一、PID控制
西門(mén)子S7-200 SMART PLC能夠進(jìn)行PID控制。S7-200 SMART CPU最多可以支持8個(gè)PID控制回路（8個(gè)PID指令功能塊）。
PID是閉環(huán)控制系統的比例－積分－微分控制算法。
PID控制器根據設定值（給定）與被控對象的實(shí)際值（反饋）的差值，按照PID算法計算出控制器的輸出量，控制執行機構去影響被控對象的變化。
PID控制是負反饋閉環(huán)控制，能夠抑制系統閉環(huán)內的各種因素所引起的擾動(dòng)，使反饋跟隨給定變化。
根據具體項目的控制要求，在實(shí)際應用中有可能用到其中的一部分，比如常用的是PI（比例－積分）控制，這時(shí)沒(méi)有微分控制部分。
PID算法在S7-200 SMART中的實(shí)現
PID控制最初在模擬量控制系統中實(shí)現，隨著(zhù)離散控制理論的發(fā)展，PID也在計算機化控制系統中實(shí)現。
二、PID向導
Micro/WIN SMART提供了PID Wizard（PID指令向導），可以幫助用戶(hù)方便地生成一個(gè)閉環(huán)控制過(guò)程的PID算法。此向導可以完成絕大多數PID運算的自動(dòng)編程，用戶(hù)只需在主程序中調用PID向導生成的子程序，就可以完成PID控制任務(wù)。
PID向導既可以生成模擬量輸出PID控制算法，也支持開(kāi)關(guān)量輸出；既支持連續自動(dòng)調節，也支持手動(dòng)參與控制。建議用戶(hù)使用此向導對PID編程，以避免不必要的錯誤。
PID向導編程步驟
使用以下方法之一打開(kāi) PID 向導：?
1.在Micro/WIN SMART中的工具菜單中選擇PID向導；
2.在項目樹(shù)中打開(kāi)'向導'文件夾，然后雙擊'PID'，或選擇'PID'并按回車(chē)鍵。
第一步：定義需要配置的PID回路號
在此對話(huà)框中選擇要組態(tài)的回路。 最多可組態(tài) 8 個(gè)回路。 在此對話(huà)框上選擇回路時(shí)，PID 向導左側的樹(shù)視圖隨組態(tài)該回路所需的所有節點(diǎn)一起更新。
第二步：為回路組態(tài)命名
可為回路組態(tài)自定義名稱(chēng)。 此部分的默認名稱(chēng)是'回路 x'，其中'x'等于回路編號。
第三步：設定PID回路參數
定義PID回路參數，這些參數都應當是實(shí)數：
增益： 即比例常數，默認值=1.00。
1.積分時(shí)間：如果不想要積分作用可以將該值設置很大（比如10000.0），默認值=10.00。
2.微分時(shí)間：如果不想要微分回路，可以把微分時(shí)間設為0 ，默認值=0.00。
3.采樣時(shí)間：是PID控制回路對反饋采樣和重新計算輸出值的時(shí)間間隔,，默認值=1.00。在向導完成后，若想要修改此數，則必須返回向導中修改，不可在程序中或狀態(tài)表中修改。
注意：關(guān)于具體的PID參數值，每一個(gè)項目都不一樣，需要現場(chǎng)調試來(lái)定，沒(méi)有所謂經(jīng)驗參數。
第四步：設定回路過(guò)程變量
指定回路過(guò)程變量 (PV) 如何標定?？梢詮囊韵逻x項中選擇：
1.單極性:即輸入的信號為正，如0－10V或0－20mA等
2.雙極性：輸入信號在從負到正的范圍內變化。如輸入信號為±10V、±5V等時(shí)選用
3.選用20%偏移：如果輸入為4－20mA則選單極性及此項，4mA是0－20mA信號的20%，所以選20% 偏移，即4mA對應5530，20mA對應27648。
4.溫度 x 10 °C
5溫度 x 10 °F
反饋輸入取值范圍
1.在a.設置為單極時(shí)，缺省值為0 - 27648，對應輸入量程范圍0 - 10V或0 - 20mA等，輸入信號為正
2.在a.設置為雙極時(shí)，缺省的取值為-27648 - +27648，對應的輸入范圍根據量程不同可以是±10V、±5V等
3.在a.選中20% 偏移量時(shí)，取值范圍為5530 - 27648，不可改變
在'標定'(Scaling) 參數中，指定回路設定值 (SP) 如何標定。 默認值是 0.0 和 100.0 之間的一個(gè)實(shí)數。此反饋輸入也可以是工程單位數值，參見(jiàn)：設置給定－反饋的量程范圍。
第五步：設定輸入回路輸出選項
輸出類(lèi)型可以選擇模擬量輸出或數字量輸出。模擬量輸出用來(lái)控制一些需要模擬量給定的設備，如比例閥、變頻器等；數字量輸出實(shí)際上是控制輸出點(diǎn)的通、斷狀態(tài)按照一定的占空比變化，可以控制固態(tài)繼電器（加熱棒等）
選擇模擬量則需設定回路輸出變量值的范圍，可以選擇：
1. 單極：?jiǎn)螛O性輸出，可為0－10V或0－20mA等
2. 雙極：雙極性輸出，可為正負10V或正負5V等
3. 單極20% 偏移量：如果選中20% 偏移，使輸出為4 - 20mA
4. 取值范圍：
0. c為單極時(shí)，缺省值為 0 到 27648
0. c為雙極時(shí)，取值-27648 到27648
0. c為20%偏移量時(shí)，取值5530 - 27648 ，不可改變
如果選擇了開(kāi)關(guān)量輸出，需要設定此循環(huán)周期。
第六步：設定回路報警選項?
