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西門子S7-1500 PLC的PID組態(tài)

    當為PID_Compact指令分配了背景數(shù)據(jù)塊后，單擊指令框中的“”，可打開該PID指令的組態(tài)編輯器。組態(tài)編輯器有兩種視圖，另一種是功能視圖（功能視野），另一種是參數(shù)視圖。

    PID指令組態(tài)編輯器的功能視圖包括基本設(shè)置、過程值設(shè)置和高級設(shè)置選項等。在該視圖中，以一種類似于向?qū)У姆绞綄?/span>PID控制器進行設(shè)置。

    “基本設(shè)置”選項頁面如圖8-5所示，主要包括對控制器類型和輸入/輸出參數(shù)(Input/Output參數(shù)）的設(shè)置。控制器類型包括常規(guī)、溫度、壓力和流量等選項，可以通過下拉列表的方式進行選擇。如果希望隨著控制偏差的增大而輸出值減小，可在該頁面中勾選“反轉(zhuǎn)控制邏輯”復選框。另外，如果勾選了“CPU重啟后激活Mode”復選框，則在CPU重啟后將Mode設(shè)置為該復選框下方的設(shè)置選項。

    過程值設(shè)置包括過程值限值的設(shè)置和過程值標定（規(guī)范化）的量程設(shè)置。

    高級設(shè)置中，包括過程值監(jiān)視、PWM限制、輸出值限值和PID參數(shù)等選項。例如PID參數(shù)選項頁面如圖8-6所示。如果勾選了“啟用手動輸入”復選框，則可以對PID參數(shù)進行修改。調(diào)解規(guī)則區(qū)域設(shè)置PID控制器結(jié)構(gòu)類型，可以選擇PI類型或PID類型。

    功能視圖中提供了三種提示組態(tài)結(jié)果的符號：“”表示組態(tài)僅包含默認值，通過這些默認值即可使用工藝對象，而無需進一步更改；“”表示組態(tài)的所有輸入字段中均包含有效值，而且至少更改了一個默認設(shè)置；“”表示組態(tài)不完整或有缺陷，至少一個輸入字段或可折疊列表不包含任何值或者包含一個無效值（相應(yīng)域或下拉列表框的背景為紅色，單擊這些域或下拉列表框時，彈出的錯誤消息便會指出錯誤原因）。

    PID組態(tài)編輯器的參數(shù)視圖如圖8-7所示。在該視圖中，可以對當前PID指令的所有參數(shù)進行查看，并根據(jù)需要直接對部分參數(shù)的項目起始值等離線數(shù)據(jù)進行修改。在參數(shù)視圖窗口中，用戶也可以對在線的參數(shù)數(shù)據(jù)進行監(jiān)視和修改。

    圖8-7    PID_Compact指令的組態(tài)編輯器（參數(shù)視圖）

    PID指令組態(tài)完畢后，必須將新的或修改的工藝對象組態(tài)下載到在線模式的CPU中。下載方式如果選擇“軟件（*更改）”，則將保留保持性數(shù)據(jù)；如果在“在線”菜單中選擇“下載并復位PLC程序”，則PLC程序*下載，下次從STOP更改為RUN時更新保持性數(shù)據(jù)。

在工業(yè)自動化控制應(yīng)用中，經(jīng)常需要使用閉環(huán)控制技術(shù)。閉環(huán)控制技術(shù)是基于反饋的概念以減少誤差，通常是通過測量反饋信號獲得被控變量的實際值，并與設(shè)定值進行比較得到偏差，并用這個偏差來糾正系統(tǒng)的響應(yīng)，執(zhí)行調(diào)解控制。在工程實際中，應(yīng)用為廣泛的調(diào)解器控制規(guī)律為比例、積分和微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)解。PID控制器作為早實用化的控制器已有近百年歷史，現(xiàn)在仍然是應(yīng)用廣泛的工業(yè)控制器。如果PID控制器的設(shè)置正確，則會盡快達到此設(shè)定值，然后使其保持為常數(shù)值。

    例如，對自動灌裝生產(chǎn)線的灌裝罐中的液位控制在設(shè)定值左右?？梢允褂靡何粋鞲衅鳒y量液位并將液位值（過程值）傳送給PID控制器，PID控制器將當前液位與設(shè)定值進行比較，計算出執(zhí)行器（進料閥門）的輸出值，從而實現(xiàn)液位穩(wěn)定在設(shè)定值的控制。

1．基于CP 443-1的PROFINET通信

    網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖8-43所示，CP 443-1是PROFINET控制器。與項目315_2PN相同，以太網(wǎng)上的PROFINET IO設(shè)備為ET 200S PN和IE/PB link。CP 443 -1有4個RJ - 45接口，相當于自帶一個有4個端口的交換機。ET 200S PN、IE/PB link和筆記本電腦直接連接到CP 443 -1的RJ - 45連接器上。

    圖8-43    硬件與網(wǎng)絡(luò)組態(tài)

    組態(tài)時可以看出，主機架、以太網(wǎng)和DP網(wǎng)絡(luò)上各從站的I/O模塊的地址是自動統(tǒng)一分配的，沒有重疊區(qū)。就像CPU集成的PROFINET接口一樣，CPU通過CP 443 -1，用I/O地址直接訪問各遠程站的I/O模塊。

    硬件和網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)、分配設(shè)備名稱和驗證通信是否實現(xiàn)的方法與上一節(jié)介紹的相同。

