S7-200 中使用的自整定算法是基于 K.J.?str?m 和 T. H?gglund 在 1984 年提出的延时反馈算法。经过这二十年，继电反馈算法已被应用于工业控制的各个领域。可以使用操作员面板中的用户程序或者 PID 整定控制面板来启动自整定功能。在同一时间，不仅仅只有一个 PID 回路可以进行自整定，如果需要的话，所有 8 个 PID 回路可以同时进行自整定。PID自整定算法向您推荐增益值、积分时间值和微分时间值。您也可以为您的调节回路选择快速响应、中速响应、慢速响应或者极慢速响应等调节类型。
启动自整定先决条件：
- 要进行自整定的回路必须处于自动模式
在开始PID自整定调整前，整个PID控制回路必须工作在相对稳定的状态（稳定的PID是指过程变量接近设定值，输出不会不规则的变化，且回路的输出值在控制范围中心附近变化。）
理想状态下，自整定启动时，回路输出值应该在控制范围中心附近。 自整定过程在回路的输出中加入一些小的阶跃变化，使得控制过程产生振荡。 如果回路输出接近其控制范围的任一限值，自整定过程引入的阶跃变化可能导致输出值超出最小或最大范围限值。 如果发生这种情况，可能会生成自整定错误条件，当然也会使推荐值并非最优化。
启动自整定后,回路计算自滞后序列时，不能执行正常的 PID 计算，此时回路输出时一个定值，不会根据偏差变化。 因此，在启动自整定序列之前，控制过程应处于稳定状态。 这样可以得到更好的滞后值结果，同时也可以保证自滞后序列期间控制过程不会失控。
S7-200 中的 PID自整定参数是回路表40-80字节，见下图：
图 5.2.1. PID扩展回路表
a. AT控制（ACNTL）： 启动/中止自整定
图 5.2.2. PID自整定AT控制字节
b.AT状态（ASTAT）：自整定的输出状态字节，PID控制面板自整定时的相关状态也是根据由该字节判断。
图 5.2.3. PID自整定AT状态字节
c.AT结果（ARES）：PID自整定结果，需要注意，启动PID自整定之前需要确保该字节0位为0，尤其是自己编程启动自整定，可能需要手动设置为0。
图 5.2.4. PID自整定AT结果字节
d.AT配置（ACNFG）： 自整定之前先对响应模式、偏差、滞后等做相关设置。
图 5.2.5. PID自整定AT配置字节
e.偏移（DEV）~ h.看门狗时间（WDOG）： 参考PID自整定高级参数设置。
i.推荐增益（AT_Kc）~ k.推荐微分时间（AT_Td：PID自整定完成后，整定所得推荐参数放置在该地址。
l.实际输出阶跃幅度（ASTEP）：调节开始后，PID计算出的新的输出阶跃值。
m.实际滞后（AHYS）： 重新计算得到的实际滞后值。
S7-200的PID自整定实现方式有两种，一种是通过控制面板，另一种是自己编程。
需要注意：
通过控制面板实现PID自整定，PID必须是向导生成 自己编程实现PID自整定，向导或者PID指令块实现PID均可，具体步骤可以查看：如何编程启动自整定
下面介绍通过PID控制面板实现自整定：
第一步：在PID Wizard (向导）中完成PID功能配置，正确调用PID子程序 。
第二步：打开PID调节控制面板，设置PID回路调节参数。
在Micro/WIN V4.0在线的情况下，从主菜单Tools（工具） > PID Tune Control Panel（PID调节控制面板）进入PID调节控制面板中，如果面板没有被激活（所有地方都是灰色），可点击Configure（配置）按钮运行CPU。
在PID调节面板图3.4.1的e.区选择要调节的PID回路号，在d.区选择Manual（手动），调节PID参数并点击Update（更新），使新参数值起作用，监视其趋势图，根据调节状况改变PID参数直至调节稳定。
参见：PID调节
第三步：在图3.4.1的d.区点击Advanced（高级）按钮，设定PID自整定选项。如果不是很特殊的系统，也可以不加理会。
在此允许你设定下列参数：
- 你可以选中复选框，让自整定来自动计算死区值和偏移值
对于一般的PID系统，建议使用自动选择。 - Hysteresis（滞回死区）：
死区值规定了允许过程值偏离设定值的最大（正负）范围，过程反馈在这个范围内的变化不会引起PID自整定调节器改变输出，或者使PID自整定调节器“认为”这个范围内的变化是由于自己改变输出进行自整定调节而引起的。PID自整定开始后，只有过程反馈值超出了该区域，PID自整定调节器才会认为它对输出的改变发生了效果。这个值用来减少过程变量的噪声对自整定的干扰，从而更精确地计算出过程系统的自然振动频率。如果选用自动计算，则缺省值为2％。
如果过程变量反馈干扰信号较强（噪声大）自然变化范围就大，可能需要人为设置一个较大的值。但这个值的改变要与下面的偏差值保持1:4的关系。 - Deviation（偏差）：
偏差值决定了允许过程变量偏离设定值的峰峰值。如果选择自动计算该值，它将是死区的4倍，即8％。
有些非常敏感的系统不允许过程量偏离给定值很多，也可以人工设置为比较小的值，但是要和上述“死区”设置保持比例关系。这就是说，一个精度要求高的系统，其反馈信号必须足够稳定。 - Initial Output Step（初始步长值）：PID调节的初始输出值。
PID自整定开始后，PID自整定调节器将主动改变PID的输出值，以观察整个系统的反应。初始步长值就是输出的变动第一步变化值，以占实际输出量程的百分比表示。 - Watchdog Time（看门狗时间）：过程变量必须在此时间（时基为秒）内达到或穿越给定值，否则会产生看门狗超时错误。
