PLC應(yīng)用技術(shù)任務(wù)14

PLC的PID指令及應(yīng)用項目二S7-1200PLC常見指令與編程應(yīng)用能力目標（1）理解標準化（NORM_X）指令、縮放（SCALE_X）指令、PID功能塊指令（2）能用上述指令編寫PID控制程序知識目標1．了解PID基本工作原理2．理解PID功能指令的參數(shù)素質(zhì)目標1.樹立學習、查閱資料等職業(yè)素養(yǎng).2.通過小組學習訓練團隊合作協(xié)調(diào)能力教學目標解決方法案例分析、觀看PID仿真動畫理解PID參數(shù)處理教學難點PID指令使用教學重點任務(wù)描述PID控制在工業(yè)生產(chǎn)中，常需要用閉環(huán)控制方式實現(xiàn)溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量控制。無論使用模擬控制器的模擬控制系統(tǒng)，還是使用計算機(包括PLC)的數(shù)字控制系統(tǒng)，PID控制都得到了廣泛的應(yīng)用。知識鏈接M（t）=Kce+Kc∫t0edt+Minitial+Kcde/dt=Kcen+KIen+MX+KD(en-en-1)=M*P+M*I+M*D

P----比例。I-----積分。D-----微分放大偏差減緩變化，防止振蕩可消除偏差反映變化趨勢知識鏈接兩種物料混合加熱知識鏈接知識鏈接知識鏈接知識鏈接使用標準化（NORM_X）和縮放（SCALE_X）指令可以實現(xiàn)模擬量的規(guī)范化模擬量輸入值“規(guī)范化”：模擬量輸出值“規(guī)范化”：在模擬量輸入值規(guī)范化過程，使用NORM_X指令將“VALUE”參數(shù)處模擬量輸入通道（如IW256或IW258）采樣的值轉(zhuǎn)換成0.0～1.0之間的浮點數(shù)，結(jié)果于“OUT”參數(shù)輸出，再使用SCALE_X指令將該中間結(jié)果轉(zhuǎn)換成具有工程量綱的實際值（如成品重量或?qū)嶋H液位）知識鏈接知識鏈接溫度PID控制器壓力PID控制器變頻器內(nèi)有PID功能PLC有PID指令知識鏈接一.模擬量控制基本框圖INPUTINPUT-PER知識鏈接

標定和標準化指令

通過這兩個指令可以對模擬量輸入信號進行處理，把輸入的電流信號轉(zhuǎn)換為實際顯示的工程值。來自模擬量輸入模塊的4-20mA電流信號對應(yīng)的數(shù)值范圍5530-27648，假如模擬量輸入代表溫度，其中模擬量輸入值5530表示0℃，27648表示500℃，要將模擬值轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的工程單位，應(yīng)將輸入標準化為0.0到1.0之間的值，然后再將其標定為0.0到500.0之間的值。

知識鏈接S7-1200CPUPID控制器結(jié)構(gòu)

PID控制器功能主要依靠三部分實現(xiàn)，循環(huán)中斷塊(0B30)，PID指令塊(FB1130)，工藝對象背景數(shù)據(jù)塊(DB**)。用戶在調(diào)用PID指令塊時需要定義其背景數(shù)據(jù)塊，而此背景數(shù)據(jù)塊需要在工藝對象中添加，稱為工藝對象背景數(shù)據(jù)塊。PID指令塊與其相對應(yīng)的的工藝對象背景數(shù)據(jù)塊組合使用，形成完整的PID控制器。OB30

添加PID控制的步驟：

第一步，在程序塊中添加循環(huán)中斷組織塊（OB30）。

第二步，在循環(huán)中斷組織塊OB30中調(diào)用PID指令時，STEP7會自動為指令創(chuàng)建工藝對象和背景數(shù)據(jù)塊。背景數(shù)據(jù)塊包含PID指令要使用的所有參數(shù)。每個PID指令必須具有自身的唯一背景數(shù)據(jù)塊才能正確工作。方法：在指令樹中找到PID_Compact指令拖到程序段中，會彈出如下圖所示的對話框，然后點擊確定。

PID常用參數(shù)說明參數(shù)類型數(shù)據(jù)類型說明SetpointINRealPID控制器在自動模式下的設(shè)定值,也就是目標值InputINReal用戶程序的變量用作過程值的源(觸摸屏)，即工程值作為過程變量的反饋值（0.0-1.0）Input_PERINWord模擬量輸出用作過程值的源，即模擬量輸出值作為過程變量的反饋值，是A/D轉(zhuǎn)換值（0-27648）ManualEnableINBool啟用或禁用手動操作模式。值為1時激活手動操作模式，為0時啟用Mode分配的工作模式。ManualValueINReal手動模式下的PID輸出值，即手動給定值OutputOUTReal輸出是一個百分比數(shù)，即0%~100%，直接控制設(shè)備全關(guān)或全開（0.0-1.0）Output_PEROUTWord直接輸出至模擬量輸入通道，輸出整數(shù)0~27648，送D/A轉(zhuǎn)換，控制執(zhí)行器

PID常用參數(shù)說明

S7-1200PID的兩個反饋數(shù)據(jù)INPUT/INPUT-PER區(qū)別，以及與Setpoint的關(guān)系。

INPUT是現(xiàn)場儀表測量數(shù)據(jù)經(jīng)過程序標定(在程序中用NORM-X轉(zhuǎn)換)轉(zhuǎn)換成實際工程量數(shù)據(jù)（0.0-1.0）,數(shù)據(jù)類型是實數(shù)。INPU-PER是現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)直接經(jīng)過模擬量通道輸出，未進行數(shù)據(jù)標定，數(shù)據(jù)類型是WORD。可以通過PID組態(tài)直接進行數(shù)據(jù)標定，轉(zhuǎn)換成實際工程量。推薦使用此方法。

