PID Wizard - PID向导

Micro/WIN提供了PID Wizard（PID指令向导），可以帮助用户方便地生成一个闭环控制过程的PID算法。此向导可以完成绝大多数PID运算的自动编程，用户只需在主程序中调用PID向导生成的子程序，就可以完成PID控制任务。

PID向导既可以生成模拟量输出PID控制算法，也支持开关量输出；既支持连续自动调节，也支持手动参与控制。建议用户使用此向导对PID编程，以避免不必要的错误。如果用户不能确定中文编程界面的语义，我们建议用户使用英文版本的Micro/WIN，以免对向导中相关概念发生误解。

 建议用户使用较新的编程软件版本。在新版本中的PID向导获得了改善。

PID向导编程步骤

在Micro/WIN中的命令菜单中选择Tools > Instruction Wizard，然后在指令向导窗口中选择PID指令：

图1. 选择PID向导

在使用向导时必须先对项目进行编译，在随后弹出的对话框中选择“Yes” ，确认编译。如果已有的程序中存在错误，或者有没有编完的指令，编译不能通过。

如果你的项目中已经配置了一个PID回路，则向导会指出已经存在的PID回路，并让你选择是配置修改已有的回路，还是配置一个新的回路：

图2. 选择需要配置的回路

第一步：定义需要配置的PID回路号

图3. 选择PID回路号

第二步：设定PID回路参数

图4. 设置PID参数

图4中:

1. 定义回路设定值（SP，即给定）的范围：
   在低限（Low Range）和高限（High Range） 输入域中输入实数，缺省值为0.0和100.0，表示给定值的取值范围占过程反馈量程的百分比。
    这个范围是给定值的取值范围。它也可以用实际的工程单位数值表示。参见：设置给定－反馈的量程范围。
   以下定义PID回路参数，这些参数都应当是实数：
   
2. Gain（增益）： 即比例常数。
3. Integral Time（积分时间）：如果不想要积分作用，可以把积分时间设为无穷大：输入“INF”。
4. Derivative Time（微分时间）：如果不想要微分回路，可以把微分时间设为0 。
5. Sample Time（采样时间）：是PID控制回路对反馈采样和重新计算输出值的时间间隔。在向导完成后，若想要修改此数，则必须返回向导中修改，不可在程序中或状态表中修改。

注意：关于具体的PID参数值，每一个项目都不一样，需要现场调试来定，没有所谓经验参数。

第三步：设定回路输入输出值

图5. 设定PID输入输出参数

在图5中，首先 设定过程变量的范围：

1. 指定输入类型
   • Unipolar： 单极性，即输入的信号为正，如0－10V或0－20mA等
   • Bipolar：双极性，输入信号在从负到正的范围内变化。如输入信号为±10V、±5V等时选用
   • 20% Offset：选用20%偏移。如果输入为4－20mA则选单极性及此项，4mA是0－20mA信号的20%，所以选20% 偏移，即4mA对应6400，20mA对应32000
     
2. 反馈输入取值范围
   • 在a.设置为Unipolar时，缺省值为0 - 32000，对应输入量程范围0 - 10V或0 - 20mA等，输入信号为正
   • 在a.设置为Bipolar时，缺省的取值为-32000 - +32000，对应的输入范围根据量程不同可以是±10V、±5V等
   • 在a.选中20% Offset时，取值范围为6400 - 32000，不可改变
   
    此反馈输入也可以是工程单位数值，参见：设置给定－反馈的量程范围。
   然后定义输出类型
   
3. Output Type（输出类型）
   可以选择模拟量输出或数字量输出。模拟量输出用来控制一些需要模拟量给定的设备，如比例阀、变频器等；数字量输出实际上是控制输出点的通、断状态按照一定的占空比变化，可以控制固态继电器（加热棒等）
4. 选择模拟量则需设定回路输出变量值的范围，可以选择：
   • Unipolar：单极性输出，可为0－10V或0－20mA等
   • Bipolar：双极性输出，可为正负10V或正负5V等
   • 20% Offset：如果选中20% 偏移，使输出为4 - 20mA
5. 取值范围：
   • d为Unipolar时，缺省值为 0 到 32000
   • d为Bipolar时，取值-32000到32000
   • d为20% Offset时，取值6400 - 32000，不可改变

