葫蘆島SIEMENS西門子PLC模塊S7-300代理商

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3.Deviation（偏差）： 偏差值決定了允許過程變量偏離設(shè)定值的峰峰值。如果選擇自動(dòng)計(jì)算該值，它將是死區(qū)的4倍，即8％。 有些非常敏感的系統(tǒng)不允許過程量偏離給定值很多，也可以人工設(shè)置為比較小的值，但是要和上述“死區(qū)”設(shè)置保持比例關(guān)系。這就是說，一個(gè)精度要求高的系統(tǒng)，其反饋信號必須足夠穩(wěn)定。

4.Initial Output Step（初始步長值）：PID調(diào)節(jié)的初始輸出值。 PID自整定開始后，PID自整定調(diào)節(jié)器將主動(dòng)改變PID的輸出值，以觀察整個(gè)系統(tǒng)的反應(yīng)。初始步長值就是輸出的變動(dòng)*步變化值，以占實(shí)際輸出量程的百分比表示。

5.Watchdog Time（看門狗時(shí)間）：過程變量必須在此時(shí)間（時(shí)基為秒）內(nèi)達(dá)到或穿越給定值，否則會(huì)產(chǎn)生看門狗超時(shí)錯(cuò)誤。 PID自整定調(diào)節(jié)器在改變輸出后，如果超過此時(shí)間還未觀察到過程反饋（從下至上或從上至下）穿越給定曲線，則超時(shí)。如果能夠事先確定實(shí)際系統(tǒng)響應(yīng)非常慢，可以加長這個(gè)時(shí)間。

6.動(dòng)態(tài)響應(yīng)選項(xiàng)：根據(jù)回路過程（工藝）的要求可選擇不同的響應(yīng)類型：快速、中速、慢速、極慢速。

快速：可能產(chǎn)生超調(diào)，屬于欠阻尼響應(yīng)

中速：在產(chǎn)生超調(diào)的邊緣，屬于臨界阻尼響應(yīng)

慢速：不會(huì)產(chǎn)生任何超調(diào)，屬于過阻尼響應(yīng)

極慢速：不會(huì)產(chǎn)生任何超調(diào)，屬于嚴(yán)重過阻尼響應(yīng)

用戶在這里需要達(dá)到的系統(tǒng)控制效果，而不是對系統(tǒng)本身響應(yīng)快慢的判斷。

7.設(shè)定完參數(shù)點(diǎn)擊OK鍵回到PID調(diào)節(jié)控制面板的主畫面。

第四步：在手動(dòng)將PID調(diào)節(jié)到穩(wěn)定狀態(tài)后，即過程值與設(shè)定值接近，且輸出沒有不規(guī)律的變化，并處于控制范圍中心附近。此時(shí)可點(diǎn)擊圖3.4.1的d.區(qū)內(nèi)的Start Auto Tune按鈕啟動(dòng)PID自整定功能，這時(shí)按鈕變?yōu)镾top Auto Tune。這時(shí)只需耐心等待，系統(tǒng)完成自整定后會(huì)自動(dòng)將計(jì)算出的PID參數(shù)顯示在圖3.4.1的d.區(qū)。當(dāng)按鈕再次變?yōu)镾tart Auto Tune時(shí)，表示系統(tǒng)已經(jīng)完成了PID自整定。

要使用自整定功能，必須保證PID回路處于自動(dòng)模式。開始自整定后，給定值不能再改變。

第五步：如果用戶想將PID自整定的參數(shù)應(yīng)用到當(dāng)前PLC中，則只需點(diǎn)擊Update PLC，將整定后推薦參數(shù)更新到PID的增益、積分時(shí)間、微分時(shí)間內(nèi)。

完成PID調(diào)整后，下載一次整個(gè)項(xiàng)目（包括數(shù)據(jù)塊），使新參數(shù)保存到CPU的EEPROM中。

控制面板上會(huì)顯示當(dāng)前自整定的狀態(tài)嗎？

可以，在控制面板右下方空白處會(huì)顯示當(dāng)前的自整定所處階段，見下圖：

圖5.3.2. PID自整定狀態(tài)

