S7-1500 PLC的PID调试技术方法

    CPU启动时，PID_Compact以保存在Mode输入/输出参数中的工作模式启动。要在启动期间切换到“未激活”工作模式，应设置RunModeByStartup= FALSE。

    在自动模式下和调试期间，对错误的响应取决于SetSubstituteOutput和ActivateRecoverMode变量。如果ActivateRecoverMode= TRUE，则该Ⅱ向应还取决于所发生的错误，详细参见表8-6。

    表8-6    自动模式下和调试期间的错误响应

    在手动模式下，PID_Compact使用ManualValue作为输出值，除非ManualValue无效。如果ManualValue无效，将使用SubstituteOutput。如果ManualValue和SubstituteOutput无效，将使用Config.OutputLowerLimit。

   Error参数指示是否存在错误处于未决状态。当错误不再处于未决状态时，Error= FALSE。ErrorBits参数显示了已发生的错误。通过Reset或ErrorAck的上升沿来复位ErrorBits。

   PID控制器在使用之前，通常需要使用软件进行调试，获得最佳的PID参数后，再将参数传入CPU中运行。

    单击PID_Compact指令框右上角的“”，可打开调试窗口，对该PID控制器进行调试。调试时需要满足在线连接CPU并进入RUN模式且已下载程序。

    可以使用调试窗口中的“手动模式”指定手动值来测试受控系统。单击“测量”区域的“Star”图标，在“控制器的在线状态”区域中，勾选复选框“手动模式”，此时PID_Compact将在手动模式下运行。在“输出”字段中，输入%形式的手动值，单击图标“”，手动值被写入CPU并立即生效；若再次更改手动值，需再次单击图标“”生效，如图8-8所示。此时若清除“手动模式”复选框，则自动切换至自动模式。

    图8-8    调试窗口中手动模式调试PID

    可以使用调试窗口中的预调节模式和精确调节模式获得最佳PID参数。

    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死时间计算PID参数。

   PID_Compact的预调节功能要求事先满足以下要求：

   1)已在循环中断OB中调用该PID指令。

   2)参数ManualEnable= FALSE，Reset= FALSE。

   3)处于下列模式之一：“未激活”“手动模式”或“自动模式”。

   4)设定值和过程值均处于组态的限值范围内。

   5)设定值与过程值的差值大于过程值上限与过程值下限之差的30%。

   6)设定值与过程值的差值大于设定值的50%。

    在调试窗口中，单击“测量”区域的“Start”图标，然后在“调节模式”下拉列表中选择条目“预调节”，再单击“调节模式”区域的“Start”图标，将建立在线连接，启动值记录操作，并启动预调节功能。此时，“调节状态”区域的“状态”字段显示当前步骤和所发生的所有错误，进度条指示当前步骤的进度，如图8-9所示。

    当进度条达到100%以及控制器调节功能看似受阻时，单击“Stop”图标。检查工艺对象的组态，必要时重新启动控制器调节功能。

    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指令将根据已组态的响应对错误做出反应。

    精确调节将根据过程值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。

    图8-9    调试窗口中预调节调试PID

   PID_Compact的精确调节功能要求事先满足以下要求：

   1)已在循环中断OB中调用PID_Compact指令。

   2)参数ManualEnable= FALSE,  Reset=FALSE。

   3)设定值和过程值均在组态的限值范围内。

   4)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。

   5)不能被干扰。

   6) PID_Compact处于下列工作模式之一：“未激活”“自动模式”或“手动模式”。

    如果希望通过调节来改进现有PID参数，可在自动模式下启动精确调节。此时，PID_Compact将使用现有的PID参数控制系统，直到控制回路已稳定并且精确调节的要求得到满足为止，之后才会启动精确调节。

    如果在未激活模式或手动模式启动精确调节，则先在满足预调节的条件下启动预调节，已确定的PID参数将用于控制，直到控制回路已稳定并且精确调节的要求得到满足为止，之后才会启动精确调节。如果无法实现预调节，PID_Compact将根据已组态的响应对错误做出反应。如果预调节的过程值已经十分接近设定值，则将尝试利用最小或最大输出值来达到设定值，这可能会增加超调量。

    精确调节的操作与预调节的步骤大致相同，不同的是需要在“调节模式”下拉列表中选择条目“精确调节”。

    如果在精确调节期间未发生错误，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。

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