3_S7-200 SMART_PID解析
S7-200 SMART PID控制配置向导
PID Wizard - PID向导Micro/WIN SMART提供了PID Wizard（PID指令向导），可以帮助用户方便地生成一个闭环控制过程的PID算法。
此向导可以完成绝大多数PID运算的自动编程，用户只需在主程序中调用PID向导生成的子程序，就可以完成PID控制任务。
PID向导既可以生成模拟量输出PID控制算法，也支持开关量输出；既支持连续自动调节，也支持手动参与控制。
建议用户使用此向导对PID编程，以避免不必要的错误。
建议用户使用较新的编程软件版本。
在新版本中的PID向导获得了改善。
PID向导编程步骤使用以下方法之一打开 PID 向导：●在Micro/WIN SMART中的工具菜单中选择PID向导：图1. 选择PID向导● 在项目树中打开“向导”文件夹，然后双击“PID”，或选择“PID”并按回车键。
图2. 选择PID向导第一步：定义需要配置的PID回路号在此对话框中选择要组态的回路。
最多可组态 8 个回路。
在此对话框上选择回路时，PID 向导左侧的树视图随组态该回路所需的所有节点一起更新。
图3. 选择需要配置的回路第二步：为回路组态命名可为回路组态自定义名称。
此部分的默认名称是“回路 x”，其中“x”等于回路编号。
图4. 为PID回路命名图5. 设置PID参数图5中定义了PID回路参数，这些参数都应当是实数：a.增益：即比例常数，默认值=1.00。
b.积分时间：如果不想要积分作用可以将该值设置很大（比如10000.0），默认值=10.00。
c.微分时间：如果不想要微分回路，可以把微分时间设为0 ，默认值=0.00。
d.采样时间：是PID控制回路对反馈采样和重新计算输出值的时间间隔,，默认值=1.00。
在向导完成后，若想要修改此数，则必须返回向导中修改，不可在程序中或状态表中修改。
注意：关于具体的PID参数值，每一个项目都不一样，需要现场调试来定，没有所谓经验参数。
图6. 设定PID输入过程变量a.指定回路过程变量 (PV) 如何标定。
3_S7-200 SMART_PID解析
PID控制— 模拟量输出
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PID控制— 模拟量输出
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占空比周期
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PID向导—报警
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使能低值报警并设置 过程值(PV)报警值， 百分比表示
使能高值报警并设置 过程值(PV)报警值。
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PID控制器各参数功能
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：消除稳态误差，使系统的动态响应变慢，
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
PID向导—命名回路
命名PID回路名称
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PID向导—参数
设置比例增益、采样 时间、积分时间和微 分时间
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S7-200CPU_PID控制图解
关于控制器（硬件.控制器）的参数整定，流行一些口诀，摘抄如下，仅供参考！参数整定找最佳，从小到大顺序查。
先是比例后积分，最后再把微分加。
曲线振荡很频繁，比例度盘要放大。
曲线漂浮绕大弯，比例度盘往小扳。
曲线偏离回复慢，积分时间往下降。
曲线波动周期长，积分时间再加长。
曲线振荡频率快，先把微分降下来。
动差大来波动慢，微分时间应加长。
理想曲线两个波，前高后低四比一。
一看二调多分析，调节质量不会低。
西门子S7-200CPU PID控制图解之一第一部分、PID 控制S7-200 能够进行 PID 控制。
S7-200 CPU 最多可以支持 8 个 PID 控制回路（8 个 PID指令功能块）。
PID 是闭环控制系统的比例－积分－微分控制算法。
PID 控制器根据设定值（给定）与被控对象的实际值（反馈）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，使被控对象的实际值（反馈）跟随给定变化。
根据具体项目的控制要求，在实际应用中有可能用到其中的一部分，比如常用的是 PI（比例－积分）控制，这时没有微分控制部分。
PID 算法在 S7-200 中的实现PID 控制最初在模拟量控制系统中实现，随着离散控制理论的发展，PID 也在计算机化控制系统中实现。
为便于实现，S7-200 中的 PID 控制采用了迭代算法。
详细的计算方法请参考《S7-200系统手册》中 PID 指令部分的相关内容。
计算机化的 PID 控制算法有几个关键的参数K c（Gain，增益），T i（积分时间常数），T d（微分时间常数），T s（采样时间）。
在 S7-200 中 PID 功能是通过 PID 指令功能块实现。
通过定时（按照采样时间）执行PID 功能块，按照 PID 运算规律，根据当时的给定、反馈、比例－积分－微分数据，计算出控制量。
PID 功能块通过一个 PID 回路表交换数据，这个表是在 V 数据存储区中的开辟，长度为 36 字节。
S7200PID实例个人解析
1、PID的原理
在这先强调一下PID的输出值Mn
Mn可以是模拟量输出或数字量输出。
模拟量输出用来控制一些需要模拟量给定的设备，输出量Mn转化为0-20MA或0-10V去控制、如比例阀、变频器等；
数字输出量就是输出一个变化的数字量PWM占空比
