【正文】 USS_RPM_x指令框圖Fig. block diagram of USS_RPM_xUSS協(xié)議共有三條讀取指令：①、USS_RPM_W指令讀取不帶符號(hào)的字參數(shù)。②、USS_RPM_D指令讀取不帶符號(hào)的雙字參數(shù)。③、USS_RPM_R指令讀取浮點(diǎn)參數(shù)?？刂瞥绦蛑幸淮蝺H可以將一條讀取或?qū)懭胫噶钤O(shè)為激活狀態(tài)。當(dāng)MicroMaster驅(qū)動(dòng)器確認(rèn)收到命令或發(fā)送一則錯(cuò)誤條件時(shí)，USS_RPM_x事項(xiàng)完成。當(dāng)該進(jìn)程等待應(yīng)答時(shí)，邏輯掃描繼續(xù)執(zhí)行。EN位必須打開，才能啟用請(qǐng)求傳送，并應(yīng)當(dāng)保持打開，直至設(shè)置“完成”位，表示進(jìn)程完成。例如，當(dāng)XMT_REQ輸入打開，在每次掃描時(shí)向MicroMaster傳送一條USS_RPM_x請(qǐng)求。因此，XMT_REQ輸入應(yīng)當(dāng)通過一個(gè)邊緣檢測(cè)元素以脈沖方式打開，該檢測(cè)元素為EN輸入的每次正轉(zhuǎn)移傳送一則請(qǐng)求。 DRIVE表示MicroMaster驅(qū)動(dòng)器的地址，此處設(shè)為3。單臺(tái)驅(qū)動(dòng)器的有效地址是0至31?！皡?shù)”是參數(shù)號(hào)碼，此處讀取既是讀取P1040的值?！八饕笔切枰x取參數(shù)的索引值?！皵?shù)值”是返回的參數(shù)值。必須向DB_Ptr輸入提供16個(gè)字節(jié)的緩沖區(qū)地址。該緩沖區(qū)被USS_RPM_x指令用于存儲(chǔ)向MicroMaster驅(qū)動(dòng)器發(fā)出的命令結(jié)果。（4） USS_WPM_x指令 USS_WPM_x指令框圖Fig. block diagram of USS_WPM_xUSS協(xié)議共有三種寫入指令：①、USS_WPM_W指令寫入不帶符號(hào)的字參數(shù)。②、USS_WPM_D指令寫入不帶符號(hào)的雙字參數(shù)。③、USS_WPM_R指令寫入浮點(diǎn)參數(shù)?？刂瞥绦蛑忻恳淮蝺H可以將一條讀取、寫入指令設(shè)為激活狀態(tài)。當(dāng)MicroMaster驅(qū)動(dòng)器確認(rèn)收到命令或發(fā)送一個(gè)錯(cuò)誤條件時(shí)，USS_WPM_x指令完成。當(dāng)該進(jìn)程處于等待應(yīng)答狀態(tài)時(shí)，邏輯掃描將繼續(xù)執(zhí)行。EN位表示使能， 始終導(dǎo)通，才能啟動(dòng)請(qǐng)求傳送命令。當(dāng)“完成”位置1時(shí)，表示進(jìn)程已經(jīng)完成。例如，當(dāng)XMT_REQ輸入打開，在每次掃描時(shí)向MicroMaster傳送一條USS_WPM_x請(qǐng)求。因此，XMT_REQ輸入應(yīng)當(dāng)通過一個(gè)邊緣檢測(cè)元素以脈沖方式打開，該檢測(cè)元素為EN輸入的每次正轉(zhuǎn)移傳送一則請(qǐng)求。 PID算法介紹在過程控制系統(tǒng)中，按偏差的比例（P）、積分（I）和微分（D）進(jìn)行控制的PID調(diào)節(jié)器是目前應(yīng)用較為普遍的一種自動(dòng)控制器。它具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，適用面廣，控制參數(shù)相互獨(dú)立，參數(shù)的選定比較簡(jiǎn)單等等；而且在控制理論上也可以證明，對(duì)于過程控制對(duì)象──“一階滯后+純滯后”與“二階滯后+純滯后”的控制對(duì)象而言，PID控制器可以作為一種最優(yōu)控制器。 PID控制算法 。該系統(tǒng)由模擬PID控制器和被控對(duì)象組成。圖中，r(t)是給定值，y(t)是系統(tǒng)的實(shí)際輸出值，給定值與實(shí)際輸出值構(gòu)成控制偏差e(t)，e(t)=r(t)y(t)，e(t)作為PID控制的輸入，u(t)作為PID控制器的輸出和和被控對(duì)象的輸入象的輸入。 模擬PID控制系統(tǒng)原理圖Fig. schematic diagram of analog PID control system PLC中的PID實(shí)現(xiàn) 由于理想PID控制算法存在一定的局限性，在實(shí)際應(yīng)用中，理想PID要改進(jìn)之后才能使用。