汉中西门子PLC系列模块一级代理
【SIEMENS】上海庆惜自动化设备有限公司
上海庆惜自动化设备有限公司是西门子的合作伙伴，公司主要从事工业自动化产品的集成,销售各维修。 致力于为您提供在食品、化工、水泥、电力、环保等领域的电气及自动化技术的完整解决方案，包括自动化产品及系统、工程项目执行及管理、主要过程控制领域技术支持，以及的售后服务、培训等。
1、可以在软件中进行自动整定；
2、自动整定的PID参数可能对于系统来说不是好的，就需要手动凭经验来进行整定。P参数过小，达到动态平衡的时间就会太长；P参数过大，就容易产生调。
PID功能块在梯形图（程序）中应当注意的问题：
1、好采用PID向导生成PID功能块；
2、我要说一个简单的也是容易被人忽视的问题，那就是：PID功能块的使能控制只能采用SM0.0或任何1个存储器的常开触点并联该存储器的常闭触点这样的永不断开的触点！
笔者在以前的一个工程调试中就遇到这样的问题：PID功能块有时间动作正常，有时间动作不正常，而且不正常时发现PID功能块都没问题（PID参数正确、使能正确），就是没有输出。后查了好久，突然意识到可能是使能的问题——我在使能端串联了启动/停止控制的保持继电器，我把它改为SM0.0以后，一切正常！
同时也明白了PID功能块有时间动作正常，有时间动作不正常的原因：有时在灌入程序后保持继电器处于动作的状态才不会出现问题，一旦停止了设备就会出现问题——PID功能块使能一旦断开，工作就不会正常！
把这个给大家说说，以免出现同样失误。
下面是PID控制器参数整定的一般方法：
PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。
PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：
一是理论计算整定法。
它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。
二是工程整定方法。
它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。
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但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行PID控制器参数的整定步骤如下：
(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；
(2)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；
(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。
PID参数的设定：是靠经验及工艺的熟悉，参考测量值跟踪与设定值曲线，从而调整PID的大小。
比例I/微分D=2，具体值可根据仪表定，再调整比例带P，P过头，到达稳定的时间长，P太短，会震荡，永远也打不到设定要求。
PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中P.I.D参数经验数据以下可参照：
温度T：P=20~60%，T=180~600s，D=3-180s；
压力P：P=30~70%，T=24~180s；
液位L：P=20~80%，T=60~300s；
流量L：P=40~，T=6~60s。
书上的常用口诀：
参数整定找佳，从小到大顺序查；
先是比例后积分，后再把微分加；
曲线振荡很频繁，比例度盘要放大；
曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳；
曲线偏离回复慢，积分时间往下降；
曲线波动周期长，积分时间再加长；
曲线振荡频率快，先把微分降下来；
动差大来波动慢。微分时间应加长；
理想曲线两个波，前高后低4比1；
一看二调多分析，调节质量不会低。
经过多年的工作经验，我个人认为PID参数的设置的大小，一方面是要根据控制对象的具体情况而定；另一方面是经验。P是解决幅值震荡，P大了会出现幅值震荡的幅度大，但震荡频率小，系统达到稳定时间长；I是解决动作响应的速度快慢的，I大了响应速度慢，反之则快；D是消除静态误差的，一般D设置都比较小，而且对系统影响比较小。对于温度控制系统P在5-10%之间；I在180-240s之间；D在30以下。对于压力控制系统P在30-60%之间；I在30-90s之间；D在30以下。
这里介绍一种经验法。这种方法实质上是一种试凑法，它是在生产实践中结出来的行之有效的方法，并在现场中得到了广泛的应用。
这种方法的基本程序是先根据运行经验，确定一组调节器参数，并将系统投入闭环运行，然后人为地加入阶跃扰动（如改变调节器的给定值），观察被调量或调节器输出的阶跃响应曲线。若认为控制质量不满意，则根据各整定参数对控制过程的影响改变调节器参数。这样反复试验，直到满意为止。
经验法简单可靠，但需要有一定现场运行经验，整定时易带有主观片面性。当采用PID调节器时，有多个整定参数，反复试凑的次数增多，不易得到佳整定参数。
下面以PID调节器为例，具体说明经验法的整定步骤：
A.让调节器参数积分系数S0=0，实际微分系数k=0，控制系统投入闭环运行，由小到大改变比例系数S1，让扰动信号作阶跃变化，观察控制过程，直到获得满意的控制过程为止。
B.取比例系数S1为当前的值乘以0.83，由小到大增加积分系数S0，同样让扰动信号作阶跃变化，直至求得满意的控制过程。
C.积分系数S0保持不变，改变比例系数S1，观察控制过程有无改善，如有改善则继续调整，直到满意为止。否则，将原比例系数S1增大一些，再调整积分系数S0，力求改善控制过程。如此反复试凑，直到找到满意的比例系数S1和积分系数S0为止。
