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西門子FB41中PID功能塊說明和調(diào)整方法

FB41稱為連續(xù)控制的PID用于控制連續(xù)變化的模擬量，與FB42的差別在于后者是離散型的，用于控制開關(guān)量，其他二者的使用方法和許多參數(shù)都相同或相似。

PID的初始化可以通過在OB100中調(diào)用一次，將參數(shù)COM-RST置位，當(dāng)然也可在別的地方初始化它，關(guān)鍵的是要控制COM-RST；

PID的調(diào)用可以在OB35中完成，一般設(shè)置時(shí)間為200MS，
一定要結(jié)合幫助文檔中的PID框圖研究以下的參數(shù)，可以起到事半功倍的效果

以下將重要參數(shù)用黑體標(biāo)明.如果你比較懶一點(diǎn)，只需重點(diǎn)關(guān)注黑體字的參數(shù)就可以了。其他的可以使用默認(rèn)參數(shù)。


A：所有的輸入?yún)?shù)：

COM_RST: BOOL: 重新啟動(dòng)PID：當(dāng)該位TURE時(shí)：PID執(zhí)行重啟動(dòng)功能，復(fù)位PID內(nèi)部參數(shù)到默認(rèn)值；通常在系統(tǒng)重啟動(dòng)時(shí)執(zhí)行一個(gè)掃描周期，或在PID進(jìn)入飽和狀態(tài)需要退出時(shí)用這個(gè)位；

MAN_ON： BOOL：手動(dòng)值ON；當(dāng)該位為TURE時(shí)，PID功能塊直接將MAN的值輸出到LMN，這可以在PID框圖中看到；也就是說，這個(gè)位是PID的手動(dòng)/自動(dòng)切換位；

PEPER_ON： BOOL：過程變量外圍值ON：過程變量即反饋量，此PID可直接使用過程變量PIW（不推薦），也可使用 PIW規(guī)格化后的值（常用），因此，這個(gè)位為FALSE；
P_SEL： BOOL：比例選擇位：該位ON時(shí)，選擇P（比例）控制有效；一般選擇有效；
I_SEL： BOOL：積分選擇位；該位ON時(shí)，選擇I（積分）控制有效；一般選擇有效；
INT_HOLD BOOL：積分保持，不去設(shè)置它；
I_ITL_ON BOOL：積分初值有效，I-ITLVAL（積分初值）變量和這個(gè)位對應(yīng)，當(dāng)此位ON時(shí)，則使用I-ITLVAL變量積分初值。一般當(dāng)發(fā)現(xiàn)PID功能的積分值增長比較慢或系統(tǒng)反應(yīng)不夠時(shí)可以考慮使用積分初值；
D_SEL ： BOOL：微分選擇位，該位ON時(shí)，選擇D（微分）控制有效；一般的控制系統(tǒng)不用；
CYCLE ： TIME：PID采樣周期，一般設(shè)為200MS；
SP_INT： REAL：PID的給定值；
PV_IN ： REAL：PID的反饋值（也稱過程變量）；
PV_PER： WORD：未經(jīng)規(guī)格化的反饋值，由PEPER-ON選擇有效；（不推薦）
MAN ： REAL：手動(dòng)值，由MAN-ON選擇有效；
GAIN ： REAL：比例增益；
TI ： TIME：積分時(shí)間；
TD ： TIME：微分時(shí)間；
TM_LAG： TIME：我也不知道，沒用過它，和微分有關(guān)；
DEADB_W： REAL：死區(qū)寬度；如果輸出在平衡點(diǎn)附近微小幅度振蕩，可以考慮用死區(qū)來降低靈敏度；
LMN_HLM： REAL：PID上極限，一般是100%；
LMN_LLM： REAL：PID下極限；一般為0%，如果需要雙極性調(diào)節(jié)，則需設(shè)置為-100%；（正負(fù)10V輸出就是典型的雙極性輸出，此時(shí)需要設(shè)置-100%）；
PV_FAC： REAL：過程變量比例因子
PV_OFF： REAL：過程變量偏置值（OFFSET）
LMN_FAC： REAL：PID輸出值比例因子；
LMN_OFF： REAL：PID輸出值偏置值（OFFSET）；
I_ITLVAL：REAL：PID的積分初值；有I-ITL-ON選擇有效；
DISV ：REAL：允許的擾動(dòng)量，前饋控制加入，一般不設(shè)置；