S7200 能夠進(jìn)行PID 控制。S7200 CPU最多可以支持8 個(gè)PID 控制回路（8個(gè)PID 指令功能塊）。 S7200 PLC的PID指令中，PID控制算法是基于理想PID控制算法的改進(jìn)得到的。其微分項(xiàng)采用微分先行改進(jìn)，積分項(xiàng)采用抗積分飽和法改進(jìn)。 微分先行，是指只對(duì)被控量微分，而對(duì)偏差無(wú)微分作用，這樣避免了當(dāng)改變?cè)O(shè)定值時(shí)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生沖擊。抗飽和積分，是指對(duì)計(jì)算出的控制量限幅。 S7200 PLC中使用PID控制算法的方法有兩種：一種是使用指令集中的PID計(jì)算指令；另一種是使用PID向?qū)В鶕?jù)向?qū)崾疽徊揭徊酵瓿蒔ID的參數(shù)配置，生成PID指令。無(wú)論是哪種方式使用PID指令，都需要建立PID回路表。PID回路表是存儲(chǔ)用于控制回路操作參數(shù)的連續(xù)存儲(chǔ)空間，長(zhǎng)度為80字節(jié)。對(duì)于使用PID指令向?qū)Ы⒋鎯?chǔ)區(qū)，用戶還需額外分配40字節(jié)的存儲(chǔ)空間，用于指令計(jì)算的緩存。 PID回路表Table PID circuit table偏移量數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)格式符號(hào)注釋0I雙字/實(shí)數(shù)過程變量，~4I雙字/實(shí)數(shù)給定值，~8I/O雙字/實(shí)數(shù)輸出計(jì)算值，~12I雙字/實(shí)數(shù)回路增益，正/負(fù)常數(shù)16I雙字/實(shí)數(shù)采樣時(shí)間，正數(shù)，單位為秒20I雙字/實(shí)數(shù)積分時(shí)間，正數(shù)，單位為分鐘24I雙字/實(shí)數(shù)微分時(shí)間，正數(shù)，單位為分鐘28I/O雙字/實(shí)數(shù)積分項(xiàng)前值，~32I/O雙字/實(shí)數(shù)過程變量前值，~36ContASCIIPIDAPID擴(kuò)展回路表標(biāo)志(A版)40I字節(jié)算法控制字節(jié)，詳見后文41O字節(jié)算法狀態(tài)字節(jié)，詳見后文42I/O字節(jié)算法結(jié)果字節(jié)，詳見后文43I字節(jié)算法配置字節(jié)，詳見后文44I實(shí)數(shù)最大PV振蕩幅度的歸一值，~48I實(shí)數(shù)過零的PV滯后的歸一值，~。若DEV/ HYS4，則自動(dòng)調(diào)諧過程中會(huì)出現(xiàn)警告52I實(shí)數(shù)初始輸出步長(zhǎng)改變的歸一值，~56I實(shí)數(shù)看門狗時(shí)間，兩個(gè)過零間的最大允許時(shí)間，60~7200，單位為秒60O實(shí)數(shù)AT_KC自動(dòng)調(diào)諧確定的建議回路增益。64O實(shí)數(shù)AT_TI自動(dòng)調(diào)諧確定的建議積分時(shí)間68O實(shí)數(shù)AT_TD自動(dòng)調(diào)諧確定的建議微分時(shí)間72O實(shí)數(shù)ASTEP自動(dòng)調(diào)諧確定的歸一輸出步長(zhǎng)值76O實(shí)數(shù)AHYS自動(dòng)調(diào)諧確定的歸一PV滯后值⑴. PID回路指令的使用 PID回路指令的LADFigure PID loop instruction LAD。TABLE為PID回路表的首地址，VB指定的字節(jié)型數(shù)據(jù)；LOOP為PID回路號(hào)，回路號(hào)為0~7的常數(shù)。當(dāng)使能端有效，則啟動(dòng)該P(yáng)ID回路運(yùn)算。在使用PID指令之前，需要先建立回路表并初始化，用戶可在編寫程序時(shí)定義數(shù)據(jù)塊，建立起回路表并執(zhí)行初始化，或者把初始化作為子程序，在程序運(yùn)行時(shí)對(duì)回路表進(jìn)行初始化。另外，還需要將采集回來的過程量進(jìn)行歸一化處理。調(diào)用PID指令后，再將回路輸出計(jì)算值轉(zhuǎn)換為控制工程量。~。數(shù)據(jù)字歸一化處理，要先把數(shù)據(jù)字轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù)再通過對(duì)實(shí)數(shù)進(jìn)行歸一化。