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D.引入适当的实际微分系数k和实际微分时间TD，此时可适当增大比例系数S1和积分系数S0。和前述步骤相同，微分时间的整定也需反复调整，直到控制过程满意为止。
PID参数是根据控制对象的惯量来确定的。大惯量如：大烘房的温度控制，一般P可在10以上，I=3-10，D=1左右。小惯量如：一个小电机带一台水泵进行压力闭环控制，一般只用PI控制。P=1-10，I=0.1-1，D=0，这些要在现场调试时进行修正的。
PID控制说明：
在工程实际中，应用为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术。
当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，适合用PID控制技术。
PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
比例（P）控制：比例控制是一种简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。
积分（I）控制：在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
微分（D）控制：在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后组件，具有抑制误差的作用，其变化是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。
这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。
SIMATICS7-400 PNH系统可以根据具体应用需求量身定制：性能可扩展、的冗余度可灵活组态，安全功能易于集成。集成PROFINET接口，可冗余连接I/O设备，或者通过PROFIBUS连接I/O设备，实现工厂级通信。无论何种应用，使用SIMATIC S7-400 PNH，均可在熟悉的STEP7 工程环境中，进行便捷而有效的编程和组态。
■ 避免控制器故障引起的停机。主要用于生产、能源、供水系统、机场助航照明、编组站系统等领域。
■ 避免因工厂故障造成数据丢失而导致的高昂重启成本。主要用于行李处理、高架仓库、跟踪和追溯等领域。
■ 在工厂或机器停机时保护工厂、工件和材料。主要用于炉子、半导体、船舶等领域。
■ 无和维修人员亦能保障正常运行。主要用于污水处理厂、隧道、船闸、楼宇系统等领域。
简单、高效的工程组态
与在标准系统中一样，SIMATIC S7-400H 可以使用所有 STEP 7 编程语言进行编程。可以很容易的把程序从标准系统迁移到冗余系统中，反之亦然。当加载程序时，它会自动传送到两个冗余控制器中。使用 STEP 7，可以对特定冗余功能和配置进行参数设置。
的诊断和模块更换优势
■ 利用集成的自我诊断功能，系统可以提前检测故障和发送信号，避免故障对生产过程产生影响。这样可以有针对性地替换故障组件，加快维修进程。
■ 可以在系统运行过程中对所有组件进行热插拔。更换一个 CPU 后，当前的所有程序和数据可以自动重新装载。
■ 即使在系统运行过程中，也可以修改程序（例如，程序块的修改和重新装载），更改配置（例如，增加或删减 DP从站或模块）以及改变 CPU 的内存分配。
根据统计数字表明，所有自动化组件（无论是机械式、机电式，还是电子式）都会出现故障。因此，工厂维护和工厂改造也就必不缺少。在实际应用中，期待百分之百的可用性是不现实的。
通过西门子 SIMATIC S7-400H，能够限度地降低生产故障机率，化生产率。
SIMATIC S7-400H 具有以下功能：
■ 出现故障时，能够无扰切换
■ 集成故障检测功能；提前检测故障，避免影响生产过程
■ 在线维护，即可在工厂运行期间，更换故障组件
■ 组态更改，即可在工厂运行期间，进行工厂扩容
■ 自动事件同步
■ 高可用性通信
■ 冗余连接I/O 设备
S7-400 PNH CPU的同步模块分为两种，一种用于长10m 的 FOC patch 光纤，另一种用于长10km 的单模全双工 LC/LC 光纤（9/125 μ）。
冗余系统的同步光纤分为1m、2m、10m 和10km 四种。同步速率达到400Mbps。
DP总线通讯功能概述
S7-300/400与SINAMICS S120 之间通过DP总线可进行周期性及非周期性数据通讯。使用标准S7功能块SFC14/SFC15，S7-300/400PLC通过PROFIBUS周期性通讯方式可将控制字1(CTW1)和主设定值(NSETP_B)发送至驱动器；使用标准S7功能块SFC58 / SFC59，可以实现非周期性数据交换，读取或写入驱动器的参数。
二、S7-300/400与S120装置的连接
三、驱动器站地址设置
1. 驱动装置的PROFIBUS通讯地址设置有两种方法：
(1) 通过CU控制单元上的拨码开关实现地址设置，有效地址值为：1…126,本例中地址设置见下图。
注意：通过拨码开关改变地址时应断掉变频器电源
(2) 在拨码开关全部拨到OFF或ON状态时可以利用参数P918设置地址,否则
P918参数中设置的地址是无效的。
驱动装置的PROFIBUS 通讯波特率默认为：1.5Mbps
2. 在S7-300/400的硬件组态中设定的驱动装置站地址应与驱动装置的站地址一致。
图.1
四、通讯报文设置
对于不同的驱动装置只有特定的报文结构能被选用，详细描述请参考：SINAMICS_S120_Commissioning_Manual。表1为常用报文。
表1.
