MOVD +2000, SMD42 //HSC0的设置为2000

ATCH INT_0, 12 //把中断程序0分配给中断事件 HSC 0 //重新起动HSC0

3. 读懂程序并输入程序

给程序加注释，给网络加注释，在注释中说明程序的功能和指令的功能。 4. 编译运行和调试程序

观察Q0.1和Q0.2对应的LED的状态，并记录。用状态表监视HSC0的当前值变化情况。 根据观察结果画出HSC0，Q0.0，Q0.1之间对应的波形图。

6.4 PID控制

6.4.1 PID指令

1. PID算法

在工业生产过程控制中，模拟信号PID（由比例、积分、微分构成的闭合回路）调节是常见的一种控制方法。运行PID控制指令，S7-200将根据参数表中的输入测量值、控制设定值及PID参数，进行PID运算，求得输出控制值。参数表中有9个参数，全部为32位的实数，共占用36个字节。PID控制回路的参数表如表6-15所示。

表6-15 PID控制回路的参数表

地址偏移量 0 4 8 12 16 20 24 28 32 参数 过程变量当前值PVn 给定值SPn 输出值Mn 增益Kc 采样时间Ts 积分时间Ti 微分时间Td 上一次的积分值Mx 数据格式 双字 ，实数 双字 ，实数 双字 ，实数 双字 ，实数 双字 ，实数 双字 ，实数 双字 ，实数 双字 ，实数 参数类型 输入 输入 输入/输出 输入 输入 输入 输入 输入/输出 输入/输出 说明 必须在0.0至1.0范围内。 必须在0.0至1.0范围内 在0.0至1.0范围内 比例常量，可为正数或负数 以秒为单位，必须为正数 以分钟为单位，必须为正数。 以分钟为单位，必须为正数。 0.0和1.0之间（根据PID运算结果更新） 最近一次PID运算值 上一次过程变量PVn-1 双字 ，实数 典型的PID算法包括三项：比例项、积分项和微分项。即：输出=比例项+积分项+微分项。计算机在周期性地采样并离散化后进行PID运算，算法如下：

Mn=Kc*（SPn-PVn）+Kc*（Ts/Ti）*（SPn-PVn）+Mx+Kc*（Td/Ts）*（PVn-1-PVn）

其中各参数的含义已在表6-15中描述。

比例项Kc*（SPn-PVn）：能及时地产生与偏差（SPn-PVn）成正比的调节作用，比例系数Kc越大，比例调节作用越强，系统的稳态精度越高，但Kc过大会使系统的输出量振荡加剧，稳定性降低。 积分项Kc*（Ts/Ti）*（SPn-PVn）+Mx：与偏差有关，只要偏差不为0，PID控制的输出就会因积分作用而不断变化，直到偏差消失，系统处于稳定状态，所以积分的作用是消除稳态误差，提高控制精度，但积分的动作缓慢，给系统的动态稳定带来不良影响，很少单独使用。从式中可以看出：积分时间常数增大，积分作用减弱，消除稳态误差的速度减慢。

微分项Kc*（Td/Ts）*（PVn-1-PVn）：根据误差变化的速度（既误差的微分）进行调节具有超前和预测的特点。微分时间常数Td增大时，超调量减少，动态性能得到改善，如Td过大，系统输出量在接近稳态时可能上升缓慢。

2. PID控制回路选项

在很多控制系统中，有时只采用一种或两种控制回路。例如，可能只要求比例控制回路或比例和积分控制回路。通过设置常量参数值选择所需的控制回路。

（1）如果不需要积分回路（即在PID计算中无“I”），则应将积分时间Ti设为无限大。由于积分项Mx的初始值，虽然没有积分运算，积分项的数值也可能不为零。

（2）如果不需要微分运算（即在PID计算中无“D”），则应将微分时间Td设定为0.0。 （3）如果不需要比例运算（即在PID计算中无“P”），但需要I或ID控制，则应将增益值Kc指定为0.0。因为Kc是计算积分和微分项公式中的系数，将循环增益设为0.0会导致在积分和微分项计算中使用的循环增益值为1.0。

3. 回路输入量的转换和标准化

每个回路的给定值和过程变量都是实际数值，其大小、范围和工程单位可能不同。在PLC进行PID控制之前，必须将其转换成标准化浮点表示法。步骤如下：

（1）将实际从16位整数转换成32位浮点数或实数。下列指令说明如何将整数数值转换成实数。 XORD AC0,AC0 //将AC0清0

ITD AIW0, AC0 //将输入数值转换成双字 DTR AC0, AC0 //将32位整数转换成实数

（2）将实数转换成0.0至1.0之间的标准化数值。用下式：

实际数值的标准化数值=实际数值的非标准化数值或原始实数/取值范围 +偏移量

其中：取值范围=最大可能数值-最小可能数值=32 000（单极数值）或64 000（双极数值） 偏移量：对单极数值取0.0，对双极数值取0.5 单极（0～32000），双极（-32000～32000）

