多个PID控制回路相互嵌套，形成了级联控制。在此过程中，主控制器的输出值作为从控制器的设定值，被控对象的设定值由最外层的主控制器指定，最内层从控制器的输出值应用于执行器。建立级联控制系统的先决条件是受控系统为具有自身测量变量的各个子系统。与单回路控制系统相比，使用级联控制系统的主要优势如下：
1）由于存在从控制器回路，所以可以迅速纠正控制系统中发生的扰动。这会显著降低扰动对受控变量的影响。
2）从控制器回路以线性形式发挥作用。因此，这些非线性扰动对受控变量的负面影响可得到缓解。
“PID_Temp”具有以下专用于级联控制系统的功能：
1）从控制器在进行自整定期间，可以指定替代设定值。
2）在主从控制器间交换状态信息（如当前操作模式）。
3）不同的Anti-Wind-Up模式（主控制器对其从控制器限值的响应）。
Anti-Wind-Up模式：级联中的抗积分饱和功能，当从控制器输出达到限值时，主控制器根据存储在“Config.Cascade.AntiWindUpMode”变量中不同的模式，进行不同的响应，见表11-10。
创建一个巧克力融化装置PID_Temp串级控制，如图11-32所示。
表11-10 Anti-Wind-Up模式
图11-32 巧克力融化装置级联控制图
1.创建程序
1）创建两个PID_Temp的工艺对象：“PID_TempChocolate”和“PID_TempWater”。
2）在循环中断OB中，必须先调用主控制器“PID_TempChocolate”，再调用从控制器“TempWater”。
3）将主控制器“PID_TempChocolate”的输出OutputHeat参数连接到从控制器“Temp- Water”的设定值Setpoint参数。
将主控制器“PID_TempChocolate”的Slave参数连接到从控制器“PID_TempWater”的Master参数，如图11-33所示。
图11-33 PID_Temp级联创建程序
2.组态
1）主控制器设置如图11-34所示。(www.xing528.com)
图11-34 PID_Temp级联主控制器组态
①在“Input/Output”参数选项卡中，取消“激活制冷”。
②在级联选项卡中，激活“控制器为主站”，并填写“从站数量”。
2）从控制器在级联选项卡中激活“控制器为从站”。主控制器与从控制器的其他组态，可参考第11.4.2节。
3.调试
编译和加载程序后，可启动级联控制系统的调试过程。在调试过程中，从最内层的从控制器开始，逐步向外调试，直到达到最外层的主控制器。在本例中首先调试“PID_TempWater”，然后继续调试“PID_TempChocolate”。
1）从控制器 因为调节“PID_Temp”时要求设定值恒定，可以激活从控制器的替代设定值（SubstituteSetpoint和SubstituteSetpointOn变量）以调节从控制器，或设置主控制器为手动模式，通过设置主控制器的手动值，实现从控制器的设定值在调节过程中保持恒定，如图11-35所示。
①勾选“Subst.Setpoint” 激活替代设定值。
②输入替代设定值。
2）主控制器 主控制器执行整定或调节时，必须将所有从控制器置于自动模式，且必须禁用这些从控制器的替代设定值。主控制器会通过主从控制器间Master参数和Slave参数进行信息交换并对这些条件进行评估，并在AllSlaveAutomaticState和NoSlaveSubstituteSetpoint变量中显示当前状态，见表11-11。
图11-35 PID_Temp级联从控制器
表11-11 PID_Temp主控制器状态消息
相应的状态消息也会在调试面板中显示，如图11-36所示。
注意：
需要将级联系统切换到自动模式，必须首先将从控制器切换到自动模式，再将主控制器切换到自动。
图11-36 PID_Temp调节状态
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