Siemens S7 - 1200 PID-Schließungsprogramm für die Wasserversorgung mit konstantem Druck (TIA Portal Engineering) · Vollständige Reverse-Analyse und Hand-PID - Detail

Schrieben zuvor: Warum diese rückwärtige Analyse es wert ist, dass Sie

Online-Artikel über "Konstant-Druck - Wasserversorgung" lesen, aber die meisten bleiben in "Schematik + ein Screenshot",können Sie nicht direkt kopieren, nach dem Projekt ändern。

Dieses Projekt ist anders - es ist einechtes, vollständiges Quellcode, Variable vollständig chinesisch S7 - 1200 konstanter Druck Wasserversorgung PID geschlossene Schleife-Programm。硬件组态、OB/FB/DB 结构、PID 控制器的每一个中间变量（设定值、反馈值、比例、积分、当前误差、上次误差、死区、上下限……）都清清楚楚。Dieser Artikel zeigt Ihnen die Dokumentation.: Welche PLC verwendet man? Wie funktioniert das PID? Wie verändert sich die Simulation? Wie geht es mit I / O? Wie werden die Parameter definiert?

Nach dem Lesen erhalten Sie eine Reihe vondirekt wiederverwendbaren PID-Steuerungen für die konstante Druckwasserversorgungund eine "Variable Map". Wenn Sie die Wasserversorgung der Gemeinde, die Wasserversorgung des Gebäudes, die Anlage konstant Druck-Wasserversorgung, Kühlung Kreislaufwasser tun möchten, können Sie direkt von diesem Programm lernen.

1. Erklären Sie zunächst die wahre Form des Projekts (Vermeidung der Irreführung durch den Titel)

Diese Art von Arbeit ist am einfachsten heruntergeladen „nicht auf der Platte". Aufgrund der Überprüfung der Dokumente werden die Fakten zuerst klargestellt:

Ein Satz: Dies ist ein Satz vonS7-1200 + TIA Portal der konstanten Druck-Wasserversorgung PID-Projekt, PID Handschrift, Kommentare / Variable voll Chinesisch。Wenn der Titel nur "S7-1200 Wasserversorgungsroutine für konstanten Druck" nicht genau genug ist, so dass dieser Artikel in der wahren Form benannt wird.

2. Hardware und Systemarchitektur (siehe Bild)

2.1 Controller und Signalplatte

• CPU:CPU 1214C DC/DC/DC(6ES7 214 - 1AG40 - 0XB, Firmware V4.1)- - 14 - Punkte-digitaler quantitativer Eingang, 10 - Punkte-digitaler quantitativer Ausgang (Transistor),2 - Analog-Eingänge auf Board (0 - 10 V, 10 Bit)。
• Signalboard SB:SB1232（6ES7 232-4HA30-0XB0）-1 - Analog-Ausgang (12 Bit)Sie werden verwendet, um Frequenzbefehle an den Frequenzumrichter zu senden.
• Projektname:PID闭环运算恒压供水; Originalversion TIA PortalV14 (STEP7 Basic 14.00.01.00)Im Jahr 2018 - 10 wurde das Upgrade auf V15 durchgeführt.

2.2 Instrumenten und Ausführungsstellen vor Ort

Systemarchitekturübersicht：

            压力变送器(4-20mA)
                 │  %IW64
                 ▼
        ┌──────────────────────┐
        │  S7-1200 CPU 1214C    │
        │  OB1 主循环            │
        │   └─调用 FB「PID_1」   │   ← 增量式 PID（SCL 手写）
        │       设定值 - 反馈值   │
        │       → 比例+积分+死区  │
        │       → 限幅[下限,上限] │
        └──────────┬───────────┘
                   │  %QW80 (SB1232 AO)
                   ▼
              变频器(VFD) ──► 水泵电机
                   │
            供水管网压力 ◄── 闭环反馈到压力变送器

Engineering-Keypunkte: Dies ist eine typische "Single-Druck - Sensor + Single / Double-Frequenzumrichter + PID-Geschwindigkeitsregelung„Konstante Wasserversorgungsstruktur. PID-Ausgabe treibt Frequenzumrichter, Frequenzumrichter Pumpe Drehzahl, Drehzahl verändert den Durchfluss, Durchfluss verändert den Druck des Rohrnetzes, Druck Rückmeldung an PID - Bildung geschlossener Schleife.

