的狀態(tài)才不會出現(xiàn)問題，一旦停止了設(shè)備就會出現(xiàn)問題——PID功能塊使能一旦斷開，工作就不會正常！

　　把這個給大家說說，以免出現(xiàn)同樣失誤。

　　下面是PID控制器參數(shù)整定的一般方法：

　　PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計的核心內(nèi)容。它是根據(jù)被控過程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時間和微分時間的大小。

　　PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來有兩大類：

　　一是理論計算整定法。

　　它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過理論計算確定控制器參數(shù)。這種方法所得到的計算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調(diào)整和修改。

　　二是工程整定方法。

　　它主要依賴工程經(jīng)驗，直接在控制系統(tǒng)的試驗中進行，且方法簡單、易于掌握，在工程實際中被廣泛采用。PID控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法。三種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然后按照工程經(jīng)驗公式對控制器參數(shù)進行整定。
　但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需要在實際運行中進行zui后調(diào)整與完善?，F(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。利用該方法進行PID控制器參數(shù)的整定步驟如下：

　　(1)首先預(yù)選擇一個足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作；

　　(2)僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩，記下這時的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期；

　　(3)在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數(shù)。

　　PID參數(shù)的設(shè)定：是靠經(jīng)驗及工藝的熟悉，參考測量值跟蹤與設(shè)定值曲線，從而調(diào)整PID的大小。

　　比例I/微分D=2，具體值可根據(jù)儀表定，再調(diào)整比例帶P，P過頭，到達穩(wěn)定的時間長，P太短，會震蕩，永遠也打不到設(shè)定要求。

　　PID控制器參數(shù)的工程整定,各種調(diào)節(jié)系統(tǒng)中P.I.D參數(shù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)以下可參照：

　　溫度T：P=20~60%，T=180~600s，D=3-180s；

　　壓力P：P=30~70%，T=24~180s；

　　液位L：P=20~80%，T=60~300s；

　　流量L：P=40~*，T=6~60s。

　　書上的常用口訣：

　　參數(shù)整定找 ，從小到大順序查；

　　先是比例后積分，zui后再把微分加；

　　曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大；

　　曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳；

　　曲線偏離回復(fù)慢，積分時間往下降；

　　曲線波動周期長，積分時間再加長；

　　曲線振蕩頻率快，先把微分降下來；

　　動差大來波動慢。微分時間應(yīng)加長；

　　理想曲線兩個波，前高后低4比1；

PLC的基礎(chǔ)技術(shù)的進展，主要集中在兩個基本方面：執(zhí)行多任務(wù)和程序互換。

  所謂執(zhí)行多任務(wù)，就是在一個PLC系統(tǒng)中可同時裝幾個CPU模塊，每個CPU模塊都執(zhí)行某一種任務(wù)，控制與其所執(zhí)行任務(wù)相關(guān)的I/O模塊的存取。其實，按照IEC 61131-3的概念，我們應(yīng)該更確切地稱之為通過多配置執(zhí)行多任務(wù)。例如，三菱電機的小Q系列zui多可以在一個機架上插4個CPU模塊；富士電機的MICREX-SX系列zui多可以在一個機架上插6個CPU模塊。這些CPU模塊可以是專門用于邏輯控制、順序控制的，也可以是運動控制用的，還可以是做過程控制用的，上述在WINOOWs操作系統(tǒng)的環(huán)境下執(zhí)行PC機任務(wù)的模塊，也是供用戶選擇的一種選項。從某種意義上講，這也是一種混合式的控制系統(tǒng)。
PLC的傳統(tǒng)軟件模型包括一個資源，運行一個任務(wù)，控制一個程序，且運行于一個封閉系統(tǒng)中。而在IEC 61131-3可編程控制器編程語言標準的軟件模型中，在其zui上層把解決一個具體控制問題的完整的軟件概括為一個“配置”。它專指一個特定類型的控制系統(tǒng)，包括硬件裝置、處理資源、I/O通道的存貯地址和系統(tǒng)能力，等同于一個PLC系統(tǒng)的應(yīng)用程序。在一個由多臺PLC或由多個CPU構(gòu)成的PLC控制系統(tǒng)中，每一臺PLC或每一個CPU的應(yīng)用程序就是一個獨立的“配置”。在一個“配置”中可以定義一個或多個“資源”?？砂?ldquo;資源”看作能執(zhí)行IEC程序的處理手段，它反映PLC的物理結(jié)構(gòu)，在程序和PLC的物理I/O通道之間提供了一個接口。只有在裝入“資源”后才能執(zhí)行IEC程序。一般而言，通常資源放在PLC內(nèi)，當(dāng)然它也可以放在其它支持IEC程序執(zhí)行的系統(tǒng)內(nèi)。在一個“資源”內(nèi)可以定義一個或多個任務(wù)。任務(wù)被配置后可以控制一組程序或功能塊。這些程序和功能塊可以是周期地執(zhí)行，也可以由一個事件驅(qū)動予以執(zhí)行。
    由此可見，該軟件模型足以映像各類實際系統(tǒng)：對于只有一個處理器的小型系統(tǒng)，其模型只有一個配置、一個資源和一個程序，與現(xiàn)在大多數(shù)PLC的情況*相符。對于有多個CPU模塊插裝在同一機架上的中、大型系統(tǒng)，每個CPU模塊被視作一個配置，可由一個或多個資源來描述，而一個資源則包括一個或多個程序。對于分散型系統(tǒng)，包含多個配置，而一個配置又包含多個處理器，每個處理器用一個資源描述，每個資源則包括一個或多個程序。西門子PLC模塊6ES7312-5BF04-0AB0
    值得指出的是，近些年來在日本開始流行的多CPU的PLC結(jié)構(gòu)，恰恰是在IEC 61131-3標準頒布后多年之后才問世的。這個PLC結(jié)構(gòu)的革命性變化，顯然是建立在這個軟件模型的  理論基礎(chǔ)上，要不然PLC還是由一個CPU按掃描方式執(zhí)行一個程序的那種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
    至于程序互換的問題，至少到目前為止尚是一個努力的方向。只有在每個PLC的供應(yīng)廠商所提供的PLC產(chǎn)品都真正遵循IEC 61131-3的標準，而且其編程系統(tǒng)的具體實現(xiàn)又切實符合IEC 61131-8《編程語言的應(yīng)用和實現(xiàn)導(dǎo)則》，并通過PLCopen這個組織對各種編程語言（LD、SFC、FBD、ST和IL）的*性測試，還要解決不同PLC的存儲地址資源的對應(yīng)互換，才有可能實現(xiàn)名副其實的程序互換。