如果选择了开关量输出，需要设定此占空比的周期。

第四步：设定回路报警选项

图6. 设定回路报警限幅值

向导提供了三个输出来反映过程值(PV)的低值报警、高值报警及过程值模拟量模块错误状态。当报警条件满足时，输出置位为1。这些功能在选中了相应的选择框之后起作用。

1. 使能低值报警并设定过程值(PV)报警的低值，此值为过程值的百分数，缺省值为0.10，即报警的低值为过程值的10％。此值最低可设为0.01，即满量程的1%
2. 使能高值报警并设定过程值(PV)报警的高值，此值为过程值的百分数，缺省值为0.90，即报警的高值为过程值的90％。此值最高可设为1.00，即满量程的100%
3. 使能过程值(PV)模拟量模块错误报警并设定模块于CPU连接时所处的模块位置。“0”就是第一个扩展模块的位置

第五步：指定PID运算数据存储区

图7. 分配运算数据存储区

PID指令（功能块）使用了一个120个字节的V区参数表来进行控制回路的运算工作；除此之外，PID向导生成的输入/输出量的标准化程序也需要运算数据存储区。需要为它们定义一个起始地址，要保证该地址起始的若干字节在程序的其它地方没有被重复使用。如果点击“Suggest Address”，则向导将自动为你设定当前程序中没有用过的V区地址。

自动分配的地址只是在执行PID向导时编译检测到空闲地址。向导将自动为该参数表分配符号名，用户不要再自己为这些参数分配符号名，否则将导致PID控制不执行。

第六步：定义向导所生成的PID初使化子程序和中断程序名及手/自动模式

图8. 指定子程序、中断服务程序名和选择手动控制

向导已经为初使化子程序和中断子程序定义了缺省名，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中断子程序的名字
    注意：
   1. 如果你的项目中已经存在一个PID配置，则中断程序名为只读，不可更改。因为一个项目中所有PID共用一个中断程序，它的名字不会被任何新的PID所更改。
   2. PID向导中断用的是SMB34定时中断，在用户使用了PID向导后，注意在其它编程时不要再用此中断，也不要向SMB34中写入新的数值，否则PID将停止工作。 
      
3. 此处可以选择添加PID 手动控制模式。在PID手动控制模式下，回路输出由手动输出设定控制，此时需要写入手动控制输出参数一个0.0－1.0的实数，代表输出的0％－100％而不是直接去改变输出值。
    PID 控制的自动/手动之间的无扰动切换

第七步：生成PID子程序、中断程序及符号表等

一旦点击完成按钮，将在你的项目中生成上述PID子程序、中断程序及符号表等。

图9. 生成PID子程序、中断程序和符号表等

第八步：配置完PID向导，需要在程序中调用向导生成的PID子程序（如下图）

图10. PID子程序

 
图11. 调用PID子程序

在用户程序中调用PID子程序时，可在指令树的Program Block（程序块）中用鼠标双击由向导生成的PID子程序，在局部变量表中，可以看到有关形式参数的解释和取值范围。