B：部分輸出參數(shù)說明：
LMN ：REAL：PID輸出；
LMN_P ：REAL：PID輸出中P的分量；（可用于在調(diào)試過程中觀察效果）
LMN_I ：REAL：PID輸出中I的分量；（可用于在調(diào)試過程中觀察效果）
LMN_D ：REAL：PID輸出中D的分量；（可用于在調(diào)試過程中觀察效果）

C：規(guī)格化概念及方法：
PID參數(shù)中重要的幾個(gè)變量，給定值，反饋值和輸出值都是用0.0~1.0之間的實(shí)數(shù)表示，
而這幾個(gè)變量在實(shí)際中都是來自與模擬輸入，或者輸出控制模擬量的
因此，需要將模擬輸出轉(zhuǎn)換為0.0~1.0的數(shù)據(jù)，或?qū)?.0~1.0的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬輸出，這個(gè)過程稱為規(guī)格化

規(guī)格化的方法：（即變量相對所占整個(gè)值域范圍內(nèi)的百分比 對應(yīng)與27648數(shù)字量范圍內(nèi)的量）
對于輸入和反饋，執(zhí)行：變量*100/27648，然后將結(jié)果傳送到PV-IN和SP-INT
對于輸出變量 ，執(zhí)行：LMN*27648/100，然后將結(jié)果取整傳送給PQW即可；

D：PID的調(diào)整方法：
一般不用D，除非一些大功率加熱控制等慣大的系統(tǒng)；僅使用PI即可，
一般先使I等于0，P從0開始往上加，直到系統(tǒng)出現(xiàn)等幅振蕩為止，記下此時(shí)振蕩
的周期，然后設(shè)置I為振蕩周期的0.48倍,應(yīng)該就可以滿足大多數(shù)的需求。我記得網(wǎng)絡(luò)上有許多調(diào)整PID的方法，但不記得那么多了，先試試吧。

附錄：PID的調(diào)整可以通過“開始—>SIMATIC->STEP7->PID調(diào)整”打開PID調(diào)整的控制面板，通過選擇不同的PID背景數(shù)據(jù)塊，調(diào)整不同回路的PID參數(shù)。

西門子S7-200子程序，多次調(diào)用的“怪”現(xiàn)象

在S7-200編程中，子程序想必大家都用過，使用子程序可以更好地組織程序結(jié)構(gòu)，便于閱讀和調(diào)試，也可以縮短程序代碼。但是使用子程序也有一些需要注意的地方，除了子程序在同一周期內(nèi)被多次調(diào)用時(shí)，不能使用上升沿、下降沿、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器之外，還有子程序中局部變量的特點(diǎn)，在編程多次調(diào)用帶參數(shù)子程序時(shí)要特別注意。下面就是前些天熱線上遇到的一個(gè)Case，非常有代表性，在這里跟大家分享。
E：您好，西門子技術(shù)支持。
C：您好，我想問下，200子程序是不是多次調(diào)用時(shí)會(huì)不好使？
E：不會(huì)啊，您是不是在子程序里使用了沿指令或者定時(shí)器？
C：沒有啊，我就編了一句很簡單的開關(guān)程序，開關(guān)閉合，線圈導(dǎo)通，然后主程序里調(diào)用了兩次這個(gè)子程序，結(jié)果第一個(gè)I點(diǎn)閉合了，兩個(gè)Q點(diǎn)都導(dǎo)通了。
E：（心里活動(dòng)：看來是和子程序的局部變量有關(guān)了，估計(jì)客戶程序邏輯有問題）那請您描述一下您的子程序吧，我?guī)湍纯础?/span>
于是客戶描述了一下自己的程序，大致了解了之后告知客戶我這邊測試下，稍后回復(fù)。
客戶的程序是這樣的：
子程序：是個(gè)常見的自保持邏輯，接口參數(shù)如紅框所示。

圖. 01
主程序：調(diào)用了兩次上面的子程序，實(shí)現(xiàn)I0.0和I0.1控制Q0.0的閉合和斷開，I0.2和I0.3控制Q0.1的閉合和斷開。