PID常用參數(shù)說明

INPU-PER是現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)直接經(jīng)過模擬量通道進行測試，未進行數(shù)據(jù)標定，數(shù)據(jù)類型是WORD?？梢酝ㄟ^PID組態(tài)直接進行數(shù)據(jù)標定，轉(zhuǎn)換成實際工程量。推薦使用此方法。

PID常用參數(shù)說明

S7-1200PID的兩個輸出Output，Output_PER區(qū)別Output:輸出是一個百分比數(shù)，即0%~100%，MD**,指控制設(shè)備全關(guān)或全開。要用縮放指令SCALE-X轉(zhuǎn)換成0-27648.Output_PER直接輸出至模擬量輸入通道，QW**輸出整數(shù)0~27648，推薦使用此方法

PID常用參數(shù)說明基本參數(shù)配置：反饋與輸出配置

PID常用參數(shù)說明

反饋數(shù)據(jù)標定第三步，組態(tài)PID控制器，PID組態(tài)編輯器可點擊圖標打開。

使用PID控制器前，需要對其進行組態(tài)設(shè)置，分為基本設(shè)置、過程值設(shè)、高級設(shè)置三部分。界面如下圖

基本設(shè)置—控制器類型A.控制器類型為設(shè)定值、過程值和擾動變量選擇物理量和測量單位。B.反轉(zhuǎn)控制邏輯，如果未選擇該選項，則PID回路處于直接作用模輸入值小于設(shè)定值時，PID回路的輸出會增大；如果選擇了該選,則在輸入值大于設(shè)定值時，PID回路的輸出會增大。C.選擇CPU重啟后的工作模式。

基本設(shè)置—定義Input/Output

參數(shù)定義PID過程值和輸出值的內(nèi)容和數(shù)據(jù)類型：輸入，為過程值選擇Input或Input_PER

參數(shù)（用于模擬量）；輸出，為輸出值選擇Output參數(shù)或Output_PER

參數(shù)（用于模擬量）。模擬量可直接進入模擬量輸入輸出模塊。

過程值設(shè)置—過程值的限制和標定：限制，輸入的過程值必須在限制的范圍內(nèi)，如果過程值低于下限或高出上限，則PID回路進入未激活模式，并將輸出值設(shè)置為0；標定，要使用Input_PER，必須對模擬量輸入的過程值進行標定。當輸入的模擬量為4-20mA電流信號時，模擬量

的下限值為5530.0對應(yīng)0.0%，上限27648.0對應(yīng)100.0%。

高級設(shè)置—輸出值限制，在“輸出值的限值”窗口中，以百分比形式組態(tài)輸出值的限值。無論是在手動模式還是自動模式下，都不要超過輸出值的限值。

高級設(shè)置--手動輸入PID參數(shù)：在PID組態(tài)界面可以修改PID參數(shù)，通過組態(tài)界面修改參數(shù)需要重新下載組態(tài)并重啟PLC。

第四部，為PID功能塊相關(guān)參數(shù)分配地址以方便在觸摸屏操作和在程序的其他位置引用。

a、目標值（

Setpoint

），控器類型

組態(tài)為的是<常規(guī)>,目標值的取值范圍是0.0-100.0。b、輸入過程值，本項目組態(tài)的是<Input_PER

》，過程值輸入直接就是模擬量輸入的地址。c、手動模式啟用（

ManualEnable

）通過PLC內(nèi)部布爾型變量激活。d、手動模式的輸出值（

ManualValue

）由存儲在全局數(shù)據(jù)塊中的變量設(shè)置，取值范圍是0.0-100.0。e、PID輸出值（Output），本項目組態(tài)為REAL類型的輸出格式，范圍是0.0-100.0，存儲在全局數(shù)據(jù)塊中便于其他程序塊調(diào)用。

案例循環(huán)池液位的PID控制1.控制要求如圖所示，對某公司污水處理工段的循環(huán)池進行液位控制，用液位傳感器來檢測池中的液位，用電動調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)液體的流量，其中循環(huán)池高度是0～8M，傳感器信號輸出為4～20mA，調(diào)節(jié)閥能接收0～10V信號來進行閥門開度調(diào)節(jié)（即對應(yīng)0%～100%開度）。循環(huán)池的液位始終能保持一個恒定位置，請設(shè)計相應(yīng)的PLC控制回路并編程。案例4.PLC程序PID壓力控制有一個鍋爐，需要對鍋爐中氣體壓力進行恒壓力控制，并可在10~30kPa范圍內(nèi)可調(diào)，壓力傳感器將鍋爐內(nèi)壓力變化轉(zhuǎn)為4-20mA電流信號，經(jīng)PID控制器輸出后的控制信號通過控制調(diào)節(jié)閥的開度來調(diào)節(jié)壓力，當鍋爐壓力超過100kPa時，可進行報警。2.電路連接案例2.硬件組態(tài)案例模擬量輸入通道0：IW64，模擬量輸入通道1：IW66在設(shè)備視圖中，選中PLC，在屬性/常規(guī)/模擬量輸入案例循環(huán)中斷組織塊中修改循環(huán)中斷時間2.硬件組態(tài)案例在循環(huán)中斷程序OB30中調(diào)用PID-Compart指令2