    2．基于CP 343 -1的PROFINET通信

    網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與圖8-43類似，10控制器為CP 343 -1。組態(tài)時可以看到，以太網(wǎng)上I/O模塊的地址是獨立于CPU的地址系統(tǒng)的，需要調(diào)用FC 11和FC 12來訪問它們。PROFINET和PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)上的I/O設(shè)備的地址是組態(tài)時STEP 7自動統(tǒng)一分配的。

不用在HW Config中組態(tài)，就可以使用SCALANCE系列交換機。但是如果對它組態(tài)，則可以查看網(wǎng)絡(luò)的運行情況。

    下面艾特貿(mào)易小編以另一個項目的SCALANCE X204 -2為例，介紹用交換機診斷網(wǎng)絡(luò)的方法。X204-2有4個RJ - 45電氣接口，端口號為P1~P4。還有兩個光纖接口，端口號為P5和P6。

    拔出接在交換機的P3接口上的IM 151 - 3PN的RJ - 45接頭，CPU的BF2 LED閃爍，SF LED亮。IE/DP link的SF和BF PN LED亮，BF DP LED閃爍。

    點擊HW Config工具欄上的按鈕，顯示在線診斷視圖，雙擊其中的交換機，打開它的“模塊信息”對話框（見圖8-42）。可以看到端口3斷開的信息。選中端口1，“端口詳細情況”列表的“接口MAC地址”是X204 -2的地址，“相鄰設(shè)備”是指該端口連接的IM 151 -3PN。

 上述操作全部成功完成后，將程序和組態(tài)信息下載到CPU。

    系統(tǒng)斷電后再上電時，IM 151 -3PN的BF LED閃爍，PM、DI、DO模塊的SF LED亮。IE/PB link的SF LED亮，BF PN和BF DP LED閃爍。過幾秒后CPU的BF2 LED閃爍，SF LED亮。后所有設(shè)備的紅色故障LED熄滅，綠色的RUN LED亮。

    可以用變量表來監(jiān)視CPU與PROFINET IO設(shè)備的通信，也可以用下面的方法來驗證通信是否成功。用右鍵點擊離線的HW Config中ET 200S PN的2DO模塊，執(zhí)行出現(xiàn)的快捷菜單中的“監(jiān)視/修改”命令，點擊出現(xiàn)的“監(jiān)視/修改”對話框中的“狀態(tài)值”按，表格中的“狀態(tài)值”列顯示出各輸出點的狀態(tài)。

    在Q0.0的“修改數(shù)值”列中輸入1，按回車鍵后變?yōu)?/span>true。點擊“修改值”按鈕，狀態(tài)值列出現(xiàn)綠色矩形指示燈符號，狀態(tài)值由false (0)變?yōu)?/span>true (1)：如果ET 200S PN的2DO模塊上Q0.0對應(yīng)的LED亮，表示CPU與10設(shè)備的通信正常。

    用同樣的方法監(jiān)控ET 200S PN的2DI模塊（見圖8-41）。點擊“狀態(tài)值”按鈕，“狀態(tài)值”列顯示各輸入點的狀態(tài)。用模塊輸入端外接的小開關(guān)改變I2.0的輸入電路的通、斷狀態(tài)，對話框中I2.0的狀態(tài)值應(yīng)隨之而變。以上操作可以驗證PROFNET IO設(shè)備與CPU的通信是否正常。

    圖8-41    監(jiān)視ET 200S PN的2DI模塊

在PROFINET通信中，各IO設(shè)備是用設(shè)備名稱來識別的，因此在組態(tài)時應(yīng)為每個設(shè)備分配好設(shè)備名稱，并將它們下載到CPU。

    首先應(yīng)在SIMATIC管理器執(zhí)行菜單命令“選項”→“設(shè)置PG/PC接口”，將PG/PC接口使用的協(xié)議設(shè)置為TCP/IP。設(shè)置好后，才能執(zhí)行下面的菜單命令。

    在HW Config中執(zhí)行菜單命令“PLC”→“Ethernet”（以太網(wǎng)）→“分配設(shè)備名稱”，打開“分配設(shè)備名稱”對話框（見圖8-38）。

    對話框上面的“設(shè)備名稱”選擇框給出了STEP 7已組態(tài)和編譯的設(shè)備名稱。在“可用的設(shè)備”列表中，列出了STEP 7搜索到的以太網(wǎng)子網(wǎng)上所有可用的IO設(shè)備，包括在線獲得的各設(shè)備的MAC地址、設(shè)備類型、原有的IP地址和設(shè)備名稱（如果有的話）。

    下面是分配設(shè)備名稱的操作步驟：

    1)用“設(shè)備名稱”選擇框選中設(shè)備名稱。

    2)選中“可用的設(shè)備”列表中需要分配名稱的IO設(shè)備。

    3)點擊“分配名稱”按鈕，“設(shè)備名稱”選擇框的設(shè)備名稱被分配給“可用的設(shè)備”列表選中的IO設(shè)備。新分配的設(shè)備名稱顯示在“可用的設(shè)備”列表的“設(shè)備名稱”列中。

    如果不能確認“可用的設(shè)備”列表中的MAC地址對應(yīng)的硬件I/O設(shè)備，選中該列表中的某個設(shè)備，例如ET 200S PN，點擊“閃爍開”按鈕，IM 151-3PN上綠色的link LED閃爍，可以將閃爍持續(xù)的時間設(shè)置在3～60s之間。閃爍時“持續(xù)時間”下面的進度條顯示閃爍的時間。點擊“閃爍關(guān)”按鈕，將會提前停止閃爍。

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