如将上述AC0中的双极数值（间距为64,000）标准化： /R 64000.0, AC0 //使累加器中的数值标准化 +R 0.5, AC0 //加偏移量0.5

MOVR AC0, VD100 //将标准化数值写入PID回路参数表中。

4. PID回路输出转换为成比例的整数

程序执行后，PID回路输出0.0和1.0之间的标准化实数数值，必须被转换成16位成比例整数数值，才能驱动模拟输出。

PID回路输出成比例实数数值=（PID回路输出标准化实数值-偏移量）*取值范围 程序如下：

MOVR VD108, AC0 //将PID回路输出送入AC0。 -R 0.5, AC0 //双极数值减偏移量0.5 *R 64000.0, AC0 //AC0的值*取值范围，变为成比例实数数值 ROUND AC0，AC0 //将实数四舍五入取整，变为32位整数 DTI AC0, AC0 //32位整数转换成16位整数 MOVW AC0, AQW0 //16位整数写入AQW0

5. PID指令

PID指令：使能有效时，根据回路参数表（TBL）中的输入测量值、控制设定值及PID参数进行PID计算。格式如表6-16所示。

说明：

（1）程序中可使用八条PID指令，分别编号0-7，不能重复使用。 （2）使ENO = 0的错误条件：0006（间接地址），SM1.1（溢出，参数表起始地址或指令中指定的PID回路指令号码操作数超出范围）。

（3）PID指令不对参数表输入值进行范围检查。必须保证过程变量和给定值积分项前值和过程变量前值在0.0和1.0之间。

表6-16 PID指令格式

LAD STL 说明 TBL：参数表起始地址VB， 数据类型：字节 LOOP：回路号，常量（0-7）， 数据类型：字节 PID TBL，LOOP 6.4.2 PID控制功能的应用

1. 控制任务

一恒压供水水箱，通过变频器驱动的水泵供水，维持水位在满水位的70%。过程变量PVn为水箱的水

位（由水位检测计提供），设定值为70%，PID输出控制变频器，即控制水箱注水调速电机的转速。要求开机后，先手动控制电机，水位上升到70%时，转换到PID自动调节。

2. PID回路参数表，如表6-17所示。

表6-17 恒压供水 PID控制参数表

地址 VB100 VB104 VB108 VB112 VB116 VB120 VB124 VB128 参数 过程变量当前值PVn 给定值SPn 输出值Mn 增益Kc 采样时间Ts 积分时间Ti 微分时间Td 上一次积分值Mx 数值 水位检测计提供的模拟量经A/D转换后的标准化数值 0.7 PID回路的输出值（标准化数值） 0.3 0.1 30 0（关闭微分作用） 根据PID运算结果更新 最近一次PID的变量值 VB132 上一次过程变量PVn-1 2. 程序分析

（1）I/O分配

手动/自动切换开关I0.0 模拟量输入AIW0 模拟量输出AQW0 （2）程序结构

由主程序，子程序，中断程序构成。主程序用来调用初始化子程序，子程序用来建立PID回路初始参数表和设置中断，由于定时采样，所以采用定时中断（中断事件号为10），设置周期时间和采样时间相同（0.1s），并写入SMB34。中断程序用于执行PID运算，I0.0=1时，执行PID运算，本例标准化时采用单

极性（取值范围32000）。

3. 语句表程序

主程序

LD SM0.1 CALL SBR_0

子程序（建立PID回路参数表，设置中断以执行PID指令）

LD SM0.0

MOVR 0.7, VD104 // 写入给定值(注满70%) MOVR 0.3, VD112 // 写入回路增益（0.25） MOVR 0.1, VD116 // 写入采样时间（0.1秒） MOVR 30.0, VD120 // 写入积分时间（30分钟） MOVR 0.0, VD124 // 设置无微分运算

MOVB 100, SMB34 // 写入定时中断的周期100ms

ATCH INT_0, 10 // 将INT-0（执行PID）和定时中断连接 ENI // 全局开中断

中断程序（执行PID指令）

LD SM0.0

ITD AIW0, AC0 // 将整数转换为双整数 DTR AC0, AC0 // 将双整数转换为实数

/R 32000.0, AC0 // 标准化数值

MOVR AC0, VD100 // 将标

准化PV写入回路参数表

LD I0.0

PID VB100, 0 //PID指令设置参数表起始地址为VB100，

LD SM0.0

MOVR VD108, AC0 // 将PID回路输出移至累加器 *R 32000.0, AC0 // 实际化数值