向導提供了三個(gè)輸出來(lái)反映過(guò)程值(PV)的低值報警、高值報警及過(guò)程值模擬量模塊錯誤狀態(tài)。當報警條件滿(mǎn)足時(shí)，輸出置位為1。這些功能在選中了相應的選擇框之后起作用。
1. 使能低值報警并設定過(guò)程值(PV)報警的低值，此值為過(guò)程值的百分數，缺省值為0.10，即報警的低值為過(guò)程值的10％。此值最低可設為0.01，即滿(mǎn)量程的1%
2. 使能高值報警并設定過(guò)程值(PV)報警的高值，此值為過(guò)程值的百分數，缺省值為0.90，即報警的高值為過(guò)程值的90％。此值最高可設為1.00，即滿(mǎn)量程的100%
3. 使能過(guò)程值(PV)模擬量模塊錯誤報警并設定模塊于CPU連接時(shí)所處的模塊位置。'EM0'就是第一個(gè)擴展模塊的位置
第七步：定義向導所生成的PID初使化子程序和中斷程序名及手/自動(dòng)模式
向導已經(jīng)為初使化子程序和中斷子程序定義了缺省名，你也可以修改成自己起的名字。
1. 指定PID初使化子程序的名字。
2. 指定PID中斷子程序的名字注意：
1）如果你的項目中已經(jīng)存在一個(gè)PID配置，則中斷程序名為只讀，不可更改。因為一個(gè)項目中所有PID共用一個(gè)中斷程序，它的名字不會(huì )被任何新的PID所更改。
2）PID向導中斷用的是SMB34定時(shí)中斷，在用戶(hù)使用了PID向導后，注意在其它編程時(shí)不要再用此中斷，也不要向SMB34中寫(xiě)入新的數值，否則PID將停止工作。
3）此處可以選擇添加PID 手動(dòng)控制模式。在PID手動(dòng)控制模式下，回路輸出由手動(dòng)輸出設定控制，此時(shí)需要寫(xiě)入手動(dòng)控制輸出參數一個(gè)0.0－1.0的實(shí)數，代表輸出的0％－100％而不是直接去改變輸出值。PID控制的自動(dòng)/手動(dòng)之間的無(wú)擾動(dòng)切換
第八步：指定PID運算數據存儲區
PID指令（功能塊）使用了一個(gè)120個(gè)字節的V區參數表來(lái)進(jìn)行控制回路的運算工作；除此之外，PID向導生成的輸入/輸出量的標準化程序也需要運算數據存儲區。需要為它們定義一個(gè)起始地址，要保證該地址起始的若干字節在程序的其它地方?jīng)]有被重復使用。如果點(diǎn)擊'建議'，則向導將自動(dòng)為你設定當前程序中沒(méi)有用過(guò)的V區地址。
自動(dòng)分配的地址只是在執行PID向導時(shí)編譯檢測到空閑地址。向導將自動(dòng)為該參數表分配符號名，用戶(hù)不要再自己為這些參數分配符號名，否則將導致PID控制不執行。
第九步：生成PID子程序、中斷程序及符號表等
一旦點(diǎn)擊完成按鈕，將在你的項目中生成上述PID子程序、中斷程序及符號表等。?
