博途 PID 编程简明教程

梯形图转SCL | 自然语言生成梯形图 | 自然语言生成SCL | 梯形图在线查看 | 博途编程文档MCP | AI模型价格对比 | AI工具导航 | ONNX模型库 | Vibe Coding教程 | PLC在线仿真器 | Tripo 3D | Meshy AI | ElevenLabs | KlingAI | ArtSpace

在工业自动化中，实现各种过程的精确稳定控制通常是一个关键需求。一个常见的挑战是需要有效的调节，特别是在维持特定参数（如温度、压力或流量）至关重要的场景中。这就是比例-积分-微分（PID）控制发挥作用的地方。PID控制器被广泛用于确保系统输出达到并维持所需的设定点，通过持续调整控制输入来实现。然而，配置和编程PID控制器可能是一项复杂的任务，需要仔细考虑各种因素。

幸运的是，西门子的TIA Portal提供了一个全面的解决方案，简化了自动化项目中PID控制的实施。在TIA Portal中，你会找到一个即用型PID功能，简化了PID编程过程。这个集中的PID功能允许你高效地为各种应用设置和配置PID控制器，使你的自动化项目更高效、更精确。

在本教程中，你将学习如何使用TIA Portal设置和编程PID控制。我们将从创建一个新项目开始，探索PID控制所需的组织块。然后，我们将深入探讨PID控制器的配置，涵盖基本设置，如控制器类型、输入/输出参数、过程值设置和高级设置。最后，我们将引导你完成编程的最后步骤，包括创建PLC标签并将其集成到PID控制指令中。

0、前提条件

要跟随本教程，你需要安装TIA Portal。我们将使用最新版本（v18），但你可以使用任何其他版本。不需要额外的硬件或软件。

1、PID编程设置

首先使用你选择的1200或1500 CPU创建一个新的TIA Portal项目。在这里，我们将使用1511-1 PN CPU。完成后，在项目树的程序块部分点击"添加新块"。

在PID应用中，我们需要调节持续且定期执行。为此，我们使用"循环中断"组织块。这种类型的OB以设定频率被调用和执行，中断任何其他当前执行。

在"添加新块"窗口中，选择"组织块"，选择"循环中断"，给块命名，然后点击"确定"。

默认情况下，循环时间设置为100,000微秒（每秒执行一次）。我们将保留这个值，但你可以随时更改此值以适应你的实际系统。

块创建后，我们进入其编程界面，我们将在此添加PID指令。

你可以在指令部分找到这些指令，打开"技术"部分。在"PID控制"文件夹中，你会找到一个"紧凑型PID"子文件夹，包含三种类型的指令：

• PID_Compact：用于编程任何类型PID应用的通用指令。
• PID_3Step：适用于3阀调节应用的指令。
• PID_Temp：适用于温度调节应用（加热和冷却）的指令。

在本教程中，我们将展示PID_Compact指令的通用性。选择"PID_Compact"指令并将其拖到第一个网络。

系统会要求你创建一个与PID_Compact指令关联的实例DB。然后点击"确定"。

完成后，PID_Compact指令将出现在工作区中。简而言之，有三个主要接口元素：设定点、输入和输出。你可以注意到有两种类型的输入（Input和Input_PER）和三种类型的输出（Output、Output_PER和Output_PWM）。你只能使用一种类型的输入和一种类型的输出。不能同时使用所有类型。你可以在PID配置中定义使用哪种输入和输出。

• 设定点：调节的设定点输入。
• 输入：实际过程输入值（已缩放）。
• Input_PER：直接来自传感器模拟输入的外围过程输入（未缩放）。
• 输出：实际过程输出值（已缩放）。
• Output_PER：直接来自模拟输出的外围过程输出（未缩放）。
• Output_PWM：PWM模式下使用的输出。
• 状态、错误和错误位：监控和诊断输出。

输入和输出在使用已缩放值时使用。Input_PER和Output_PER在你想直接使用模拟输入和输出的模拟数据时使用。

2、PID配置

我们已经完成PID指令的设置，现在可以进入配置。在项目树中打开"技术对象"部分。你会注意到已经创建了一个PID_Compact部分。在这里，你可以访问PID的配置和调试部分。