报文格式999为用户自定义报文，当用户选择此报文格式时，电机的起、停控制位等需自己做关联。此时必须将PLC控制请求置1（P854=1）。
注意：用户可在S7-300/400硬件配置时根据需要配置报文结构，配置结束后进行
编译保存；之后打开Starter，核对报文结构是否一致，若不一致需在Starter
中打开“configuration”做调整后点击“Transfer to HW config”按钮。
图.2
DC/AC 驱动装置报文设定
图.3
五、用DP总线对电机起、停及速度控制
S7-300/400PLC通过PROFIBUS周期性通讯方式将控制字1(CTW1)和主设定值(NSETP_B)发送至驱动器。
(1) 控制字中Bit0做电机的起、停控制。
(2) 主设定值为速度设定值，频率设定值和实际值要经过标准化，使得4000H(十六进制)对应于，发送的频率(值)为7FFFH(200%)。可以在P2000中修改参考频率(缺省值为50Hz)。
(3) 组态的报文结构 PZD=2或自由报文999时，在S7-300/400 中可用“MOVE”指令进行数据传送；当组态的报文结构 PZD〉2，在S7-300/400中需调用SFC14和SFC15系统功能块。
? SFC14(“DPRD_DAT”)用于读Profibus 从站的过程数据
? SFC15(“DPWR_DAT”)用于将过程数据写入Profibus 从站
例子：SERVO_02 ”控制字、主设定值的发送及状态字、实际频率的读取程序
(1) 控制驱动器运行：
通过先发送控制字(STW1)047E然后发送047F来启动驱动器，该数据控制字在DB10.DBW8(见图4)中，主设定值在DB10.DBD10中设定，运行信号为M1.0。这些值均通过变量表VAT_2设定及监控。控制程序见图3。
（2）停止驱动器：
应发送控制字047E至驱动器。
（3）读取驱动器状态字及频率实际值：
PLC接收状态字1(ZSW1)，存放在DB10.DBW0中；接收驱动器传来的频率实际值，存放在DB10.DBD2中。
图3. 控制程序
图4. DB10
六、驱动器参数的读取及写入
1.扩展PROFIBUS DP功能(DPV1)
非周期性数据传送模式允许：
? 交换大量的用户数据（多240 bytes)
? 用DPV1的功能 READ 和 WRITE可以实现非周期性数据交换。传输数
据块的内容应遵照 PROFIdrive参数通道(DPV1)数据集DS47（非周期参
数通道结构）。
2. 参数请求及参数应答的结构
参数请求包括三部分：请求标题、参数地址及参数值。
表2.参数请求格式
表3.参数应答格式
表4.参数请求及应答描述
表5.在DPV1参数应答中的错误值描述
3. S7-300/400PLC通过PROFIBUS非周期性通讯方式读取驱动器参数。
请注意：PLC读取驱动器参数时必须使用两个功能块SFC58 / SFC59 (程序参见图5)
举例如下：
(1) 使用标志位M10.0及功能SFC58块将写请求(数据集RECORD DB1) (图6)发送至驱动器。
将M10.0设定为数值1启动写请求，当写请求完成后必须将该请求置0，结束该请求。MW108 (RET_VAL)显示错误代码，用于表示功能处理时发生的错误。有关错误的描述参见“系统功能/功能块帮助”。
(2) 之后，使用标志位M10.1及功能SFC59块将读请求发送至驱动器，驱动器返回参数值响应(响应块DB2) (参见图7) 。
将M10.1设定为数值1启动读请求，当读请求完成后必须将该请求置0，结束该请求。MW110 (RET_VAL) 显示包括错误代码。
用于表示功能处理时发生的错误。有关错误的描述参见“系统功能/功能块帮助”。
图5. 读取驱动器参数程序
图6. “写”请求数据块DB1
图7. 驱动器返回参数值数据块DB2
4. S7-300/400PLC通过PROFIBUS非周期性通讯方式写入驱动器参数P1217。
举例如下：
PLC写参数时只需使用SFC58，在本项目的Network 3中发送写请求DB1 (参见图9) 到驱动器； PLC读“写参数”响应时需使用SFC59，在本项目中读取驱动器返回的参数值数据块为DB2 (参见图10) 。程序参见图8。
(1) 将M10.0设定为数值1启动写请求，当写请求完成后必须将该请求置0，结束该请求。MW108 (RET_VAL)显示错误代码，用于表示功能处理时发生的错误。有关所有错误的描述参见“系统功能/功能块帮助”。
(2) 将M10.1设定为数值1启动读请求，当读请求完成后必须将该请求置0，结束该请求。MW110 (RET_VAL) 显示包括错误代码。
用于表示功能处理时发生的错误。有关错误的描述参见“系统功能/功能块帮助”。
图8. 写入驱动器参数程序
图9. 写请求DB1
图10. 驱动器返回的数据块DB2
SIMATIC S7-400 系列的工业以太网 CP 模块在硬件接口和通信功能(包含数量框架)等方面有所不同。
下表列出了它们之间的区别：
15368142_IE_CP_S7400_e.pdf (13,0 KB)
有移植文档描述了关于使用 CP443-1 (6GK7 443-1EX30-0XE0) 或 CP443-1 Advanced (6GK7 443-1GX30-0XE0) 替换早期模块需要注意的事项，参考ID: 34894744.