由于S7200 PLC沒有直接將數(shù)據(jù)字轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù)的指令，所以要先將數(shù)據(jù)字轉(zhuǎn)換為雙整數(shù)，再將雙整數(shù)轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù)。⑵. PID指令向?qū)ID指令向?qū)В瑢?shí)質(zhì)上是通過向?qū)?，引?dǎo)用戶完成PID回路表的建立及初始化，并自動(dòng)完成對(duì)過程量的歸一化及計(jì)算輸出值的轉(zhuǎn)換過程。所以使用上較PID回路指令簡(jiǎn)單，但兩者使用的PID控制算法原理上是一致的。又因?yàn)椴捎弥噶钕驅(qū)Э梢赃M(jìn)行自正定功能，所以本設(shè)計(jì)采用此種方法編寫PLC程序。： PID指令塊Figure PID instruction block ，其中Auto_Manual、ManualOutput、HighAlarm、LowAlarm、ModuleErr為可選項(xiàng)。 由向?qū)傻腜ID指令操作數(shù)Table the number of PID instructions generated by the wizard符號(hào)變量類型數(shù)據(jù)格式注釋ENIBOOL使能端PV_IIINT過程量輸入Setpoint_RIREAL給定值輸入Auto_ManualIBOOL手自動(dòng)切換ManualOutputIREAL手動(dòng)模式的輸出值，標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值OutputOINT輸出工程值HighAlarmOBOOL過程量高限報(bào)警LowAlarmOBOOL過程量低限報(bào)警ModuleErrOBOOL指定位置的模擬量模塊錯(cuò)誤報(bào)警⑶. S7200 PLC的PID回路類型選擇如果不需要積分項(xiàng)，則將積分時(shí)間置為無(wú)窮大（即INF）。但由于積分項(xiàng)前值MX的存在，積分項(xiàng)的數(shù)值也可能不為零。如果不需要微分項(xiàng)。特別的，如果不需要比例項(xiàng)。 PID參數(shù)的自整定目前新型的S7200 CPU 支持PID 自整定的功能，在STEP 7Micro/WIN 軟件 中也添加了相應(yīng)的PID 調(diào)節(jié)控制面板。用戶可以使用用戶程序或PID 調(diào)節(jié)控制面板來啟動(dòng)程序的自整定功能。在同一時(shí)間最多可以支持8 個(gè)PID 回路同時(shí)進(jìn)行自整定功能。PID調(diào)節(jié)控制面板也可以用來手動(dòng)調(diào)試PID 控制回路。用戶可以根據(jù)工藝控制要求為調(diào)節(jié)回路選擇快速響應(yīng)、中速響應(yīng)、慢速響應(yīng)。PID自整定功能會(huì)根據(jù)響應(yīng)類型而計(jì)算出最優(yōu)化的P、I、D值，并可應(yīng)用到控制系統(tǒng)中。 STEP 7Micro/WIN 軟件中提供了一個(gè)PID 調(diào)節(jié)控制面板，可以用圖形方式監(jiān)視PID回路的運(yùn)行，另外從面板中還可以啟動(dòng)、停止自整定功能。S7200 PLC的PID回路表起初只有36字節(jié)，在增加了PID自動(dòng)調(diào)諧后，回路表擴(kuò)展到了80字節(jié)。STEP 7Micro/WIN中的PID調(diào)節(jié)控制面板可以幫助用戶設(shè)置PID回路表中的參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)PID參數(shù)的自動(dòng)調(diào)諧，使PID參數(shù)的整定過程更加簡(jiǎn)便。 PID調(diào)節(jié)控制面板也可進(jìn)行手動(dòng)設(shè)置PID參數(shù)，使用之前介紹的PID校正方法同樣可以較快的配置好參數(shù)。Figure positive definite page 顯示過程變量的值及其棒圖 顯示當(dāng)前使用的設(shè)定值、采樣時(shí)間、PID 參數(shù)值及顯示當(dāng)前的輸出值和棒圖。、設(shè)定值及輸出值的PID 趨勢(shì)圖。 ： ●選擇參數(shù)顯示：此處包含當(dāng)前參數(shù)（Current）、推薦參數(shù)（Suggested）、手動(dòng)輸入（Manual) 。 ●在Manual 模式下，能改變PID 參數(shù)，可以按更新PLC 按鈕來更新PLC 中的參數(shù) 。 ●啟動(dòng)PID 自整定功能 ●選擇Advanced（高級(jí)）按鈕進(jìn)入高級(jí)參數(shù)設(shè)定。 回路號(hào) 這里你可以選擇需要監(jiān)視或自整定的PID 回路。 ，可以設(shè)定趨勢(shì)圖的時(shí)基，其中時(shí)基以分為單位表示。 ,可以看到趨勢(shì)圖中不同的顏色代表不同的值的進(jìn)行趨勢(shì) 。 信息顯示窗口 調(diào)節(jié)面板 要使用PID 調(diào)節(jié)控制面板，PID編程必須使用PID 向?qū)硗瓿伞?程序設(shè)計(jì) I/O分配及其內(nèi)存地址分配表 I/O分配 Table I/O assignment端子解釋端子解釋系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕運(yùn)行指示燈系統(tǒng)停止按鈕停止指示燈電機(jī)啟動(dòng) 故障指示燈自由停車?yán)^電器KM1快速停車?yán)^電器KM2故障消除加熱器方向控制散熱器讀取電機(jī)頻率參數(shù)溫度上限報(bào)警自動(dòng)模式加頻率溫度下限報(bào)警自動(dòng)模式減頻率通訊指示溫度PID切換系統(tǒng)運(yùn)行標(biāo)志位 VD42觸摸屏溫度操作 VW24讀取頻率存儲(chǔ)VD30電機(jī)頻率VD42觸摸屏溫度操作VD34溫度設(shè)定值VD38溫度PID手動(dòng)值VD46壓力PID設(shè)定值VD340報(bào)警低限VD50壓力手動(dòng)設(shè)定VD336報(bào)警高限VD248微分時(shí)間VD244積分時(shí)間VD240采樣時(shí)間VD236回路增益VD232標(biāo)準(zhǔn)化的回路輸出VD228標(biāo)準(zhǔn)化的過程給定值VD224標(biāo)準(zhǔn)化的過程變量 梯形圖編寫 系統(tǒng)程序包括主程序、變頻器控制程序、電機(jī)切換程序、PID子程序。主程序主要包括調(diào)用其他子程序、手自動(dòng)切換程序等等。PID子程序主要是對(duì)水管壓力信號(hào)的采集進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算，以達(dá)到安全穩(wěn)定的控制精度。數(shù)據(jù)采集程序用于將現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集到PLC中，用于PID控制以及在觸摸屏中顯示，便于現(xiàn)場(chǎng)操作。（1）主控制程序（2）變頻器程序此處為初始化USS通信和高速計(jì)數(shù)器程序，,程序中MODE=3時(shí)設(shè)定端口1選為USS通信方式。BAUD=9600時(shí)是設(shè)定波特率為9600。Active=8時(shí)設(shè)定變頻器3號(hào)工作站。此設(shè)置要與變頻器中的波特率、變頻器工作號(hào)等一致。否則通信將失敗，通信成功時(shí)。PLC中CPU得電，使得USS通信使能。此程序運(yùn)行條件是Drive=3,Type=1,Drive要與變頻器號(hào)一致，否則通信將失敗。OFF2位是迅速停止，OFF3位是緩速停止，F(xiàn)_ACK位是故障排除位，DIR位是旋轉(zhuǎn)方向位。Resp_R位是使能位，Status位是狀態(tài)位，Speed位是轉(zhuǎn)速輸出位。Inhibit位是禁止位，F(xiàn)ault位是故障位。（3） PID控制程序（壓力）：Micro/WIN提供了PID Wizard（PID指令向?qū)В?，可以幫助用戶方便地生成一個(gè)閉環(huán)控制過程的PID算法。此向?qū)Э梢酝瓿山^大多數(shù)PID運(yùn)算的自動(dòng)編程，用戶只需在主程序中調(diào)用PID向?qū)傻淖映绦颍涂梢酝瓿蒔ID控制任務(wù)。具體設(shè)置步驟如下：在Micro/WIN 中的命令菜單中選擇“工具”選項(xiàng)，然后選擇“指令向?qū)А?，接著在指令向?qū)Т翱谥羞x擇PID 指令： 選擇PID 向?qū)igure select the PID Wizard第一步：定義需要配置的PID 回路號(hào) 選擇PID 回路號(hào)Figure select PID loop number第二步：設(shè)定PI