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PID_Compact 使用-自整定

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  • 软件编程
  • 参数设置
  • 使用操作
  • S7-1500
  • PID
  • PID 自整定
  • PID compact
发布时间:2024年01月19日
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本章节介绍了PID_Compact 自整定的功能,包括两种整定方式,预调节和精确调节以及调试面板的使用。

S7-1200 PID Compact V2 自整定功能

PID 控制器能否正常运行,需要符合实际运行系统及工艺要求的参数设置。由于每套系统都不完全一样,所以,每套系统的控制参数也不相同。用户可通过参数访问方式手动调试,在调试面板中观察曲线图后修改对应的 PID 参数。也可使用系统提供的参数自整定功能,PID 自整定是按照一定的数学算法,通过外部输入信号,激励系统,并根据系统的反应方式来确定 PID 参数。

S7-1200 PID 不支持仿真功能。S7-1200 提供了两种整定方式,预调节、精确调节。可在执行预调节和精确调节时获得最佳 PID 参数。

预调节

预调节功能可确定对输出值跳变的过程响应,并搜索拐点。根据受控系统的最大上升速率与时间计算 PID 参数。过程值越稳定,PID 参数就越容易计算,结果的精度也会越高。只要过程值的上升速率明显高于噪声,就可以容忍过程值的噪声。最可能的情况是处于工作模式“未激活”和“手动模式”下。 重新计算前会备份 PID 参数。

启动预调节的必要条件:

  • 已在循环中断 OB 中调用 “PID_Compact” 指令。
  • ManualEnable = FALSE 且 Reset = FALSE
  • PID_Compact 处于下列模式之一:“未激活”、“手动模式”或“自动模式”。
  • 设定值和过程值均处于组态的限值范围内。
  • | 设定值 – 过程值 | > 0.3 * | 过程值上限 – 过程值下限 |
  • | 设定值 – 过程值 | > 0.5 * | 设定值 |

1.预调节:利用输出值的跳变启动预调节过程


图1. 启动自整定曲线图

如果执行预调节时未产生错误消息,则 PID 参数已调节完毕。PID_Compact 将切换到自动模式并使用已调节的参数。在电源关闭以及重启 CPU 期间,已调节的 PID 参数保持不变。如果无法实现预调节,PID_Compact 将切换到“未激活”模式。

2.精确调节

精确调节将使过程值出现恒定受限的振荡。将根据此振荡的幅度和频率为操作点调节 PID 参数。 所有 PID 参数都根据结果重新计算。精确调节得出的 PID 参数通常比预调节得出的 PID 参数具有更好的主控和扰动特性。PID_Compact 将自动尝试生成大于过程值噪声的振荡。 过程值的稳定性对精确调节的影响非常小。 重新计算前会备份 PID 参数。
启动精确调节的必要条件:

  • 已在循环中断 OB 中调用 “PID_Compact” 指令。
  • ManualEnable = FALSE 且 Reset = FALSE
  • PID_Compact 处于下列模式之一:“未激活”、“手动模式”或“自动模式”。
  • 设定值和过程值均处于组态的限值范围内。
  • 在操作点处,控制回路已稳定。过程值与设定值一致时,表明到达了操作点。
  • 不能被干扰。|

3.精确调节:在稳定状态下,将围绕过程值的操作点生成恒定受限的振荡


图2. 运行自整定曲线图

可以在“未激活”、“自动”或“手动”模式下启动精确调节。 如果希望通过控制器调节来改进现有 PID 参数,建议自动模式下启动精确调节。
如果已执行精确调节且没有错误,则 PID 参数已得到优化。 PID_Compact 切换到自动模式,并使用优化的参数。 在电源关闭以及重启 CPU 期间,优化的 PID 参数保持不变。 如果“精确调节”期间出错,PID_Compact 将切换到“
未激活”模式。

4.PID Compact V2 调试面板

通过路径:项目树 > PLC 项目 > 工艺对象 > PID_Compact > 调试打开整定界面,如图 3 所示:


图3.PID Compact 调试面板

1).采样时间:选择调试面板测量功能的采样时间;启动:激活 PID Compact 趋势采集功能。调节模式:选择整定方式;启动:激活调节模式。
2).实时趋势图显示:以曲线方式显示 Setpoint(给定值),Input(反馈值),Output (输出值)。
3).标尺:更改趋势中曲线颜色和标尺中的最大/最小值。
4).调节状态:显示进度条与调节状态。当调节完成后,整定出的参数会实时更新至工艺对象背景数据块 > Retain > PID 参数中。
a. ErrorAck:确认警告和错误,点击时 ErrorAck=Ture,释放时 ErrorAck=False。
b. 上传 PID 参数:将调节出的参数更新至初始值
c. 转到 PID 参数:转换到组态界面 > 高级设置 > PID 参数
d. 若当进度条达或控制器调节功能看似受阻时,请单击“调节模式”中(上图部分 1)的 “Stop” 图标。检查工艺对象的组态,必要时请重新启动控制器调节功能。
5).可监视给定,反馈,输出值的在线状态,并可手动强制输出值。Stop PID_Compact:禁用 PID 控制器至非活动状态。

上传参数时要保证软件与 CPU 之间的在线连接,并且调试模板要在测量模式,即能实时监控状态值,点击上传按钮后,PID 工艺对象数据块会显示与 CPU 中的值不一致,因为此时项目中工艺对象数据块的初始值与 CPU 中的不一致,可将此块重新下载。

5.PID Compact V2 调试的常见问题

如何观察 PID 控制器的运行趋势?

1).使用博途软件的 Traces 功能
a. 建立 Trace 轨迹,在项目树 > Traces > 添加新 Trace
b. Trace > 配置窗口 > 信号 > 添加变量,窗口拆分显示后使用拖放操作添加“信号”
c. 设置采样时间和触发记录的模式,具体操作请参见本书 Traces 功能介绍


图4.Trace配置界面添加监控变量

2).使用 PID 调试面板
a. 调试面板可以启动预调节和精确调节,并观察 PID 控制器参数的运行曲线。
b. 若不启动调节功能,仅启用在线测量功能,仍然可以观察运行曲线,但不可直接记录导出测量曲线。
c. 在实时趋势图显示界面,鼠标右键点击 > 添加曲线至轨迹 > 测量中,即 Traces 功能。

3).连接给定、反馈、输出值的变量至上位机等软件,采用上位机等的趋势功能进行采集。


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