圖. 02
那么在線測試下程序執(zhí)行情況，發(fā)現(xiàn)果然如客戶所描述的，I0.0為1后，Q0.0和Q0.1都為1了。見下圖.03所示。而如果閉合I0.2，則Q0.0和Q0.1都斷開。

圖. 03
為什么會(huì)這樣呢？首先我們先明確子程序局部變量的特點(diǎn)。局部變量的變量類型分為四種：IN，IN_OUT，OUT和TEMP，局部變量存儲(chǔ)區(qū)是在子程序調(diào)用時(shí)開辟的，子程序調(diào)用完成，局部變量占用的存儲(chǔ)空間釋放。
我們來分析下客戶的子程序。
在主程序第一次調(diào)用子程序時(shí)，如果I0.0為1，I0.1為0，它們將自身值分別傳給輸入局部變量#AA和#BB，子程序中程序邏輯執(zhí)行如下圖.04所示。此時(shí)局部變量#CC值為1，子程序完成，#CC將值傳送到輸出參數(shù)Q0.0上，使其置1。根據(jù)局部變量的特點(diǎn)，子程序第一次調(diào)用完成后，局部變量存儲(chǔ)區(qū)釋放。

圖.04

那么當(dāng)主程序第二次調(diào)用該子程序時(shí)，開辟臨時(shí)存儲(chǔ)空間，但是此時(shí)的存儲(chǔ)空間與第一次調(diào)用時(shí)開辟的不一定一致?？墒?，也有可能由于程序簡單，仍然使用第一次調(diào)用時(shí)占用的存儲(chǔ)空間。如果這種情況發(fā)生了，那么第一次調(diào)用時(shí)已經(jīng)將#CC的L0.2置了1，而此值依舊存在，那么第二次調(diào)用時(shí)雖然輸入?yún)?shù)I0.2和I0.3為0 ，但是#CC（L0.2）為1，由于客戶的子程序邏輯有自保持部分，所以最后L0.2的邏輯結(jié)果仍然是1。子程序完成后，#CC將值傳送到輸出參數(shù)Q0.1上，使其置1。所以就會(huì)出現(xiàn)客戶反映的那種問題。
那么該如何避免這種情況呢？
大家是否還記得剛剛介紹局部變量參數(shù)類型時(shí)除了IN, OUT類型外，還有一種類型叫IN_OUT，這種類型的參數(shù)是先讀入，然后再寫出，這里我們就可以利用它的特點(diǎn)解決上面的問題。
下面對子程序的參數(shù)進(jìn)行修改，將原先的#CC變量類型改為IN_OUT。如下圖所示：

圖.05
主程序結(jié)構(gòu)不變，如下所示，可以看到由于#CC的類型是IN-OUT，它在子程序塊的接口位置也轉(zhuǎn)到了左側(cè)輸入側(cè)。

圖.06
下面再次將I0.0置1，其他輸入都為0，監(jiān)控程序狀態(tài)，如圖.07所示，可以看到只有Q0.0為1，Q0.1狀態(tài)為0。而如果將I0.1置1， Q0.0被復(fù)位，Q0.1還是0，這樣就符合客戶的控制要求了。

圖.07
同樣，如果只給I0.2置1，那么也只有Q0.1會(huì)亮，不會(huì)再影響Q0.0。
了解了IN_OUT類型變量的特點(diǎn)，就不難分析以上的結(jié)果。因?yàn)槊看握{(diào)用子程序時(shí)，局部變量#CC都會(huì)先去讀取輸入?yún)?shù)Q0.0或Q0.1的狀態(tài)，所以即使兩次調(diào)用子程序時(shí)，#CC變量使用的同一區(qū)域，該區(qū)域的值也會(huì)在開始被Q點(diǎn)的狀態(tài)所修改，就不存在兩次調(diào)用相互影響的情況了。
另外，如果在子程序一開始就添加一條指令，對局部變量#CC進(jìn)行賦初值（如圖.08），也可以避免臨時(shí)變量區(qū)數(shù)值不定的問題，您可以嘗試測試下。

圖.08
所以，在編寫200子程序時(shí)要特別注意局部變量的特點(diǎn)，一旦出現(xiàn)多次調(diào)用不正常的情況，就可以從局部變量的特點(diǎn)出發(fā)分析，看看是不是存在隱患。善加利用IN_OUT變量也許可以解決許多問題。

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