1. 必须用SM0.0来使能 PIDx_INIT 子程序，SM0.0 后不能串联任何其他条件，而且也不能有越过它的跳转；如果在子程序中调用 PIDx_INIT 子程序，则调用它的子程序也必须仅使用 SM0.0 调用，以保证它的正常运行
2. 此处输入过程值（反馈）的模拟量输入地址
3. 此处输入设定值变量地址（VDxx），或者直接输入设定值常数，根据向导中的设定0.0－100.0，此处应输入一个0.0－100.0的实数，例：若输入20，即为过程值的20％，假设过程值AIW0是量程为0－200度的温度值，则此处的设定值20代表40度（即200度的20％）；如果在向导中设定给定范围为0.0 - 200.0，则此处的20相当于20度
4. 此处用I0.0控制PID的手/自动方式，当I0.0为1时，为自动，经过PID运算从AQW0输出；当I0.0为0时，PID将停止计算，AQW0输出为ManualOutput（VD4）中的设定值，此时不要另外编程或直接给AQW0赋值。若在向导中没有选择PID手动功能，则此项不会出现
5. 定义PID手动状态下的输出，从AQW0输出一个满值范围内对应此值的输出量。此处可输入手动设定值的变量地址（VDxx），或直接输入数。数值范围为0.0-1.0之间的一个实数，代表输出范围的百分比。例：如输入0.5，则设定为输出的50％。若在向导中没有选择PID手动功能，则此项不会出现
6. 此处键入控制量的输出地址
7. 当高报警条件满足时，相应的输出置位为1，若在向导中没有使能高报警功能，则此项将不会出现
8. 当低报警条件满足时，相应的输出置位为1，若在向导中没有使能低报警功能，则此项将不会出现
9. 当模块出错时，相应的输出置位为1，若在向导中没有使能模块错误报警功能，则此项将不会出现

 调用PID子程序时，不用考虑中断程序。子程序会自动初始化相关的定时中断处理事项，然后中断程序会自动执行。

第九步：实际运行并调试PID参数

没有一个PID项目的参数不需要修改而能直接运行，因此需要在实际运行时调试PID参数。

查看Data Block（数据块），以及Symbol Table（符号表）相应的PID符号标签的内容，可以找到包括PID核心指令所用的控制回路表，包括比例系数、积分时间等等。将此表的地址复制到Status Chart（状态表）中，可以在监控模式下在线修改PID参数，而不必停机再次做配置。

参数调试合适后，用户可以在数据块中写入，也可以再做一次向导，或者编程向相应的数据区传送参数。

常问问题

做完PID向导后，如何知道向导中设定值，过程值及PID等参数所用的地址？

• 做完PID向导后可在Symbol Table（符号表）中，查看PID向导所生成的符号表(上例中为PID0_SYM)，可看到各参数所用的详细地址，及数值范围。
• 在Data Block（数据块）中，查看PID指令回路表的相关参数。如图所示：

图12. PID数据块

做完PID向导后，如何在调试中修改PID参数？ 
可以在Status Chart（状态表）中， 输入相应的参数地址，然后在线写入用户需要的PID参数数值，这样用户就可根据工艺需要随时对PID参数、设定值等进行调整。

 PID已经调整合适，如何正式确定参数？
可以在Data Block（数据块）中直接写入参数。

做完PID向导后，能否查看PID生成的子程序，中断程序？ 
PID向导生成的子程序，中断程序用户是无法看到的，也不能对其进行修改。没有密码能够打开这些子程序，一般的应用也没有必要打开查看。

PID参数有经验值吗？ 
每一个项目的PID 参数都不一样，没有经验参数，只能现场调试获得。

我的PID向导生成的程序为何不执行？

• 必须保证用SM0.0无条件调用PID0_INIT程序
• 在程序的其它部分不要再使用SMB34定时中断，也不要对SMB34赋值

 如何实现PID反作用调节？

在有些控制中需要PID反作用调节。例如：在夏天控制空调制冷时，若反馈温度（过程值）低于设定温度，需要关阀，减小输出控制（减少冷水流量等），这就是PID反作用调节（在PID正作用中若过程值小于设定值，则需要增大输出控制）。

若想实现PID反作用调节，需要把PID回路的增益设为负数。对于增益为0的积分或微分控制来说，如果指定积分时间、微分时间为负值，则是反作用回路。

 如何根据工艺要求有选择地投入PID功能？

可使用“手动/自动”切换的功能。PID向导生成的PID功能块只能使用SM0.0的条件调用。

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