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如何將西門子PLC程序下載到S7CPU中

在可編程控制器中重新裝載塊可以用新版本的塊覆蓋已存在于S7可編程邏輯控制器CPU中的裝入存儲器(RAM)或工作存儲器中的塊(重載它們)。覆蓋已存在的版本。重載S7塊的步驟與下載相同。將顯示提示信息，詢問是否希望覆蓋已存在的塊。不能刪除存儲在EPROM中的塊，但是一旦重載將會聲明無效。裝入替換的塊到RAM中。這在裝入存儲器或工作存儲器中造成間隙。如果這些間隙zui后意味著沒有新的塊可以下載，則應(yīng)該壓縮存儲器。注意如果電源先關(guān)閉然后再打開，并且RAM沒有電池裝備，或隨后CPU的存儲器復(fù)位，"舊"的塊再次有效。在集成的EPROM上保存下載塊對于帶一個集成EPROM的CPU (例如CPU 312)，可將RAM中的塊保存到集成EPROM中，從而在斷電或存儲器復(fù)位后不會丟失數(shù)據(jù)。
1. 使用菜單命令視圖 > 在線，顯示含已打開項目在線視圖的窗口，或，在工具欄中單擊"可訪問節(jié)點"按鈕或選擇菜單命令PLC > 顯示可訪問節(jié)點，打開"可訪問節(jié)點"窗口。
2. 在項目的在線窗口中選擇S7或M7程序，或在"可訪問節(jié)點"窗口中選擇節(jié)點。
3. 使用下列方法之一，在CPU上選擇要保存的"塊"文件夾：
§ 如果正在使用項目管理，那么在項目的在線窗口中
§ 如果沒有使用項目管理，那么在"可訪問節(jié)點"窗口中
4. 選擇菜單命令PLC > 將RAM保存到ROM。
通過EPROM存儲卡下載要求要訪問專為S7可編程邏輯控制器而設(shè)計的編程設(shè)備中的EPROM存儲卡，需要合適的EPROM驅(qū)動程序。要訪問為M7可編程控制系統(tǒng)設(shè)計的編程設(shè)備中的EPROM存儲卡，必須安裝FLASH文件系統(tǒng)(僅適用于PG 720、PG 740和PG 760)。當(dāng)安裝STEP 7標準軟件包時EPROM驅(qū)動程序和Flash文件系統(tǒng)作為選件提供。如果使用PC，則需要外部編程器來保存到EPROM存儲卡。也可以在以后安裝驅(qū)動程序。為此，通過開始 > Simatic > STEP 7 > 存儲卡參數(shù)分配或通過控制面板(雙擊"存儲卡參數(shù)分配"圖標)調(diào)用相應(yīng)的對話框。