【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指令讀取不帶符號的字參數(shù)。②、USS_RPM_D指令讀取不帶符號的雙字參數(shù)。③、USS_RPM_R指令讀取浮點參數(shù)。控制程序中一次僅可以將一條讀取或?qū)懭胫噶钤O(shè)為激活狀態(tài)。當(dāng)MicroMaster驅(qū)動器確認(rèn)收到命令或發(fā)送一則錯誤條件時，USS_RPM_x事項完成。當(dāng)該進(jìn)程等待應(yīng)答時，邏輯掃描繼續(xù)執(zhí)行。EN位必須打開，才能啟用請求傳送，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，在每次掃描時向MicroMaster傳送一條USS_RPM_x請求。因此，XMT_REQ輸入應(yīng)當(dāng)通過一個邊緣檢測元素以脈沖方式打開，該檢測元素為EN輸入的每次正轉(zhuǎn)移傳送一則請求。 DRIVE表示MicroMaster驅(qū)動器的地址，此處設(shè)為3。單臺驅(qū)動器的有效地址是0至31?！皡?shù)”是參數(shù)號碼，此處讀取既是讀取P1040的值。“索引”是需要讀取參數(shù)的索引值。“數(shù)值”是返回的參數(shù)值。必須向DB_Ptr輸入提供16個字節(jié)的緩沖區(qū)地址。該緩沖區(qū)被USS_RPM_x指令用于存儲向MicroMaster驅(qū)動器發(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指令寫入不帶符號的字參數(shù)。②、USS_WPM_D指令寫入不帶符號的雙字參數(shù)。③、USS_WPM_R指令寫入浮點參數(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)動器確認(rèn)收到命令或發(fā)送一個錯誤條件時，USS_WPM_x指令完成。當(dāng)該進(jìn)程處于等待應(yīng)答狀態(tài)時，邏輯掃描將繼續(xù)執(zhí)行。EN位表示使能， 始終導(dǎo)通，才能啟動請求傳送命令。當(dāng)“完成”位置1時，表示進(jìn)程已經(jīng)完成。例如，當(dāng)XMT_REQ輸入打開，在每次掃描時向MicroMaster傳送一條USS_WPM_x請求。因此，XMT_REQ輸入應(yīng)當(dāng)通過一個邊緣檢測元素以脈沖方式打開，該檢測元素為EN輸入的每次正轉(zhuǎn)移傳送一則請求。 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控制器。它具有很多優(yōu)點，比如原理簡單，易于實現(xiàn)，適用面廣，控制參數(shù)相互獨立，參數(shù)的選定比較簡單等等；而且在控制理論上也可以證明，對于過程控制對象──“一階滯后+純滯后”與“二階滯后+純滯后”的控制對象而言，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控制器和被控對象組成。圖中，r(t)是給定值，y(t)是系統(tǒng)的實際輸出值，給定值與實際輸出值構(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實現(xiàn) 由于理想PID控制算法存在一定的局限性，在實際應(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PID 控制回路（8個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。其微分項采用微分先行改進(jìn)，積分項采用抗積分飽和法改進(jìn)。 微分先行，是指只對被控量微分，而對偏差無微分作用，這樣避免了當(dāng)改變設(shè)定值時對系統(tǒng)產(chǎn)生沖擊?？癸柡头e分，是指對計算出的控制量限幅。 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計算指令；另一種是使用PID向?qū)?，根?jù)向?qū)崾疽徊揭徊酵瓿蒔ID的參數(shù)配置，生成PID指令。無論是哪種方式使用PID指令，都需要建立PID回路表。PID回路表是存儲用于控制回路操作參數(shù)的連續(xù)存儲空間，長度為80字節(jié)。對于使用PID指令向?qū)Ы⒋鎯^(qū)，用戶還需額外分配40字節(jié)的存儲空間，用于指令計算的緩存。 PID回路表Table PID circuit table偏移量數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)格式符號注釋0I雙字/實數(shù)過程變量，~4I雙字/實數(shù)給定值，~8I/O雙字/實數(shù)輸出計算值，~12I雙字/實數(shù)回路增益，正/負(fù)常數(shù)16I雙字/實數(shù)采樣時間，正數(shù)，單位為秒20I雙字/實數(shù)積分時間，正數(shù)，單位為分鐘24I雙字/實數(shù)微分時間，正數(shù)，單位為分鐘28I/O雙字/實數(shù)積分項前值，~32I/O雙字/實數(shù)過程變量前值，~36ContASCIIPIDAPID擴展回路表標(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實數(shù)最大PV振蕩幅度的歸一值，~48I實數(shù)過零的PV滯后的歸一值，~。若DEV/ HYS4，則自動調(diào)諧過程中會出現(xiàn)警告52I實數(shù)初始輸出步長改變的歸一值，~56I實數(shù)看門狗時間，兩個過零間的最大允許時間，60~7200，單位為秒60O實數(shù)AT_KC自動調(diào)諧確定的建議回路增益。64O實數(shù)AT_TI自動調(diào)諧確定的建議積分時間68O實數(shù)AT_TD自動調(diào)諧確定的建議微分時間72O實數(shù)ASTEP自動調(diào)諧確定的歸一輸出步長值76O實數(shù)AHYS自動調(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，回路號為0~7的常數(shù)。