3. Die Struktur des Programms: OB / FB / DB

3.1 Organisierungsblock OB (Scan-Planung)

3.2 Funktionsblock FB "PID_1" - der wertvollste Teil des Projekts

Die Schnittstellenvariablen von FB "PID_1" vollständig aus der Engineering-Datenbank extrahiert (alle chinesisch benannt)), hier ist die „Teilliste" für die handschriftliche PID-Steuerung:

Schlussfolgerung: Die Variablenbenennung zeigt direkt die Algorithmusform - mit "aktueller Fehler / letzter Fehler" "aktueller Ausgabewert berechnen / letzter Ausgabewert berechnen", ist ein typischerinkrementeller (Geschwindigkeitsform) PID; Die Bewahrung der "Punkte" und der "Dead Zone" "Ober - und Untergrenze" ist die sicherste und rüttelsichtige Schreibmethode auf der industriellen Seite.

3.3 Datenblock DB

• DB1: DerHintergrundblock (Instance DB)Bewahren Sie alle oben genannten statischen Variablen.
• DB2：DatenbankSpeichern Sie Einstellungswerte, Proportions - / Integralparameter, Obergrenzen und Untergrenzen, Dead Zone und andere "Formel / Parameter", um HMI zu ändern und einzurichten.

4. Kernalgorithmus: Handschrift Incremental PID (Variable-by - variable Demontage)

Die folgende Logik stammt von Variablennamen und Strukturen von FB "PID_1" und ist nicht spekulativ. Im Folgenden finden Sie die Standard-inkrementielle PID-Schreibung (SCL-Ideen), die diesen Variablen entsprechen, die Sie einfach in den Blog kopieren können.

4.1 Inkrementelle PID-Formel

误差:        e(k)    = 设定值 - 反馈值          // 当前误差
上次误差:     e(k-1)  = 当前误差(上一周期)        // 上次误差
比例项:      P       = p值 × ( e(k) - e(k-1) )
积分项:      积分     = 积分 + Ki × e(k)          // 积分 累加（消除静差）
增量输出:     Δu(k)   = P + 积分                  // （如需微分可加 Kd 项）
本次输出:     u(k)    = u(k-1) + Δu(k)            // 计算当前输出值 = 计算上次输出值 + 增量

• Dead Zone-Behandlung：IF ABS(e(k)) < PID死区 THEN Δu(k) = 0(die Abweichung ist zu klein, um nicht einzustellen, um häufiges Zittern der Pumpe in der Nähe des Einstellpunkts zu verhindern).
• Amplitude Limitierung：u(k) := LIMIT(PID下限, u(k), PID上限)(Verriegeln Sie den Frequenzbefehl im Bereich von 0 - 100% / 0 - 10 V, um das Gerät zu schützen.)
• Rollen Speicher: Nehmen Siee(k)in „Letzter Fehler",u(k)Speichern Sie den „Letzten Ausgabewert berechnen" für den nächsten Zyklus.

4.2 Warum eine Zunahme und nicht eine Position?

• Inkrement zählt nur "Änderung": Auch wenn der Computer / SPS gelegentlich neu gestartet wird,u(k-1)von der Hintergrund-DB wiederhergestellt, der Ausgang nicht in den vollen Bereich springt,sicherer für die Pumpe。
• Natürliche Limitierung freundlichDie Ausgabe wird in [Untergrenze, Obergrenze] geklemmt, und es wird keine übergroße Übersättigung entstehen, die durch die "Integralsättigung" verursacht wird.
• Vorteile der Handschrift: Transparenter und veränderbarer als die eigene AnweisungPID_Compactvon SiemensTransparenter und besser verändert.- - Du willst Forward-Feed, Pumpen-Schalter und Schlaflogik hinzufügen, alles in deiner Hand.

