本文主讲在s7-200SMART plc中PID的自整定功能和调试面板。
一、PID自整定说明
在新的S7-200SMART CPU支持PID自整定功能，在STEP 7-Micro/WIN SMART编程软件中也添加了PID调节控制面板。用户可以使用用户程序或PID调节控制面板来启动自整定功能。在同一时间最多可以有8个PID回路同时进行自整定。PID调节控制面板也可以用来手动调试老版本的（不支持PID自整定）CPU的PID控制回路。用户可以根据工艺要求为调节回路选择快速响应、中速响应、慢速响应或极慢速响应。PID自整定会根据响应类型而计算出最优化的比例、积分、微分值，并可应用到控制中。
二、PID调节控制面板
STEP 7-Micro/WIN SMART中提供了一个PID控制面板，可以用图形方式监视PID回路的运行，另外从面板中还可以启动、停止自整定功能。
图1. PID调节控制面板
在图1中：
a、当前设定值指示，显示当前使用的设定值；b、过程值指示，显示过程变量的值；c、当前的输出值指示，显示当前的输出值；d、可显示过程值、设定值及输出值的PID趋势图
图2. 图形显示区
图2中：
A、过程变量和设定值的取值范围及刻度
B、PID输出的取值范围及刻度
C、实际PC时间
D、以不同颜色表示的设定值、过程变量及输出的趋势图
e、调节参数，这里你可以：
选择PID参数的显示：当前参数、推荐参数或手动输入值
在手动调节模式下，可改变PID参数，并按更新PLC按钮来更新PLC中的参数
启动PID自整定功能
选择高级选项按钮进入高级参数设定
f、当前采样时间，指示当前使用的采样时间 ；g、时间选项设定，这里你可以设定趋势图的时基，时基以秒为单位；h、当前的PID回路号，这里你可以选择需要监视或自整定的PID回路；i、关闭PID调节面板
注意：要使用PID调节控制面板，PID编程必须使用PID向导完成。
三、PID自整定步骤
第一步：在PID向导中完成PID功能配置（要想使用PID自整定功能，PID编程必须用PID向导来完成）。
第二步：打开PID调节控制面板，设置PID回路调节参数；在Micro/WIN SMART在线的情况下，从主菜单工具中点击“PID控制面板”工具，进入PID调节控制面板中。在PID调节面板的h.区查看已选择的PID回路号，在e.区启动手动调节，调节PID参数并点击更新，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。
注意：为了使PID自整定顺利进行，应当做到：
使PID调节器基本稳定，输出、反馈变化平缓，并且使反馈比较接近给定
设置合适的给定值，使PID调节器的输出远离趋势图的上、下坐标轴，以免PID自整定开始后输出值的变化范围受限制
第三步：在e.区点击高级选项按钮，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。
图3. 设置PID自整定高级选项
在此允许你设定下列参数：
a、你可以选中复选框，让自整定来自动计算滞后值和偏值（对于一般的PID系统，建议使用自动选择）；
b、滞后：滞后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。
c、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。
d、初始输出步：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。
e、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。
f、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、中、慢、非常慢
快：可能产生超调，属于欠阻尼响应
中：在产生超调的边缘，属于临界阻尼响应
慢：不会产生任何超调，属于过阻尼响应
非常慢：不会产生任何超调，属于严重过阻尼响应
注意：用户在这里指定需要达到的系统控制效果，而不是对系统本身响应快慢的判断。
g、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e.区内的启动按钮启动PID自整定功能，这时按钮变为停止。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e.区。当按钮再次变为启动时，表示系统已经完成了PID自整定。
注意：要使用自整定功能，必须保证PID回路处于自动模式。开始自整定后，给定值不能再改变。
第五步：如果用户想将PID自整定的参数应用到当前PLC中，则只需点击更新PLC。
注意：完成PID调整后，最好下载一次整个项目（包括数据块），使新参数保存到CPU的EEPROM中。
四、PID自整定失败的原因
1、PID输出在最大值与最小值之间振荡（曲线接触到坐标轴）
PID响应曲线图
解决方法：降低PID初始输出步长值
2、经过一段时间后，PID自整定面板显示如下信息：“ 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。并检查看门狗时间的值，将其适当增大。