数字量输出实际上是控制输出点的通、断状态按照一定的占空比变化，可以控制固态继电器（加热棒等）
下面是占空比的解释；
如果Mn输出设置为数字量输出，那么Mn就可以理解成一个占空比，例如图中的t，Mn的大小直接变成了t的大小，t去控制加热器，t1去控制风扇。
在本项目中，我们要把占空比的周期设置为10S（t+t1=10S）
2.设定值SP、反馈值PV与输出值Mn的转化问题
假如说给定值设为50度，PLC肯定不识别这个50，我们需要按照S7200的要求转化为0—1的实数，
设定值SP是，设定值占反馈总量程的分数比
假如，设定是50度，在本项目中，温度计的量程是0—100度，那么SP=0.5
温度计的线接到PLC的模拟输入端，我们肯定事先已经设置好模拟量模块的输入类型，
假如是0—10V，对应PLC的运算值为0—32000，对应温度计的0—100度，这样的话SP=0.5时，机器就知道设定值是温度计总量程的50%，对应PLC的运算值16000，这样PID就根据现在实际的反馈值PV是多大与设定值之间的PID运算差，调节被控元件，直到PV的对应运算值也为16000，即Mn 为0.
2、编址
根据PID的回路参数表
Q1.0 加热器工作
Q1.1 风扇工作
AIW0 温度传感器检测值下面我们编写程序
以上是我个人见解，如我错误，请大师指点，我的QQ；353942756。
S7-200+PID温度控制课件
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PID温度控制示例－任务目标
使用西门子文本显示屏TD200C实 时监测热电阻的实际温度
并且可以通过显示屏设定目标温度 以及PID控制参数。通过PLC实现温 度的PID调节。
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PID温度控制示例
PID温度控制示例
工作原理 任务目标 实现过程
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PID温度控制示例－实现过程
屏幕0
用于设定PID 温度控制系统 的目标温度
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配置TD200C显示屏
步骤7: 定义用户菜单和文字
屏幕0中PLC数据的属性
数据地址为VD2000（后面编写PLC程序时会用到该 地址）。
数据格式为实数（浮点数）。
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配置TD200C显示屏
步骤7: 定义用户菜单和文字
屏幕0中PLC数据的属性
数据地址为VD412（根据PID回路表VD412中的值既 是Kc）。
数据格式为实数（浮点数）。
显示小数点后两位
允许用户编辑
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配置TD200C显示屏
步骤7: 定义用户菜单和文字
屏幕1
用于设定积 分时间常数 Ti
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PID控制理论简介－积分调节
积分调节作用
使系统消除稳态误差, 提高无差度。因为 有误差, 积分调节就进行, 直至无差, 积分 调节停止, 积分调节输出一常值。积分作 用的强弱取决与积分时间常数Ki, Ki越小, 积分作用就越强。反之Ki大则积分作用 弱, 加入积分调节可使系统稳定性下降, 动态响应变慢。积分作用常与另两种调 节规律结合, 组成PI调节器或PID调节器。
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PID温度控制示例
提纲
PID控制理论简介
PID温度控制示例
工作原理 任务目标 实现过程
4.5 西门子S7-200PLC中的PID指令介绍[13页]
![4.5 西门子S7-200PLC中的PID指令介绍[13页]](https://img.taocdn.com/s3/m/a50cf6550b4c2e3f57276373.png)
4.5 西门子S7-200PLC中的PID指令介绍
二、PID回路表的格式及初始化 2 PID回路表初始化
为执行PID指令，要对PID回路表进行初始化处理， 即将PID回路表中有关的参数（给定值SPn、增益KC、采 样时间TS、积分时间TI、微分时间TD），按照地址偏移 量写入到变量寄存器V中。一般是调用一个子程序，在 子程序中，对PID回路表进行初始化处理。在采用人机 界面的系统中，初始化参数通过人机界面直接输入。 相关的程序在“5.2.2 基于PLC、变频器的闭环调速系 统的设计”一节中详细叙述，此处不做赘述。”
西安航空职业技术学院自动化工程学院 《自动控制技术及应用》电子课件
4.5 西门子S7-200PLC中的PID指令介绍
一、PID调节指令格式及功能
梯形图
语句表
功能
PID TBL，LOOP
PID 指令：当使能端 EN 为 1 时， PID 调节指令对 TBL 为起始地址 的 PID 参数表中的数据进行 PID 运算
西安航空职业技术学院自动化工程学院 《自动控制技术及应用》电子课件
4.5 西门子S7-200PLC中的PID指令介绍
表4-15 PID回路表
偏移地址（VB）变量名
数据格式输入输出类 取值范围
型
T+0
反馈量（PVn） 双字实数输入
应在0.0～1.0之间
T+4
给定值（SPn） 双字实数输入
应在0.0～1.0之间
西安航空职业技术学院自动化工程学院 《自动控制技术及应用》电子课件
4.5 西门子S7-200PLC中的PID指令介绍
二、PID回路表的格式及初始化 1 PID回路表
西门子S7-200系列PLC的PID功能块的应用经验
西门子S7-200系列PLC的PID功能块的应用经验请大家都来谈谈西门子S7-200系列PLC的PID功能块的应用问题，把实际经验都写出来，让大家都受益!PID参数的整定：1、可以在软件中进行自动整定；2、自动整定的PID参数可能对于系统来说不是最好的，就需要手动凭经验来进行整定。