Mit S7 - 1200PID_CompactProzessobjekt (diese Projekt-Typen - Bibliothek hat auch seine Struktur), geeignet für "nicht wollen, um Ihre eigenen Algorithmen zu schreiben, müssen Sie sich selbst anpassen" Szenario; und das Projekt wählthandschriftliche PIDEs ist für die Lesbarkeit des Unterrichts und der sekundären Entwicklung. Beide Routen sind richtig, je nach Bedarf gewählt.

I / O und Analog-Mapping (Liste der Schlüsseladressen)

Analog-Skalierung (Standardpraxis)：

// 读入:  pressure_raw  := "压力变送器"(%IW64);
// 归一化: norm          := NORM_X(MIN:=0, MAX:=27648, VALUE:=pressure_raw);  // 0..1
// 工程量: 反馈值        := SCALE_X(MIN:=0.0, MAX:=1.0, VALUE:=norm);          // 0.00..1.00 MPa

// 输出:  out_norm := NORM_X(MIN:=0.0, MAX:=100.0, VALUE:=PID输出);            // 0..100%
// 写出:  "变频器"(%QW80) := SCALE_X(MIN:=0, MAX:=27648, VALUE:=out_norm);     // 0..27648

Punkte: Der Analog-Eingang des S7-1200 ist0 - 27648 (5530 - 27648 mit 4 - 20 mA)und der Ausgang 0 - 27648 entspricht 0 - 10 V / 4 - 20 mA. Alle „Mengen" müssen mit der FunktionspaarNORM_X / SCALE_XDiese Funktionspaare werden skalierbar gemacht, sonst passen die Druckwerte und die Frequenzprozentsätze nicht zusammen.

VI. Das Prinzip der Wasserversorgung mit konstantem Druck (Blockdiagramm geschlossener Schleife + Arbeitsfluss)

6.1 Blockdiagramm geschlossener Schleife

  ┌─────────┐   设定值    ┌──────────────┐   PID输出    ┌────────┐   频率    ┌──────┐   流量
  │  HMI    │───────────►│              │────────────► │ 变频  │─────────►│ 水泵 │────┐
  └─────────┘            │  FB「PID_1」  │              │ 器    │          └──────┘    │
                         │ (增量式PID)  │              └────────┘                    │
   反馈值 ◄───────────────│              │◄────────────── 管网压力 ◄─────────────────┘
   └─ 压力变送器(%IW64) ◄─┘  误差=设-反  ┘

6.2 Ein vollständiger Arbeitszyklus (Was in OB1 passiert)

1. Probenahme: Lesen Sie%IW64 → NORM_X/SCALE_X→ „Feedback-Wert" erhalten (eigener Netzdruck). 2.Vergleichung：当前误差 = 设定值 − 反馈值3.Operation: FB "PID_1" Inkrement, kumulative Integration, Hinzufügen von Dead Zone, Grenzen → "PID-Ausgabe / Ausgabe-Steuerungswert" erhalten. 4.Umsetzung：PID输出 → NORM_X/SCALE_X→ Schreiben%QW80Der Frequenzumrichter verändert die Pumpe. 5.Schließung: Wasserverbrauch → Druck fällt → Fehler größer → PID Frequenz erhöht → Durchfluss erhöht → Druck stabilisiert; Wasserverbrauch ist klein → umgekehrt Frequenz reduziert. 6.Scroll: Speichern Sie den Fehler / Ausgabe des aktuellen Zyklus in "Letzte Fehler / Berechnung letzter Ausgabewert" und wechseln Sie zum nächsten Zyklus.

Das ist das Wesen des "Konstanten Drucks".: Nicht die Pumpe mit voller Geschwindigkeit zu halten, sondernden Netzdruck in der Nähe des Einstellwertes zu halten.Automatische Beschleunigung bei Änderung des Wasserverbrauchs. Wasserversorgung gewährleistet und häufiger gearbeitet.im Vergleich zum häufigen direkten StartEs kann auch weicher Stopp und verlängern die Lebensdauer der Pumpe.