在本教程中，我们将专门关注配置方面。调试部分将在PID调谐教程中介绍。

在PID_Compact部分打开"配置"。

2.1 基本设置

基本设置的第一部分是控制器类型。在这里，你可以定义将调节哪个物理量（温度、压力、流量等），使用哪个单位，以及PID的操作模式。

在我们的例子中，我们将假设我们想调节压力（以巴为单位）。打开量列表并选择"压力"。

接下来，选择"bar"作为单位。

在实际过程情况下，我们希望PID自动工作。为此，在"将模式设置为"部分选择"自动模式"。

控制器类型配置现在完成。

现在，让我们进入基本设置的下一部分；输入/输出参数。在这里，你可以定义使用哪种类型的输入和输出（从前面介绍的类型中选择）。默认情况下，参数设置为PER输入和输出。

我们将考虑我们正在系统中使用实际值。我们需要将参数设置为"输入"和"输出"。打开输入部分并选择"输入"。

然后，在输出部分选择"输出"。

输入/输出参数现在完成。

2.2 过程值设置

让我们继续配置的下一部分；过程值设置。在这里，你可以定义过程值限制和过程值缩放。

打开"过程值限制"部分。在这里，你可以定义可达到的最大和最小过程值。通常，你会输入传感器的测量范围。在这里，我们假设我们的传感器在0到120巴之间运行。

接下来是过程值缩放部分。在这里，你可以定义PER输入和输出的缩放，就像你使用模拟输入和输出的SCALE/UNSCALE函数一样。此部分仅在使用PER输入或输出时启用。由于我们使用常规输入和输出，此部分被禁用。

要启用此部分，请将输入/输出参数的输入部分更改为"Input_PER"（你也可以对输出执行相同操作）。

如果你返回过程值缩放部分，你会发现它已启用，你可以编辑高值和低值（工作方式与SCALE/UNSCALE函数完全相同）。

2.3 高级设置

PID配置的最后一部分是高级设置。首先，打开"过程值监控"部分。在这里，你可以定义过程值的警告限制以进行监控。例如，我们将高限设置为100巴，低限设置为20巴。如果过程值超过高限，将触发高限警告。如果过程值低于低限，将触发低限警告。

接下来是PWM限制，你可以定义调制脉冲宽度的最小和最大开/关时间。

之后是"输出值限制"部分。在这里，你可以定义最大和最小输出值。它们以过程值的百分比进行缩放。

高级设置的最后一部分是PID参数。在这里，你可以定义PID控制器的比例、积分和微分参数。默认情况下，此部分不允许手动修改。

要启用手动编辑，请选中"启用手动输入"复选框。这将允许你根据规格编辑P、I和D参数。

3、完成PID编程

我们已经完成PID控制器的配置，现在可以进行编程的最后步骤。为此，我们将创建PLC标签并将其引入到之前创建的PID_Compact指令中。

首先，打开默认标签表并创建以下标签。由于我们使用常规输入和输出（使用实际值），请确保将数据类型定义为实数。

完成后，将它们添加到PID_Compact指令中，如下图所示。

我们已经使用输入和输出接口配置了PID控制器。这些值已经独立于指令的内部缩放进行了缩放。PID控制器在输入接口中读取过程值，并根据设定点校正输出接口。

4、结束语

在本教程中，你学习了如何在西门子的TIA Portal中设置和编程PID控制，简化了工业自动化中一个复杂且关键的方面。我们从创建新项目开始，引入循环中断块，并探索TIA Portal中可用的PID功能块。然后，我们深入探讨了配置过程，涵盖控制器类型、输入/输出参数、过程值设置和高级设置。最后，我们以将PLC标签集成到PID控制指令中作为结束。通过这些步骤，你获得了在TIA Portal环境中有效实施PID控制所需的知识和技能。

在TIA Portal中集成PID紧凑型已被证明非常简单和高效。凭借其用户友好的界面和现成的功能块，TIA Portal简化了工业项目中PID控制器的设置。这种集成简化了整个过程，从初始配置到实时监控，使工程师和操作员能够在工业应用中实现精确控制和最佳性能。随着行业对增强自动化和控制能力的需求不断增长，TIA Portal成为简化PID控制等复杂任务的重要工具，最终有助于提高工业环境中的效率和生产力。

原文链接：An Introduction to PID Programming in Siemens TIA Portal

汇智网翻译整理，转载请标明出处