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手把手教你S7-1200中如何实现PID控制

概述

【一】PID控制

PID功能用于对闭环过程进行控制。PID控制适用于温度、压力和

流量等物理量，是工业现场中应用最为广泛的一种控制方式，其原理

是对被控对象设定一个给定值然后将实际值测量出来，并与给定值比

较，将其差值送入PID控制器，PID控制器按照一定的运算规律，计

算出结果，即为输出值，送到执行器进行调节，其中的P、I和D指的

是比例、积分和微分，是一种闭环控制算法。通过这些参数，可以使

被控对象追随给定值变化并使系统达到稳定，自动消除各种干扰对控

制过程的影响。

【一】S7-1200的PID控制

S7-1200CPU提供了PID控制器回路数量受到CPU的工作内存

及支持DB块数量限制。严格上说并没有限制具体数量，但实际应用推

荐客户不要超过16路PID回路。可同时进行回路控制，用户可手动调

试参数，也可使用自整定功能，提供了两种自整定方式由PID控制器

自动调试参数。另外STEP7Basic还提供了调试面板，用户可以直观

的了解控制器及被控对象的状态。PID控制器功能主要依靠三部分实

现，循环中断块，PID指令块，工艺对象背景数据块。用户在调用PID

指令块时需要定义其背景数据块，而此背景数据块需要在工艺对象中

添加，称为工艺对象背景数据块。PID指令块与其相对应的的工艺对

象背景数据块组合使用，形成完整的PID控制器。自软件博途V13起，

固件为4.0或更高版本的S7-1200，可以使用PID_CompactV2.2指

令。S7-1200在V4.0以上，博途V13SP1以上，使用S7-PLCSIM

V13SP1可以仿真PLC程序，但不支持工艺功能（高速计数器、运动

控制、PID调节）的仿真。

（1）下表显示了PID_Compact的每个版本可用于哪种CPU：

CPUFWPID_Compact

V2.2

S7-1200≥V4.x

V1.2

V1.2

S7-1200≥V3.x

V1.1

V1.2

S7-1200≥V2.x

V1.1

S7-1200≥V1.xV1.0

（2）PID_CompactV2.0工艺对象典型CPU处理时间（取决于

CPU类型）：

CPU典型CPU处理时间(PID_CompactV2.x)

CPU1211C≥V4.0300µs

CPU1215C≥V4.0300µs

CPU1217C≥V4.0300µs

（3）PID_CompactV2.0工艺对象背景数据块的存储器要求：

分类PID_CompactV2.x背景数据块的存储器要求

装载存储器要求约12000个字节

总工作存储器要求788个字节

保持性工作存储器要求44个字节

模拟量闭环控制系统-PID控制的特点：

不需要被控对象的数学模型，结构简单容易实现，使用方便有较

强的灵活性和适应性。

用调试窗口整定PID控制器-调试窗口的功能

1、使用“首次启动自调节”功能优化控制器

2、使用“运行中自调节”功能优化控制器，可以实现最佳调节

3、用于趋势视图监视当前的闭环控制

4、通过手动设置控制器的输出值来测试过程