一、PID控制
西門子S7-200 SMART PLC能夠進行PID控制,。S7-200 SMART CPU最多可以支持8個PID控制回路（8個PID指令功能塊）,。
PID是閉環(huán)控制系統(tǒng)的比例－積分－微分控制算法。
PID控制器根據(jù)設(shè)定值（給定）與被控對象的實際值（反饋）的差值,，按照PID算法計算出控制器的輸出量,，控制執(zhí)行機構(gòu)去影響被控對象的變化。
PID控制是負反饋閉環(huán)控制,，能夠抑制系統(tǒng)閉環(huán)內(nèi)的各種因素所引起的擾動,，使反饋跟隨給定變化。
根據(jù)具體項目的控制要求,，在實際應(yīng)用中有可能用到其中的一部分,，比如常用的是PI（比例－積分）控制，這時沒有微分控制部分,。
PID算法在S7-200 SMART中的實現(xiàn)
PID控制最初在模擬量控制系統(tǒng)中實現(xiàn),，隨著離散控制理論的發(fā)展，PID也在計算機化控制系統(tǒng)中實現(xiàn),。
二,、PID向?qū)?/span>
Micro/WIN SMART提供了PID Wizard（PID指令向?qū)В梢詭椭脩舴奖愕厣梢粋€閉環(huán)控制過程的PID算法,。此向?qū)Э梢酝瓿山^大多數(shù)PID運算的自動編程,，用戶只需在主程序中調(diào)用PID向?qū)傻淖映绦颍涂梢酝瓿蒔ID控制任務(wù),。
PID向?qū)Ъ瓤梢陨赡M量輸出PID控制算法,，也支持開關(guān)量輸出；既支持連續(xù)自動調(diào)節(jié),，也支持手動參與控制,。建議用戶使用此向?qū)ID編程，以避免不必要的錯誤,。
PID向?qū)Ь幊滩襟E
使用以下方法之一打開 PID 向?qū)В?
1.在Micro/WIN SMART中的工具菜單中選擇PID向?qū)В?/span>
2.在項目樹中打開'向?qū)?文件夾,，然后雙擊'PID'，或選擇'PID'并按回車鍵,。
第一步：定義需要配置的PID回路號
在此對話框中選擇要組態(tài)的回路,。 最多可組態(tài) 8 個回路。 在此對話框上選擇回路時,，PID 向?qū)ё髠?cè)的樹視圖隨組態(tài)該回路所需的所有節(jié)點一起更新,。
第二步：為回路組態(tài)命名
可為回路組態(tài)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,。
第三步：設(shè)定PID回路參數(shù)
定義PID回路參數(shù),，這些參數(shù)都應(yīng)當(dāng)是實數(shù)：
增益： 即比例常數(shù)，默認值=1.00,。
1.積分時間：如果不想要積分作用可以將該值設(shè)置很大（比如10000.0）,，默認值=10.00。
2.微分時間：如果不想要微分回路,，可以把微分時間設(shè)為0 ，默認值=0.00,。
3.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?qū)瓿珊?，若想要修改此?shù),，則必須返回向?qū)е行薷模豢稍诔绦蛑谢驙顟B(tài)表中修改,。
注意：關(guān)于具體的PID參數(shù)值,，每一個項目都不一樣，需要現(xiàn)場調(diào)試來定,，沒有所謂經(jīng)驗參數(shù),。
第四步：設(shè)定回路過程變量
指定回路過程變量 (PV) 如何標定?？梢詮囊韵逻x項中選擇：
1.單極性:即輸入的信號為正,，如0－10V或0－20mA等
2.雙極性：輸入信號在從負到正的范圍內(nèi)變化。如輸入信號為±10V,、±5V等時選用
3.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(yīng)5530,，20mA對應(yīng)27648。
4.溫度 x 10 °C
5溫度 x 10 °F
反饋輸入取值范圍
1.在a.設(shè)置為單極時,，缺省值為0 - 27648,，對應(yīng)輸入量程范圍0 - 10V或0 - 20mA等，輸入信號為正
2.在a.設(shè)置為雙極時,，缺省的取值為-27648 - +27648,，對應(yīng)的輸入范圍根據(jù)量程不同可以是±10V、±5V等
3.在a.選中20% 偏移量時,，取值范圍為5530 - 27648,，不可改變
在'標定'(Scaling) 參數(shù)中，指定回路設(shè)定值 (SP) 如何標定,。 默認值是 0.0 和 100.0 之間的一個實數(shù),。此反饋輸入也可以是工程單位數(shù)值,，參見：設(shè)置給定－反饋的量程范圍。
第五步：設(shè)定輸入回路輸出選項
輸出類型可以選擇模擬量輸出或數(shù)字量輸出,。模擬量輸出用來控制一些需要模擬量給定的設(shè)備,，如比例閥、變頻器等,；數(shù)字量輸出實際上是控制輸出點的通,、斷狀態(tài)按照一定的占空比變化，可以控制固態(tài)繼電器（加熱棒等）
選擇模擬量則需設(shè)定回路輸出變量值的范圍,，可以選擇：
1. 單極：單極性輸出,，可為0－10V或0－20mA等
2. 雙極：雙極性輸出，可為正負10V或正負5V等
3. 單極20% 偏移量：如果選中20% 偏移,，使輸出為4 - 20mA
4. 取值范圍：
0. c為單極時,，缺省值為 0 到 27648
0. c為雙極時，取值-27648 到27648
0. c為20%偏移量時,，取值5530 - 27648 ,，不可改變
如果選擇了開關(guān)量輸出，需要設(shè)定此循環(huán)周期,。
第六步：設(shè)定回路報警選項?