P参数过小，达到动态平衡的时间就会太长；P 参数过大，就容易产生超调。
PID功能块在梯形图（程序）中应当注意的问题：1、最好采用PID向导生成PID功能块；2、我要说一个最简单的也是最容易被人忽视的问题，那就是：PID功能块的使能控制只能采用SM0.0或任何1个存储器的常开触点并联该存储器的常闭触点这样的永不断开的触点！笔者在以前的一个工程调试中就遇到这样的问题：PID功能块有时间动作正常，有时间动作不正常，而且不正常时发现PID功能块都没问题（PID参数正确、使能正确），就是没有输出。
最后查了好久，突然意识到可能是使能的问题——我在使能端串联了启动/停止控制的保持继电器，我把它改为SM0.0以后，一切正常！同时也明白了PID功能块有时间动作正常，有时间动作不正常的原因：有时在灌入程序后保持继电器处于动作的状态才不会出现问题，一旦停止了设备就会出现问题——PID功能块使能一旦断开，工作就不会正常！把这个给大家说说，以免出现同样失误。
下面是PID控制器参数整定的一般方法：PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。
它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。
PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。
它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。
这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。
二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。
PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。
S7-200SMART中PID使用、调试方法和步骤
S7-200SMART中PID使用、调试方法和步骤01 PID回路控制概述PID控制器是应用最广泛的闭环控制器，它根据给定值与被控实测值之间的偏差；按照PID算法计算出控制器的输出量，控制执行机构进行调节，使被控量跟随给定量变化，并使系统达到稳定；自动消除各种干扰对控制过程的影响。
其中PID分别表示比例、积分和微分。
S7-200 SMART中PID功能实现方式有以下三种：PID指令块：通过一个PID回路表交换数据，只接受0.0 - 1.0之间的实数（实际上就是百分比）作为反馈、给定与控制输出的有效数值。
PID向导：方便地完成输入/输出信号转换/标准化处理。
PID指令同时会被自动调用。
根据PID算法自己编程S7-200 SMART CPU最多可以支持8个PID控制回路（8个PID指令功能块）,根据PID算法自己编程没有具体数目的限制，但是我们需要考虑PLC的存储空间以及扫描周期等影响。
PID控制是负反馈闭环控制，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。
PID控制算法有几个关键的参数Kc（Gain，增益）Ti（积分时间常数），Td（微分时间常数）Ts（采样时间）在S7-200 SMART中PID功能是通过PID指令功能块实现。
通过定时（按照采样时间）执行PID功能块，按照PID运算规律，根据当时的给定、反馈、比例－积分－微分数据，计算出控制量。
由于PID可以控制温度、压力等等许多对象，它们各自都是由工程量表示，因此有一种通用的数据表示方法才能被PID功能块识别。
S7-200 SMART中的PID功能使用占调节范围的百分比的方法抽象地表示被控对象的数值大小。
在实际工程中，这个调节范围往往被认为与被控对象（反馈）的测量范围（量程）一致。
PID功能块只接受0.0 - 1.0之间的实数（实际上是0%--100%）作为反馈、给定与控制输出的有效数值，如果是直接使用PID功能块编程，必须保证数据在这个范围之内，否则会出错。
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给定值 +-
控制器
实测值
PID控制器
干扰
执行器
控制对象
被控变量
变送器
广义对象
温度、压力、流量、液 位、功率、电流等
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mn Kc en K I en MX K D en en1
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PID控制— 模拟量输出
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PID控制— 模拟量输出
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S7-200 SMART
PID Control
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对象介绍
干扰量 z
热能
调节阀
调节对象
室内温度测量
y – 调节量
调节器
e – 调节偏差
x – 被调量 w – 设定值
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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。
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PID在线调节面板介绍
PID回路号
过程值、当前 值及输出值
设定趋势图时基， 范围是1-240秒
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过程值、设定值及 输出值的PID趋势图
