西门子S7-1500 实现PID控制功能程序设计

接线图 2023年10月06日 12:44 780 admin

PID多用于对温度、压力、流量等过程变量的闭环控制，是PLC不可缺少的功能之一，与S7-300/400相比S7-1500集成的PID功能参数化更加简单，调试更加方便，自整定的鲁棒性更强，可以大大节省工程时间。本篇我们来介绍S7-1500 PLC的PID功能。

下面我们开始介绍如何实现西门子S7-1500的PID功能。为了便于演示，在程序中调用了一个过程仿真函数，由于对积分微分时间的精确计算，PID函数必须在循环中断OB中调用，为此，首先在项目中点击“添加新块”，选择“组织块”和“Cyclic Interrupt”类型，设置循环时间为500ms，代表该OB块每隔500ms被调用执行一次。

在“指令”栏中选择“工艺”指令组，在“PID控制”文件夹中，选择“PID_Compact”指令，将它拖放到循环中断OB中，在弹出的“调用选项”对话框中，可以定义新生成的PID工艺对象即一个数据块的名称，点击“确定”，这样将创建一个PID工艺对象。

PID函数的设定值可以直接在数据块中赋值，过程值“Input”表示通过用户程序赋值，“Input_PER”表示通过模拟量进行反馈。示例中，过程值连接到过程仿真的输出MD20，“Output”表示输出一个浮点值，“Output_PER”表示直接通过模拟量输出。示例中，输出MD24用于连接到过程仿真的输入。赋值完成后保存项目。其他的PID的参数设置则通过PID“工艺对象”进行参数化。

在项目导航中打卡“工艺对象”，可以看到新建的PID工艺对象“DB1”，双击“组态”图标进入参数化界面。在“基本设置”栏中可以设置“控制器类型”，例如设置在CPU启动后PID的控制模式为自动。在“Input/Output参数”栏中选择反馈和输出通道，必须与程序中调用PID函数的赋值相匹配。在“过程值设置”栏中可以设置过程值的上下限和模拟量反馈的标定值。在“高级设置”栏中可以设置调节规则和PID参数。在这里设置PID的采样时间必须与调用周期匹配，例如500ms。配置完成后存盘编译并下载到PLC中。

项目下载后，可以开始进行PID的调节。点击“调试”图标进入调试界面，选择视图的采样周期，例如0.3S。点击“Start”按钮进入在线模式，在“调节”模式中可以选择预调节和精细调节，初始阶段可以选择预调节，如果震荡则需要精细调节。如果直接选择精细调节，则先进行预调节，然后再进行精细调节，示例中先进行预调节。参数调节需要一个设定阶跃作为触发条件，例如将设定值增加50%，然后点击“Start”按钮启动预调节功能，在调节状态栏中可以看到调节进度和状态信息。几分钟后，从状态栏中可以看到预调节完成信息，但是从采样图中可以看到过程值和输出值反复震荡，说明调节效果不理想。在这样情况下可以选择精细调节，将操作模式选择精细调节，然后点击“Start”按钮启动精细调节功能。又过了几分钟，精细调节完成，过程值和输出值平滑，效果理想。