向?qū)峁┝巳齻€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(tài)。當(dāng)報警條件滿足時,，輸出置位為1,。這些功能在選中了相應(yīng)的選擇框之后起作用。
1. 使能低值報警并設(shè)定過程值(PV)報警的低值,，此值為過程值的百分數(shù),，缺省值為0.10，即報警的低值為過程值的10％,。此值最低可設(shè)為0.01,，即滿量程的1%
2. 使能高值報警并設(shè)定過程值(PV)報警的高值，此值為過程值的百分數(shù),，缺省值為0.90,，即報警的高值為過程值的90％。此值最高可設(shè)為1.00,，即滿量程的100%
3. 使能過程值(PV)模擬量模塊錯誤報警并設(shè)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
第七步：定義向?qū)傻腜ID初使化子程序和中斷程序名及手/自動模式
向?qū)б呀?jīng)為初使化子程序和中斷子程序定義了缺省名，你也可以修改成自己起的名字,。
1. 指定PID初使化子程序的名字,。
2. 指定PID中斷子程序的名字注意：
1）如果你的項目中已經(jīng)存在一個PID配置，則中斷程序名為只讀,，不可更改,。因為一個項目中所有PID共用一個中斷程序,，它的名字不會被任何新的PID所更改。
2）PID向?qū)е袛嘤玫氖荢MB34定時中斷,，在用戶使用了PID向?qū)Ш?，注意在其它編程時不要再用此中斷，也不要向SMB34中寫入新的數(shù)值,，否則PID將停止工作,。
3）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(shè)定控制,，此時需要寫入手動控制輸出參數(shù)一個0.0－1.0的實數(shù)，代表輸出的0％－100％而不是直接去改變輸出值,。PID控制的自動/手動之間的無擾動切換
第八步：指定PID運算數(shù)據(jù)存儲區(qū)
PID指令（功能塊）使用了一個120個字節(jié)的V區(qū)參數(shù)表來進行控制回路的運算工作,；除此之外,，PID向?qū)傻妮斎?輸出量的標準化程序也需要運算數(shù)據(jù)存儲區(qū),。需要為它們定義一個起始地址，要保證該地址起始的若干字節(jié)在程序的其它地方?jīng)]有被重復(fù)使用,。如果點擊'建議',，則向?qū)⒆詣訛槟阍O(shè)定當(dāng)前程序中沒有用過的V區(qū)地址。
自動分配的地址只是在執(zhí)行PID向?qū)r編譯檢測到空閑地址,。向?qū)⒆詣訛樵搮?shù)表分配符號名,，用戶不要再自己為這些參數(shù)分配符號名，否則將導(dǎo)致PID控制不執(zhí)行,。
第九步：生成PID子程序,、中斷程序及符號表等
一旦點擊完成按鈕，將在你的項目中生成上述PID子程序,、中斷程序及符號表等,。?
第十步：配置完P(guān)ID向?qū)В枰诔绦蛑姓{(diào)用向?qū)傻腜ID子程序
在用戶程序中調(diào)用PID子程序時,，可在指令樹的程序塊中用鼠標雙擊由向?qū)傻腜ID子程序,，在局部變量表中，可以看到有關(guān)形式參數(shù)的解釋和取值范圍,。
1. 必須用SM0.0來使能 PIDx_CTRL 子程序,，SM0.0 后不能串聯(lián)任何其他條件，而且也不能有越過它的跳轉(zhuǎn),；如果在子程序中調(diào)用 PIDx_CTRL 子程序,，則調(diào)用它的子程序也必須僅使用 SM0.0 調(diào)用，以保證它的正常運行
2. 此處輸入過程值（反饋）的模擬量輸入地址
3. 此處輸入設(shè)定值變量地址（VDxx）,，或者直接輸入設(shè)定值常數(shù),，根據(jù)向?qū)е械脑O(shè)定0.0－100.0,，此處應(yīng)輸入一個0.0－100.0的實數(shù)，例：若輸入20,，即為過程值的20％,，假設(shè)過程值A(chǔ)IW0是量程為0－200度的溫度值，則此處的設(shè)定值20代表40度（即200度的20％）,；如果在向?qū)е性O(shè)定給定范圍為0.0 - 200.0,，則此處的20相當(dāng)于20度
4. 此處用I0.0控制PID的手/自動方式，當(dāng)I0.0為1時,，為自動,，經(jīng)過PID運算從AQW0輸出；當(dāng)I0.0為0時,，PID將停止計算,，AQW0輸出為ManualOutput（VD4）中的設(shè)定值，此時不要另外編程或直接給AQW0賦值,。若在向?qū)е袥]有選擇PID手動功能,，則此項不會出現(xiàn)
