【导读】S7-1200系列PLC中PID控制的实现与应用。
概述
在工业自动化领域中，PID控制是一种广泛使用的闭环控制方法。它通过对物理量如温度、压力和流量进行精确控制，实现对生产过程的自动化管理。其原理是设定一个目标值，通过传感器实时测量实际值，再与目标值进行比较，根据差值计算出控制输出，以调节执行机构的动作，从而实现对被控对象的精确控制。
一、PID控制的原理
PID功能是一种闭环控制算法，其P、I和D分别代表比例、积分和微分。这种控制方式能够根据设定的目标值和实际测量值之间的差异，自动调整输出值，从而精确控制被控对象的状态。PID控制可以自动消除各种干扰对控制过程的影响，使系统达到稳定状态。
二、S7-1200的PID控制
S7-1200系列PLC（可编程逻辑控制器）提供了灵活的PID控制功能。虽然理论上没有对PID回路数量的具体限制，但实际应用中推荐不超过16路PID回路以充分利用CPU的工作内存和DB块数量。用户可以手动调试参数，也可以使用自整定功能自动调整参数。STEP7 Basic软件还提供了调试面板，方便用户直观了解控制器及被控对象的状态。
S7-1200的PID控制功能主要依靠循环中断块、PID指令块和工艺对象背景数据块三部分实现。在调用PID指令块时，需要定义其背景数据块，该数据块需要在工艺对象中添加。通过组合使用PID指令块和其对应的工艺对象背景数据块，可以形成完整的PID控制器。
自博途V13软件起，固件为4.0或更高版本的S7-1200可以使用PID_Compact V2.2指令进行PID控制。在V4.0以上版本的S7-1200以及博途V13 SP1以上版本中，虽然可以使用S7-PLCSIM V13 SP1进行PLC程序的仿真，但工艺功能（如高速计数器、运动控制和PID调节）的仿真并不支持。
（表1）展示了不同版本PID_Compact可适用的CPU类型。
（图示）展示了PID_Compact V2.0工艺对象的典型CPU处理时间，具体时间取决于CPU类型。
（图示）说明了PID_Compact V2.0工艺对象背景数据块的存储器要求。
三、模拟量闭环控制系统-PID控制的特点
PID控制不需要被控对象的数学模型，结构简单且易于实现。它使用方便，具有很强的灵活性和适应性，能够满足各种工业自动化控制的需求。
四、使用调试窗口整定PID控制器
使用“运行中自调节”功能可以优化控制器，使其达到最佳调节状态。
通过趋势视图可以当前的闭环控制状态。
用户可以通过手动设置控制器的输出值来测试整个过程。