如何快速建立一个PID控制程序

PID全称是Proportion Integration Differentiation，即比例积分微分。

PID控制是最早发展起来的控制方法之一，此控制方法与自动化仪表的配合，可以大大减少人工，提升生产过程的自动化水平。由于PID控制算法简单、适用性广和可靠性高，已经成为现代工业过程中不可或缺的控制手段。

S7-200 SMART支持PID控制。以下介绍利用PID向导快速建立一个PID控制程序的方法。

            前提条件

输入输出仪表信号均是4~20mA；

硬件为CPU SR20+EM AM06。

            操作步骤

1． 打开STEP 7Micro/WIN SMART，新建硬件，并对EM AM06模块通道类型进行设置（电流型）；

2． 点击菜单栏工具-PID或者点击左侧树形导航栏-向导-PID；

3． 一台200Smart PLC可组态8个控制回路，按需要进行勾选。在此勾选loop 0，然后点击“下一个”；

4． 回路命名，按需更改，，此处为默认，点击“下一个”；

5．PID参数设置，在此暂不做更改，点击“下一个”；

6．输入类型设定，在此选择“单极20%偏移量”。

所谓“单极20%偏移量”，可以理解为接收的是4~20mA的信号。因为在Smart200PLC中，默认接收的电流信号是0~20mA的（PLC接收到的int类型数据的范围是0~27648），这一点在组态模拟量通道的时候就可以看到，但是现在的自动化仪表大部分是4~20mA的（接收到的int类型数据的范围是5530~27648），也就是说，接收到的信号的下限需要进行20%的偏移，即0mA变为20mA*20%=4mA，数据范围下限0变为27648*20%=5529.6≈5530，这就是“20%”偏移的含义。

对应的回路设定值若没有特殊要求就用默认数据即可，点击“下一个”；

7．回路输出设置。选择“模拟量”标定为“单极20%偏移量”，即输出信号的int数据范围也是5530~27648，对应电流为4~20mA，点击“下一个”；

8. 报警设置，如无需要不需设置，点击“下一个”；

9．是否需要对回路进行手动控制，若勾选，则该控制回路可在手动模式与自动模式间切换，在此勾选“添加PID的手动控制”，点击“下一个”；

10．分配存储器，此步骤为自动分配120个字节的地址范围，填入合适的起始地址即可，注意，这120个字节为该PID回路专用，不可再分配给其他数据，在此选择VB100~VB219。点击“下一个”；

11. 介绍包含组件，点击“下一个”；

12. 点击“生成”，至此一个PID子例程建立完毕；

13. 确定PID回路各参数。V0.0为手动自动切换开关，第一个AI通道（EM0_输入0）为过程量PV_I，第一个AO通道（EM0_输出0）为回路输出，VD10为设定值SetPoint，VD14为手动输出值ManualOutput；

14. PID控制回路的无扰切换。200Smart的PID控制回路需要进行无扰切换编程，即PID控制模块在进行手动/自动模式切换时，输出需要进行保持，否则会因为手动输出值ManualOutput（自动切手动）或自动设定值SetPoint（手动切自动）而引起输出的变化，从而影响本来已经稳定的生产过程，扰乱正常的生产流程。

无扰切换核心思路是：由当自动模式切为手动模式的瞬间，将当前输出值赋给手动输出值ManualOutput；当由手动模式切为自动模式的瞬间，将当前过程值PV_I赋给自动设定值SetPoint；通过以上做法，可以保证在模式切换时，输出基本不发生变化。

梯形图如下：

15．在梯形图中调用子例程“PID0_CTRL”；

PIDx_CTRL模块各个参数的意义及范围：

PV_I——即过程量，为int类型数据；

Setpoint_R——即设定值，为real类型数据，范围0.0~100.0；

Auto_Manual——即手自动切换开关，bool类型数据；

ManualOutput——即手动输出值，为real类型数据，可在手动模式控制回路输出；范围0.0~1.0；

Output：即回路输出，为int类型数据；

注意：无扰切换步骤中的PID0_Output并不是PID0_CTRL模块的输出 EM0_输出0，二者的数据类型也是不同的，具体可参考帮助文件中的“PID 回路定义表”。   

至此，一个PID控制回路搭建完成。下一步按实际工况调试回路，确定最佳的PID参数，最终目的是PID回路可根据内部计算控制输出变化，从而快速准确的将当前过程量调整到设定值。

审核编辑：黄飞