5. 定義PID手動狀態(tài)下的輸出，從AQW0輸出一個滿值范圍內(nèi)對應(yīng)此值的輸出量,。此處可輸入手動設(shè)定值的變量地址（VDxx）,，或直接輸入數(shù)。數(shù)值范圍為0.0-1.0之間的一個實數(shù),，代表輸出范圍的百分比,。例：如輸入0.5，則設(shè)定為輸出的50％,。若在向?qū)е袥]有選擇PID手動功能,，則此項不會出現(xiàn)
6. 此處鍵入控制量的輸出地址
7. 當(dāng)高報警條件滿足時，相應(yīng)的輸出置位為1,，若在向?qū)е袥]有使能高報警功能,，則此項將不會出現(xiàn)
8. 當(dāng)?shù)蛨缶瘲l件滿足時，相應(yīng)的輸出置位為1,，若在向?qū)е袥]有使能低報警功能,，則此項將不會出現(xiàn)
9. 當(dāng)模塊出錯時，相應(yīng)的輸出置位為1,，若在向?qū)е袥]有使能模塊錯誤報警功能,，則此項將不會出現(xiàn)
調(diào)用PID子程序時，不用考慮中斷程序,。子程序會自動初始化相關(guān)的定時中斷處理事項,，然后中斷程序會自動執(zhí)行。
第十一步：實際運行并調(diào)試PID參數(shù)
沒有一個PID項目的參數(shù)不需要修改而能直接運行，因此需要在實際運行時調(diào)試PID參數(shù),。
查看數(shù)據(jù)塊以及符號表相應(yīng)的PID符號標簽的內(nèi)容,，可以找到包括PID核心指令所用的控制回路表，包括比例系數(shù),、積分時間等等,。將此表的地址復(fù)制到狀態(tài)表中，可以在監(jiān)控模式下在線修改PID參數(shù),，而不必停機再次做配置,。
參數(shù)調(diào)試合適后，用戶可以在數(shù)據(jù)塊中寫入,，也可以再做一次向?qū)?，或者編程向相?yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)傳送參數(shù)。
常見問題
1,、做完P(guān)ID向?qū)Ш?，如何知道向?qū)е性O(shè)定值，過程值及PID等參數(shù)所用的地址,？
· 做完P(guān)ID向?qū)Ш罂稍诜柋碇?，查看PID向?qū)傻姆柋?上例中為PID0_SYM)，可看到各參數(shù)所用的詳細地址,，及數(shù)值范圍,。
· 在數(shù)據(jù)塊中,，查看PID指令回路表的相關(guān)參數(shù),。
2、做完P(guān)ID向?qū)Ш?，如何在調(diào)試中修改PID參數(shù),？
答：可以在狀態(tài)表中，輸入相應(yīng)的參數(shù)地址,，然后在線寫入用戶需要的PID參數(shù)數(shù)值,，這樣用戶就可根據(jù)工藝需要隨時對PID參數(shù)、設(shè)定值等進行調(diào)整,。
3,、PID已經(jīng)調(diào)整合適，如何正式確定參數(shù),？
答：可以在數(shù)據(jù)塊中直接寫入?yún)?shù),。
4、做完P(guān)ID向?qū)Ш?，能否查看PID生成的子程序,，中斷程序？?
答：PID向?qū)傻淖映绦颍袛喑绦蛴脩羰菬o法看到的,，也不能對其進行修改,。沒有密碼能夠打開這些子程序，一般的應(yīng)用也沒有必要打開查看,。
5,、PID參數(shù)有經(jīng)驗值嗎？?
答：每一個項目的PID 參數(shù)都不一樣,，沒有經(jīng)驗參數(shù),，只能現(xiàn)場調(diào)試獲得。
6,、我的PID向?qū)傻某绦驗楹尾粓?zhí)行,？
答：必須保證用SM0.0無條件調(diào)用PID0_CTRL程序
在程序的其它部分不要再使用SMB34定時中斷，也不要對SMB34賦值
7,、如何實現(xiàn)PID反作用調(diào)節(jié),？
答：在有些控制中需要PID反作用調(diào)節(jié)。例如：在夏天控制空調(diào)制冷時,，若反饋溫度（過程值）低于設(shè)定溫度,，需要關(guān)閥，減小輸出控制（減少冷水流量等）,，這就是PID反作用調(diào)節(jié)（在PID正作用中若過程值小于設(shè)定值,，則需要增大輸出控制）。若想實現(xiàn)PID反作用調(diào)節(jié),，需要把PID回路的增益設(shè)為負數(shù),。對于增益為0的積分或微分控制來說，如果指定積分時間,、微分時間為負值,，則是反作用回路。
8,、如何根據(jù)工藝要求有選擇地投入PID功能,？
答：可使用'手動/自動'切換的功能。PID向?qū)傻腜ID功能塊只能使用SM0.0的條件調(diào)用,。