描述标准区别:
ISO 传输协议:
ISO 传输连接用于在 S7 站之间的数据交换和与 PC 站、S5 站及第三方系统之间的通讯。
ISO 传输连接属性：
ISO-on-TCP 协议:
ISO-on-TCP 连接用于 S7 站之间的数据交换和 与PC 站、S5 站及第三方系统之间的通讯。
ISO-on-TCP 连接属性：
TCP 协议:
站间的数据交换(包括第三方站)通过 TCP 连接组态实现。
TCP 连接属性：
UDP 协议:
两站间的数据交换通过 UDP 连接组态实现。
UDP 连接属性：
S7 通信:
S7 站间与PC 站的数据交换通过组态 S7 连接实现。
S7 连接属性：
IT 通信:
IP 访问保护 (IP-ACL):
IP 访问保护功能允许用户限制本地 S7 站的 CP 与 IP 地址的通信方进行通信。
IP 配置:
用户可以组态分配 CP 的 IP地址、子网掩码及网关地址的路径和过程。此外，通信连接的配置既可以通过STEP7 也可以在用户程序中通过功能块 （FB55: IP_CONFIG）。
注意: 不适用于 S7 连接。
PG/OP 通信:
通过进行工业以太网，用STEP7 对S7站点组态和编程。编程设备连接到以太网。
SNMP （简单网络管理协议）
SNMP 代理:
CP 支持 SNMP 版本 1 的数据查询功能。这里，根据标准MIB II, LLDP MIB, 自动化系统 MIB 和 MRP 监控 MIB，它提供了特定MIB对象的内容。
当安全被使能时，CP443-1GX30 支持SNMPv3，可用于网络分析信息的安全传输。
PROFINET:
PROFINET 是 PROFIBUS 用户组织 (PNO) 使用的一种标准，它定义了 不同厂商的产品相互的通信和工程模型。
1. PROFINET IO
一个 PROFINET IO 系统具有下列设备的分布式配置：
一个 I device 也可以作为一个共享设备。
Shared device:
一个共享设备是一个把它的数据分配到多个 IO 控制器可用的 IO 设备。
2. PROFINET CBA:
PROFINET CBA 系统由各种不同的自动化组件组成。一个组件包含所有的机械，电子和 IT 变量。组件可以使用标准程序设计工具生成。 PROFINET 组件描述 (PCD) 文件由 XML 格式创建。规划工具载入组件描述并许可建立单独组件间的本地连接以创建整个项目。
适用于 S7 H 系统:
模块可以作为通信伙伴在容错系统 (H 系统) 中使用。模块建立 S7 冗余的连接。这些连接带有更严格的时间监控机制。如果通信出现问题，数据交换将自动切换到并行的连接上。
时钟同步:
通过工业以太网进行时钟同步可以按下列的过程配置：
对生产设备的远程诊断和远程维护已经成为当前自动化技术中一部分。尤其对于那些错误容易诊断且容易排除的情况，派一个服务工程师到现场解决，既增加工程师的工作负荷。又花费时间，而且相应的费用也增加。为了缩短故障的诊断与恢复时间，提高有经验的高级工程师工作效率，那么远程诊断与编程就是的部分。通过下面的方法，可以在移动的情况下对PLC站进行编程与调试。
1．系统结构
图1:系统结构
2．硬件需求
1）PC/PG 编程器
2） 3G Modem(沃3G、天翼3G、移动3G都可以。通过USB接口连接到编程器)
3) Linksys 路由器
4) ADSL宽带Modem
5）CPU317-2PN/DP （6ES7 317-2EJ10-0AB0）
3．软件需求
1) 编程软件 Step7 V5.4