當(dāng)使能端有效，則啟動該PID回路運算。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，在程序運行時對回路表進(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)換為實數(shù)再通過對實數(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)換為實數(shù)。⑵. PID指令向?qū)ID指令向?qū)В瑢嵸|(zhì)上是通過向?qū)?，引?dǎo)用戶完成PID回路表的建立及初始化，并自動完成對過程量的歸一化及計算輸出值的轉(zhuǎn)換過程。所以使用上較PID回路指令簡單，但兩者使用的PID控制算法原理上是一致的。又因為采用指令向?qū)Э梢赃M(jìn)行自正定功能，所以本設(shè)計采用此種方法編寫PLC程序。： PID指令塊Figure PID instruction block ，其中Auto_Manual、ManualOutput、HighAlarm、LowAlarm、ModuleErr為可選項。 由向?qū)傻腜ID指令操作數(shù)Table the number of PID instructions generated by the wizard符號變量類型數(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手自動切換ManualOutputIREAL手動模式的輸出值，標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值OutputOINT輸出工程值HighAlarmOBOOL過程量高限報警LowAlarmOBOOL過程量低限報警ModuleErrOBOOL指定位置的模擬量模塊錯誤報警⑶. S7200 PLC的PID回路類型選擇如果不需要積分項，則將積分時間置為無窮大（即INF）。但由于積分項前值MX的存在，積分項的數(shù)值也可能不為零。如果不需要微分項。特別的，如果不需要比例項。 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)控制面板來啟動程序的自整定功能。在同一時間最多可以支持8 個PID 回路同時進(jìn)行自整定功能。PID調(diào)節(jié)控制面板也可以用來手動調(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自整定功能會根據(jù)響應(yīng)類型而計算出最優(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PID 調(diào)節(jié)控制面板，可以用圖形方式監(jiān)視PID回路的運行，另外從面板中還可以啟動、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自動調(diào)諧后，回路表擴展到了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)，以實現(xiàn)對PID參數(shù)的自動調(diào)諧，使PID參數(shù)的整定過程更加簡便。 PID調(diào)節(jié)控制面板也可進(jìn)行手動設(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PID 自整定功能 ●選擇Advanced（高級）按鈕進(jìn)入高級參數(shù)設(shè)定。 回路號 這里你可以選擇需要監(jiān)視或自整定的PID 回路。 ，可以設(shè)定趨勢圖的時基，其中時基以分為單位表示。 ,可以看到趨勢圖中不同的顏色代表不同的值的進(jìn)行趨勢 。 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 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)啟動按鈕運行指示燈系統(tǒng)停止按鈕停止指示燈電機啟動 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頻率參數(shù)溫度上限報警自動模式加頻率溫度下限報警自動模式減頻率通訊指示溫度PID切換系統(tǒng)運行標(biāo)志位 VD42觸摸屏溫度操作 VW24讀取頻率存儲VD30電機頻率VD42觸摸屏溫度操作VD34溫度設(shè)定值VD38溫度PID手動值VD46壓力PID設(shè)定值VD340報警低限VD50壓力手動設(shè)定VD336報警高限VD248微分時間VD244積分時間VD240采樣時間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、手自動切換程序等等。PID子程序主要是對水管壓力信號的采集進(jìn)行數(shù)據(jù)運算，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通信和高速計數(shù)器程序，,程序中MODE=3時設(shè)定端口1選為USS通信方式。BAUD=9600時是設(shè)定波特率為9600。Active=8時設(shè)定變頻器3號工作站。此設(shè)置要與變頻器中的波特率、變頻器工作號等一致。否則通信將失敗，通信成功時。PLC中CPU得電，使得USS通信使能。此程序運行條件是Drive=3,Type=1,Drive要與變頻器號一致，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運算的自動編程，用戶只需在主程序中調(diào)用PID向?qū)傻淖映绦?，就可以完成PID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，然后選擇“指令向?qū)А保又谥噶钕驅(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 選擇PID 回路號Figure select PID loop number第二步：設(shè)定PI