PID控制— 模拟量输出
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PID控制— 模拟量输出
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PID控制器各参数功能
比例调节：提高调ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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：消除稳态误差，使系统的动态响应变慢，
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
PID控制— 实验
被控对象的模拟 量地址
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模拟量输出
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PID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。
使能过程值(PV)模拟 量模块错误报警。
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PID向导—添加手动控制
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选择添加PID手动 控制模式
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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
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⑤ 增益系数太小和/或积分时间 太长
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Thank you for your attention!
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调用PID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
过程值的地址
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
PID控制— 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 AIW20 Q1.6 Q1.7
说明 被控温度（0-10V）
加热器 风扇
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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
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PID自整定的原理和条件
定义
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；
调节参数，包括使 能自整定
使能自整定
采样时间
自整定参数设置
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Industry Sector
自整定的高级选项
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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)规定了允许过程值 偏离设定值的最大范围
PID控制— 模拟量输出
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PID控制— 模拟量输出
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Industry Sector
PID自整定成功
12次零相交事件
自整定完成
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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。
PID控制— 模拟量输出
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PID控制— 模拟量输出
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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？
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① 超调过大，减小比例，增大积 分时间
② 迅速变化，存在小超调
③ 实际值缓慢接近设定值，并且 无超调的到达设定值。
④ 增益系数太小和/或微分时间 太长
加积分影响。
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。
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PID控制原理框图
占空比周期
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PID向导—报警
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使能低值报警并设置 过程值(PV)报警值， 百分比表示