第十步：配置完P(guān)ID向導，需要在程序中調用向導生成的PID子程序
在用戶(hù)程序中調用PID子程序時(shí)，可在指令樹(shù)的程序塊中用鼠標雙擊由向導生成的PID子程序，在局部變量表中，可以看到有關(guān)形式參數的解釋和取值范圍。
1. 必須用SM0.0來(lái)使能 PIDx_CTRL 子程序，SM0.0 后不能串聯(lián)任何其他條件，而且也不能有越過(guò)它的跳轉；如果在子程序中調用 PIDx_CTRL 子程序，則調用它的子程序也必須僅使用 SM0.0 調用，以保證它的正常運行
2. 此處輸入過(guò)程值（反饋）的模擬量輸入地址
3. 此處輸入設定值變量地址（VDxx），或者直接輸入設定值常數，根據向導中的設定0.0－100.0，此處應輸入一個(gè)0.0－100.0的實(shí)數，例：若輸入20，即為過(guò)程值的20％，假設過(guò)程值AIW0是量程為0－200度的溫度值，則此處的設定值20代表40度（即200度的20％）；如果在向導中設定給定范圍為0.0 - 200.0，則此處的20相當于20度
4. 此處用I0.0控制PID的手/自動(dòng)方式，當I0.0為1時(shí)，為自動(dòng)，經(jīng)過(guò)PID運算從AQW0輸出；當I0.0為0時(shí)，PID將停止計算，AQW0輸出為ManualOutput（VD4）中的設定值，此時(shí)不要另外編程或直接給AQW0賦值。若在向導中沒(méi)有選擇PID手動(dòng)功能，則此項不會(huì )出現
5. 定義PID手動(dòng)狀態(tài)下的輸出，從AQW0輸出一個(gè)滿(mǎn)值范圍內對應此值的輸出量。此處可輸入手動(dòng)設定值的變量地址（VDxx），或直接輸入數。數值范圍為0.0-1.0之間的一個(gè)實(shí)數，代表輸出范圍的百分比。例：如輸入0.5，則設定為輸出的50％。若在向導中沒(méi)有選擇PID手動(dòng)功能，則此項不會(huì )出現
6. 此處鍵入控制量的輸出地址
7. 當高報警條件滿(mǎn)足時(shí)，相應的輸出置位為1，若在向導中沒(méi)有使能高報警功能，則此項將不會(huì )出現
8. 當低報警條件滿(mǎn)足時(shí)，相應的輸出置位為1，若在向導中沒(méi)有使能低報警功能，則此項將不會(huì )出現
9. 當模塊出錯時(shí)，相應的輸出置位為1，若在向導中沒(méi)有使能模塊錯誤報警功能，則此項將不會(huì )出現
調用PID子程序時(shí)，不用考慮中斷程序。子程序會(huì )自動(dòng)初始化相關(guān)的定時(shí)中斷處理事項，然后中斷程序會(huì )自動(dòng)執行。
第十一步：實(shí)際運行并調試PID參數
沒(méi)有一個(gè)PID項目的參數不需要修改而能直接運行，因此需要在實(shí)際運行時(shí)調試PID參數。
查看數據塊以及符號表相應的PID符號標簽的內容，可以找到包括PID核心指令所用的控制回路表，包括比例系數、積分時(shí)間等等。將此表的地址復制到狀態(tài)表中，可以在監控模式下在線(xiàn)修改PID參數，而不必停機再次做配置。
參數調試合適后，用戶(hù)可以在數據塊中寫(xiě)入，也可以再做一次向導，或者編程向相應的數據區傳送參數。
常見(jiàn)問(wèn)題
1、做完P(guān)ID向導后，如何知道向導中設定值，過(guò)程值及PID等參數所用的地址？
· 做完P(guān)ID向導后可在符號表中，查看PID向導所生成的符號表(上例中為PID0_SYM)，可看到各參數所用的詳細地址，及數值范圍。
· 在數據塊中，查看PID指令回路表的相關(guān)參數。
2、做完P(guān)ID向導后，如何在調試中修改PID參數？
答：可以在狀態(tài)表中，輸入相應的參數地址，然后在線(xiàn)寫(xiě)入用戶(hù)需要的PID參數數值，這樣用戶(hù)就可根據工藝需要隨時(shí)對PID參數、設定值等進(jìn)行調整。
3、PID已經(jīng)調整合適，如何正式確定參數？
答：可以在數據塊中直接寫(xiě)入參數。
4、做完P(guān)ID向導后，能否查看PID生成的子程序，中斷程序？?
答：PID向導生成的子程序，中斷程序用戶(hù)是無(wú)法看到的，也不能對其進(jìn)行修改。沒(méi)有密碼能夠打開(kāi)這些子程序，一般的應用也沒(méi)有必要打開(kāi)查看。
5、PID參數有經(jīng)驗值嗎？?
答：每一個(gè)項目的PID 參數都不一樣，沒(méi)有經(jīng)驗參數，只能現場(chǎng)調試獲得。
6、我的PID向導生成的程序為何不執行？
答：必須保證用SM0.0無(wú)條件調用PID0_CTRL程序
在程序的其它部分不要再使用SMB34定時(shí)中斷，也不要對SMB34賦值
7、如何實(shí)現PID反作用調節？
答：在有些控制中需要PID反作用調節。例如：在夏天控制空調制冷時(shí)，若反饋溫度（過(guò)程值）低于設定溫度，需要關(guān)閥，減小輸出控制（減少冷水流量等），這就是PID反作用調節（在PID正作用中若過(guò)程值小于設定值，則需要增大輸出控制）。若想實(shí)現PID反作用調節，需要把PID回路的增益設為負數。對于增益為0的積分或微分控制來(lái)說(shuō)，如果指定積分時(shí)間、微分時(shí)間為負值，則是反作用回路。
8、如何根據工藝要求有選擇地投入PID功能？
答：可使用'手動(dòng)/自動(dòng)'切換的功能。PID向導生成的PID功能塊只能使用SM0.0的條件調用。