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S7-200 SMART PLC中PID自整定和调试面板

[2019-04-16 20:21:27] 来源:电工学习网 编辑:电工考试 点击量:
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导读:本文主讲在s7-200SMART PLC中PID的自整定功能和调试面板。一、PID自整定说明在新的S7-200SMART CPU支持PID自整定功能,在STEP 7-Micro/WIN SMART编程软件中也添加了PID调节控制面板。用户可以使用用户程序或PID调节 ...
本文主讲在s7-200SMART plc中PID的自整定功能和调试面板。
一、PID自整定说明
在新的S7-200SMART CPU支持PID自整定功能,在STEP 7-Micro/WIN SMART编程软件中也添加了PID调节控制面板。用户可以使用用户程序或PID调节控制面板来启动自整定功能。在同一时间最多可以有8个PID回路同时进行自整定。PID调节控制面板也可以用来手动调试老版本的(不支持PID自整定)CPU的PID控制回路。用户可以根据工艺要求为调节回路选择快速响应、中速响应、慢速响应或极慢速响应。PID自整定会根据响应类型而计算出最优化的比例、积分、微分值,并可应用到控制中。
二、PID调节控制面板
STEP 7-Micro/WIN SMART中提供了一个PID控制面板,可以用图形方式监视PID回路的运行,另外从面板中还可以启动、停止自整定功能。


图1. PID调节控制面板
在图1中:
a、当前设定值指示,显示当前使用的设定值;b、过程值指示,显示过程变量的值;c、当前的输出值指示,显示当前的输出值;d、可显示过程值、设定值及输出值的PID趋势图


图2. 图形显示区
图2中:
A、过程变量和设定值的取值范围及刻度
B、PID输出的取值范围及刻度
C、实际PC时间
D、以不同颜色表示的设定值、过程变量及输出的趋势图
e、调节参数,这里你可以:
选择PID参数的显示:当前参数、推荐参数或手动输入值
在手动调节模式下,可改变PID参数,并按更新PLC按钮来更新PLC中的参数
启动PID自整定功能
选择高级选项按钮进入高级参数设定
f、当前采样时间,指示当前使用的采样时间 ;g、时间选项设定,这里你可以设定趋势图的时基,时基以秒为单位;h、当前的PID回路号,这里你可以选择需要监视或自整定的PID回路;i、关闭PID调节面板
注意:要使用PID调节控制面板,PID编程必须使用PID向导完成。
三、PID自整定步骤
第一步:在PID向导中完成PID功能配置(要想使用PID自整定功能,PID编程必须用PID向导来完成)。
第二步:打开PID调节控制面板,设置PID回路调节参数;在Micro/WIN SMART在线的情况下,从主菜单工具中点击“PID控制面板”工具,进入PID调节控制面板中。在PID调节面板的h.区查看已选择的PID回路号,在e.区启动手动调节,调节PID参数并点击更新,使新参数值起作用,监视其趋势图,根据调节状况改变PID参数直至调节稳定。
注意:为了使PID自整定顺利进行,应当做到:
使PID调节器基本稳定,输出、反馈变化平缓,并且使反馈比较接近给定
设置合适的给定值,使PID调节器的输出远离趋势图的上、下坐标轴,以免PID自整定开始后输出值的变化范围受限制
第三步:在e.区点击高级选项按钮,设定PID自整定选项。如果不是很特殊的系统,也可以不加理会。


图3. 设置PID自整定高级选项
在此允许你设定下列参数:
a、你可以选中复选框,让自整定来自动计算滞后值和偏值(对于一般的PID系统,建议使用自动选择);
b、滞后:滞后值规定了允许过程值偏离设定值的最大(正负)范围,过程反馈在这个范围内的变化不会引起PID自整定调节器改变输出,或者使PID自整定调节器“认为”这个范围内的变化是由于自己改变输出进行自整定调节而引起的。PID自整定开始后,只有过程反馈值超出了该区域,PID自整定调节器才会认为它对输出的改变发生了效果。这个值用来减少过程变量的噪声对自整定的干扰,从而更精确地计算出过程系统的自然振动频率。如果选用自动计算,则缺省值为2%。如果过程变量反馈干扰信号较强(噪声大)自然变化范围就大,可能需要人为设置一个较大的值。但这个值的改变要与下面的偏差值保持1:4的关系。
c、偏差:偏差值决定了允许过程变量偏离设定值的峰峰值。如果选择自动计算该值,它将是死区的4倍,即8%。有些非常敏感的系统不允许过程量偏离给定值很多,也可以人工设置为比较小的值,但是要和上述“死区”设置保持比例关系。这就是说,一个精度要求高的系统,其反馈信号必须足够稳定。
d、初始输出步:PID调节的初始输出值
PID自整定开始后,PID自整定调节器将主动改变PID的输出值,以观察整个系统的反应。初始步长值就是输出的变动第一步变化值,以占实际输出量程的百分比表示。
e、看门狗时间:过程变量必须在此时间(时基为秒)内达到或穿越给定值,否则会产生看门狗超时错误。
PID自整定调节器在改变输出后,如果超过此时间还未观察到过程反馈(从下至上或从上至下)穿越给定曲线,则超时。如果能够事先确定实际系统响应非常慢,可以加长这个时间。
f、动态响应选项:根据回路过程(工艺)的要求可选择不同的响应类型:快、中、慢、非常慢
快:可能产生超调,属于欠阻尼响应
中:在产生超调的边缘,属于临界阻尼响应
慢:不会产生任何超调,属于过阻尼响应
非常慢:不会产生任何超调,属于严重过阻尼响应
注意:用户在这里指定需要达到的系统控制效果,而不是对系统本身响应快慢的判断。
g、设定完参数点击OK键回到PID调节控制面板的主画面
第四步:在手动将PID调节到稳定状态后,即过程值与设定值接近,且输出没有不规律的变化,并最好处于控制范围中心附近。此时可点击e.区内的启动按钮启动PID自整定功能,这时按钮变为停止。这时只需耐心等待,系统完成自整定后会自动将计算出的PID参数显示在e.区。当按钮再次变为启动时,表示系统已经完成了PID自整定。
注意:要使用自整定功能,必须保证PID回路处于自动模式。开始自整定后,给定值不能再改变。
第五步:如果用户想将PID自整定的参数应用到当前PLC中,则只需点击更新PLC。
注意:完成PID调整后,最好下载一次整个项目(包括数据块),使新参数保存到CPU的EEPROM中。
四、PID自整定失败的原因
1、PID输出在最大值与最小值之间振荡(曲线接触到坐标轴)


PID响应曲线图
解决方法:降低PID初始输出步长值
2、经过一段时间后,PID自整定面板显示如下信息:“ 自整定计算因为等待反馈穿越给定值的看门狗超时而失败” 。
解决方法: 确定在启动PID自整定前,过程变量和输出值已经稳定。并检查看门狗时间的值,将其适当增大。

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