1.应用基本信息

          在S7-300/400系统中，CONT_C是一个非常常用的PID功能块，广泛应用于温度、流量控制。我是控制系统开发工程师，在将控制系统PLC从S7-300/400升级到S7-1500后，使用PID_COMPACT替代CONT_C作为PID控制功能块。

2.问题描述

          CONT_C是一个基础的PID功能块，其所有参数（包括P值、I值、D值、循环时间等）都需要指定，通过变量赋值，可以在HMI设备上输入各个参数值。使用这个功能块对调试工程师提出了挑战，需要调试工程师具备丰富的经验，也因此流传着各种PID的调试口诀。

      S7-1500提供了全新的PID功能块PID_COMPACT，该功能块实现了参数自整定功能，通过控制回路的自动整定，确定PID控制器的各个参数。使用该功能块降低对调试工程师的经验要求，即使是刚入门的调试工程师，也能快速完成PID参数的整定。

          网上有很多教程，讲授如何使用PID_COMPACT的这一功能，但基本上都是通过TIA-TORTAL软件的组态及调试界面完成的。现在，我们需要通过编程的方式，通过HMI设备完成这个功能，使得调试工程师可以脱离PC而整定PID参数。

3.问题的分析及解决

          PID_COMPACT的赋值接口是非常简洁的，大量的数据隐藏在了背景数据块中。

     将接口展开，展示了输入参数ModeActivate和输入/输出参数Mode。

     Mode参数为INT型，指定 PID_Compact 将转换到的工作模式。 选项包括：

     ·       Mode = 0：未激活

     ·       Mode = 1：预调节

     ·       Mode = 2：精确调节

     ·       Mode = 3：自动模式

     ·       Mode = 4：手动模式

     ModeActivate参数为BOOL型，上升沿激活Mode参数中保存的工作模式。

          这是TIA-PORTAL软件的PID调试界面。

        为Mode参数赋与不同的值，相当于在调试界面选择了不同的工作模式，ModeActivate参数上升沿相当于按下了Start按钮。

       在PID_Compact功能块的背景数据块中，有一个.PIDSelfTune.TIR.State参数，表示自整定的步骤，是这样定义的：

      ·       State = -100：无法进行精确调节。将首先执行预调节。

      ·       State = 0：初始化精确调节

      ·       State = 200：计算标准偏差

      ·       State = 300：尝试达到设定值

      ·       State = 400：尝试使用现有 PID 参数达到设定值（如果预调节已成功）

      ·       State = 500：确定波动并计算参数

      ·       State = 9900：精确调节已成功

      ·       State = 1：精确调节未成功

      可以使用这个参数来判断自整定是否完成。有了这些参数的支持，就可以通过编程来完成自整定过程了。

      定义一个BOOL型变量，表示自整定开始，由HMI设备置位。

          在不同的工作状态下，为Mode参数赋与不同的值。

          为ModeActivate参数赋与上升沿，这里使用了1Hz方波信号。

          将自整定的过程赋与相应变量，显示于HMI设备上。

          PID_Compact参数自整定完成后，复位自整定开始变量。

          将自整定的结果赋与相应变量，显示于HMI设备上。

          HMI的界面设计如下图：

          参数调整按钮，用于置位自整定开始变量。

           整定过程的步骤显示。

          建立一个值表，当表示过程的变量为不同值时，显示不同的步骤内容。

          自整定结果的显示。

4.经验总结

          PID_Compact提供了强大的参数自整定功能，大大方便了调试工程师的调试工作，但基于TIA-PORTAL软件的调试界面则完全依赖于PC。这里介绍的方法通过编程实现了这一过程，并通过HMI设备的界面设计，脱离了PC使得PID参数的调整更方便了。