生成项目-调试PID参数的画面配置

PID控制的难点不是编写或阅读程序，而是整定控制器的参数，需要调试的参数主要有比例系数GAIN、积分时间TI、微分时间TD和采样周期CYCLE。如果使用PI控制器，也有3个主要的参数需要整定。如果参数整定得不好，即使程序设计没有问题，系统的动静态性能也达不到要求，甚至会使系统不能稳定运行。

要整定PID控制器的参数，需要做闭环实验。本书介绍的PID控制器的闭环仿真实验用PLCSIM对闭环系统仿真，用WinCC flexible的趋势图显示PID控制器的方波给定曲线和被控量的阶跃响应曲线。PLCSIM不支持对SFB41～SFB43的仿真，但是可以对FB41～FB43仿真。

1.闭环仿真系统的结构

随书光盘中的例程“PID控制”用功能块FB100模拟实际的执行机构和被控对象，与FB41组成闭环（见图9-4）。不需要任何PLC的硬件和PLC外部的执行机构、检测元件和被控对象，就可以模拟闭环控制系统。

图9-4 闭环仿真系统的结构

可以用人机界面画面上的IO域（见图9-10）来修改PID控制器和被控对象的参数，通过运行用户程序，观察闭环控制的效果。人机界面的功能也是用仿真实现的。该例程可以用来学习PID控制功能块FB41的使用方法，熟悉PID控制器的参数的整定方法。

例程“PID控制”中的闭环系统用FB100来模拟3个串联的惯性环节，其比例增益为GAIN，惯性环节的时间常数分别为TM_LAG1～TM_LAG3。其传递函数为

分母中的“s”为自动控制理论中拉式变换的拉普拉斯算子。将某一时间常数设置为0，可以减少被控对象的阶数。图9-4中的DISV是系统的扰动量。

2.生成项目与站点

打开STEP 7，用“新建项目向导”生成一个名为“PID控制”的项目（见随书光盘中的同名例程），CPU的型号为CPU 315-2DP。

选中管理器左侧的项目窗口最上面的项目图标，执行菜单命令“插入”→“站点”→“SIMATIC HMI Station”，在出现的对话框中设置HMI的型号为8in的MP277触摸屏。

3.组态站点之间的连接

单击工具栏上的按钮，打开网络组态工具NetPro（见图8-6上面的图），将S7-300站点和HMI站点连接到MPI网络上，它们的MPI站地址分别为2和1。单击工具栏上的按钮，保存和编译网络组态信息。

4.打开WinCC flexible的项目

关闭NetPro，返回SIMATIC管理器，选中WinCC flexible站点中的“画面”（见图8-5），双击管理器右侧的工作区中的“画面_1”图标，自动打开WinCC flexible的“画面”编辑器。

双击WinCC flexible右侧项目视图中的“连接”，打开连接编辑器（见图8-10），在“激活的”列选中“开”。

5.生成趋势图

打开“画面_1”，选中工具箱中的“趋势视图”，将它拖放到画面上（见图9-10）。图9-5～图9-9给出了组态趋势视图各参数组的属性视图。

图9-5 组态趋势视图的常规属性(www.xing528.com)

图9-6 组态趋势视图的X轴

图9-7 组态趋势视图左边的数值轴

组态右边数值轴时，未选中复选框“显示刻度”和“显示标签”，因此不会显示右边的数值轴。

图9-8 组态趋势图视图轴的刻度和显示的数字

图9-9 组态趋势视图的趋势曲线

趋势视图用绿色实线显示给定值曲线，用黑色实线显示系统的输出变量的曲线。

6.生成文本域和IO域

将工具箱中标有“A”的文本域图标（见图8-9）拖放到画面上。选中生成的文本域，打开属性视图中的“常规”对话框，在右边的文本框中输入文本“比例系数”（见图9-10）。

图9-10 调试PID参数的画面

将工具箱中的IO域图标拖放到画面上“比例系数”文本域的右边，选中生成的IO域，在属性视图的“常规”对话框（见图8-21），设置IO域为输入/输出域，连接的变量为“PID_DI.GAIN”（PID控制器的增益），格式为默认的“十进制”，“格式样式”为999.99（3位整数、2位小数）。在“属性”的“外观”对话框，设置边框的样式为“实心的”（有边框）。

用复制和粘贴操作，生成下列文本域和IO域（见图9-10）：

1）文本域“设定值”和它右边用于显示PID控制器设定值SP_INT的输出域，其单位为百分数。

2）文本域“测量值”和它右边用于显示过程变量PV_IN的输出域，其单位为百分数。

3）文本域“对象增益”和它右边用于修改被控对象增益GAIN的输入/输出域。

在画面上生成文本域“积分时间”和它右边用于修改积分时间TI的输入/输出域，格式为默认的“十进制”，“格式样式”为999999（6位整数，单位为ms），有边框。在IO域的右边，生成文本域“ms”。

用复制和粘贴操作，生成输入微分时间和对象延迟时间的输入/输出域，以及对应的文本域。