圖中錯(cuò)誤是因?yàn)樵谑謩?dòng)狀態(tài)下啟動(dòng)自整定。

PID自整定具體是怎樣實(shí)現(xiàn)的？

1. 回路滿足條件，啟動(dòng)PID自整定。

2. 計(jì)算自滯后和自偏移：如果選擇自動(dòng)確定滯后值/偏移值，PID 自整定器將進(jìn)入滯后確定序列。該序列包含一段時(shí)間內(nèi)的過程變量采樣值（為了得到具有統(tǒng)計(jì)意義的采樣數(shù)據(jù)，至少要有100個(gè)采樣值。如果回路的采樣時(shí)間為200毫秒，則采集100個(gè)樣本需要20秒。采樣時(shí)間較長的回路需要更多時(shí)間。即使回路的采樣時(shí)間小于 200毫秒，從而采樣100次的時(shí)間不需要20秒，滯后確定序列仍然需要至少20秒的采樣時(shí)間。計(jì)算自滯后序列時(shí)，不能執(zhí)行正常的PID計(jì)算，輸出保持上一周期PID計(jì)算值。），然后根據(jù)采樣結(jié)果計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)偏移。滯后參數(shù)了相對于設(shè)定值的偏移（正或負(fù)），PV（過程變量）在此偏移范圍內(nèi)時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致控制器改變輸出值。 偏移用于減小  信號中噪聲的影響，從而更地計(jì)算出過程的固有振動(dòng)頻率。

3. 自整定序列：在得到滯后值和偏移值之后開始執(zhí)行自整定序列（輸出值的上述變化會(huì)導(dǎo)致過程變量值產(chǎn)生相應(yīng)的變化。 當(dāng)輸出的變化使 PV 遠(yuǎn)離設(shè)定值以至于超出滯后區(qū)范圍時(shí)，自整定器就會(huì)檢測到過零事件。 每次發(fā)生過零事件時(shí)，自整定器將反方向改變輸出。整定器會(huì)繼續(xù)對 PV 進(jìn)行采樣，并等待下一個(gè)過零事件。要完成序列，整定器總共需要12次過零事件。過程變量的PV振動(dòng)幅度和頻率代表著控制過程增益和自然頻率。），根據(jù)自整定過程期間采集到的過程的頻率和增益的相關(guān)信息，能夠計(jì)算出終增益和頻率值。通過這些值可以計(jì)算出增益（回路增益）、復(fù)位（積分時(shí)間）和速率（微分時(shí)間）的建議值。

4. 自整定序列完成后，回路輸出會(huì)恢復(fù)到初始值。 下一次執(zhí)行回路時(shí)，將執(zhí)行正常的 PID 計(jì)算。

想要了解PID自整定的詳細(xì)過程，請查看S7-200系統(tǒng)手冊第15章 PID自整定和PID控制面板 。

5.4. 通過編程啟動(dòng)自整定

*步：在數(shù)據(jù)塊定設(shè)置自整定相關(guān)參數(shù)：偏差、滯后、初始輸出階躍響應(yīng)、看門狗時(shí)間、動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

第二步：確認(rèn)PID自整定的2個(gè)先決條件是否滿足：PID指令塊正常調(diào)用，同時(shí)被控系統(tǒng)處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。

第三步：確認(rèn)自整定AT結(jié)果字節(jié)0位為0，設(shè)置AT控制字節(jié)為1，(M3.1)啟動(dòng)自整定。

第四步：整定過程中如果想要暫停自整定，可以設(shè)AT控制為0，并手動(dòng)(M3.2) 將AT結(jié)果清零，復(fù)位啟動(dòng)按鈕。

第四步：自整定成功（VB142=128）后，選擇(M3.3)是否將整定后的推薦參數(shù)送至PID參數(shù)并復(fù)位相關(guān)自整定參數(shù)。

以上步驟僅供參考，需要根據(jù)實(shí)際情況，做不同的變換。

 5.5. PID自整定失敗的原因

1. PID輸出在大值與小值之間振蕩（曲線接觸到坐標(biāo)軸）

解決方法：降低PID初始輸出步長值（initial output step）

2. 經(jīng)過一段時(shí)間后，PID自整定面板顯示如下信息：“The Auto Tune algorithm was aborted due to a zero-crossing watchdog timeout.” 即自整定計(jì)算因?yàn)榈却答伌┰浇o定值的看門狗超時(shí)而失敗。

解決方法： 確定在啟動(dòng)PID自整定前，過程變量和輸出值已經(jīng)穩(wěn)定。并檢查Watchdog Time的值，將其適當(dāng)增大。