PID自整定调节器在改变输出后，如果超过此时间还未观察到过程反馈（从下至上或从上至下）穿越给定曲线，则超时。如果能够事先确定实际系统响应非常慢，可以加长这个时间。 - 动态响应选项：根据回路过程（工艺）的要求可选择不同的响应类型：快速、中速、慢速、极慢速。
- 设定完参数点击OK键回到PID调节控制面板的主画面。
第四步：在手动将PID调节到稳定状态后，即过程值与设定值接近，且输出没有不规律的变化，并最好处于控制范围中心附近。此时可点击图3.4.1的d.区内的Start Auto Tune按钮启动PID自整定功能，这时按钮变为Stop Auto Tune。这时只需耐心等待，系统完成自整定后会自动将计算出的PID参数显示在图3.4.1的d.区。当按钮再次变为Start Auto Tune时，表示系统已经完成了PID自整定。
第五步：如果用户想将PID自整定的参数应用到当前PLC中，则只需点击Update PLC，将整定后推荐参数更新到PID的增益、积分时间、微分时间内。
可以，在控制面板右下方空白处会显示当前的自整定所处阶段，见下图：
图5.3.2. PID自整定状态
图中错误是因为在手动状态下启动自整定。
图5.3.3. PID自整定
1. 回路满足条件，启动PID自整定。
2. 计算自滞后和自偏移：如果选择自动确定滞后值/偏移值，PID 自整定器将进入滞后确定序列。该序列包含一段时间内的过程变量采样值（为了得到具有统计意义的采样数据，至少要有100个采样值。如果回路的采样时间为200毫秒，则采集100个样本需要20秒。采样时间较长的回路需要更多时间。即使回路的采样时间小于 200毫秒，从而采样100次的时间不需要20秒，滞后确定序列仍然需要至少20秒的采样时间。计算自滞后序列时，不能执行正常的PID计算，输出保持上一周期PID计算值。），然后根据采样结果计算出标准偏移。滞后参数指定了相对于设定值的偏移（正或负），PV（过程变量）在此偏移范围内时，不会导致控制器改变输出值。 偏移用于减小 PV 信号中噪声的影响，从而更精确地计算出过程的固有振动频率。
3. 自整定序列：在得到滞后值和偏移值之后开始执行自整定序列（输出值的上述变化会导致过程变量值产生相应的变化。 当输出的变化使 PV 远离设定值以至于超出滞后区范围时，自整定器就会检测到过零事件。 每次发生过零事件时，自整定器将反方向改变输出。整定器会继续对 PV 进行采样，并等待下一个过零事件。要完成序列，整定器总共需要12次过零事件。过程变量的PV振动幅度和频率代表着控制过程增益和自然频率。），根据自整定过程期间采集到的过程的频率和增益的相关信息，能够计算出最终增益和频率值。通过这些值可以计算出增益（回路增益）、复位（积分时间）和速率（微分时间）的建议值。
4. 自整定序列完成后，回路输出会恢复到初始值。 下一次执行回路时，将执行正常的 PID 计算。
想要了解PID自整定的详细过程，请查看S7-200系统手册第15章 PID自整定和PID控制面板 。
第一步：在数据块定设置自整定相关参数：偏差、滞后、初始输出阶跃响应、看门狗时间、动态响应。
图5.4.1. PID自整定参数设置
第二步：确认PID自整定的2个先决条件是否满足：PID指令块正常调用，同时被控系统处于相对稳定状态。
第三步：确认自整定AT结果字节0位为0，设置AT控制字节为1，(M3.1)启动自整定。
图5.4.2. 启动自整定
第四步：整定过程中如果想要暂停自整定，可以设AT控制为0，并手动(M3.2) 将AT结果清零，复位启动按钮。
图5.4.3. 停止自整定
第四步：自整定成功（VB142=128）后，选择(M3.3)是否将整定后的推荐参数送至PID参数并复位相关自整定参数。
图5.4.4. 整定后参数设置
以上步骤仅供参考，需要根据实际情况，做不同的变换。
1. PID输出在最大值与最小值之间振荡（曲线接触到坐标轴）
图5.5.1. 整定趋势图
解决方法：降低PID初始输出步长值（initial output step）
2. 经过一段时间后，PID自整定面板显示如下信息：“The Auto Tune algorithm was aborted due to a zero-crossing watchdog timeout.” 即自整定计算因为等待反馈穿越给定值的看门狗超时而失败。
解决方法： 确定在启动PID自整定前，过程变量和输出值已经稳定。并检查Watchdog Time的值，将其适当增大。
对于其它错误，可参考下表或者S7-200系统手册。
-在自动滞后序列过程中
-在第四次过零前两次
-在第四次过零后
用户指定的滞后值或自动确定的滞后值 > 最大值
-初始回路输出值 < 0.0 或 > 1.0
-用户指定的偏差值=滞后值或 > 最大值
-初始输出步长=0.0 或 > 最大偏差
-过零看门狗间隔时间 < 最小值
-回路表中的抽样时间值为负数
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到此这篇简单介绍进程控制块的定义及其作用（简单介绍进程控制块的定义及其作用是什么）的文章就介绍到这了,更多相关内容请继续浏览下面的相关推荐文章，希望大家都能在编程的领域有一番成就！
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