VII. Highlights: 7 wiederverwendbare Kampferfahrungen

1. PID Handschrift, Variable vollständig chinesisch: Set-Wert / Feedback-Wert / Proportion / Integral / Fehler / Dead Zone / Oben und Untergrenze auf einen Blick, zweite Entwicklung Null-Schwelle. 2.Inkrementelle PID + Limitierung: Verhinderung von Sättigung der Integration, Verhinderung von Neustart-Sprung, die sicherste für die Pumpe. 3.Dead Zone Design: Beibehaltung der Ausgabe bei Abweichungen kleiner als Dead Zone, um häufige Start / Stopp / Distrackungen der Pumpe in der Nähe des Setpunkts zu vermeiden. 4.Parameter in DB2: Kp, Integral, Obergrenze, Dead Zone sind in den Datenblöcken, HMI direkt ändern, Einstellung ohne Aktionsprogramm. 5.Analog-Vorlaufskala：NORM_X/SCALE_XUmwandelt Kanalwerte in Masse, Druck / Frequenz-Anzeige intuitiv. 6.Dual-Ausgänge reserviert：%QW80 + %QW200Zwei-Wege - Analog, natürliche Unterstützung für die Erweiterung "Ein-Zwei - Drag / Primär-Reserve - Pumpe". 7.Konzentrieren Sie sich minimal auf die StrukturOB1 + FB „PID_1" + DB1 / DB2, ohne redundante Blöcke, kann auch Neuling auf einen Blick verstehen.

8. Wie man PID öffnet, ausführen und konfigurieren kann

1. Software：V14 oder höher(Das Projekt wurde von V14 auf V15 aktualisiert, kann mit V15 / V16 / V17 geöffnet werden, wird automatisch migriert.) 2.Öffnen.: BoT → Öffnen Sie ein Projekt → Wählen SiePID闭环运算恒压供水.ap14。3.Hardware bestätigt: CPU-Auswahl6ES7 214-1AG40-0XB0(oder derselben Serie), SignalplatteSB1232（6ES7 232-4HA30-0XB0）; Wenn Ihr Hardware-Modell anders ist, können Sie nach der Änderung der Produktnummer neu kompilieren. 4.VerkabelungDrucktransmitter 4 - 20 mA mit CPU-Einstellungen AI0 (%IW64); SB1232AO (%QW80) mit Frequenz-Analog - Eingang des Frequenzumrichter. 5.DownloadZuerst die Hardware-Konfiguration, dann OB1 / FB "PID_1 " / DB1 / DB2, PLC RUN. 6.PID-Bereinigung (Vor Ort)：

• Zuerst nehmenPunkt = 0, Toten Bereich ist kleinNur abstimmen.Anteil p-WertVon klein bis groß bis hin zu "Druck nähert sich schnell dem Einstellungswert, aber nicht stark schwankt";
• ZusätzlichPunkteBeseitigung der Steady-State - Abweichung (Druck immer ein wenig höher, um die Integration zu erhöhen);
• 调 PID-Dead ZoneBeseitigung der kleinen Distraction in der Nähe des Setpunkts;
• SchließlichPID-Ober - / Untergrenze(z. B. 0 - 100%), um die Frequenzgrenze zu überschreiten.

7. Erweiterung Zwei: Schließen Sie die Standbypumpe an%QW200Schalten Sie die zweite Pumpe aus, wenn der Druck der Hauptpumpe bei 50 Hz nicht genug ist (Schaltlogik kann in OB1 ein einfacher Vergleich implementiert werden).

Zwei Tipps an den Ingenieur

• Lassen Sie sich nicht durch das Wort „Routine" vernachlässigen: Die PID dieser Routine isthandschriftlich inkrementellDas ist besser zum Lernen und Ändern als viele Projekte, die "PID _ Compact ziehen und fertigstellen" müssen. Sie wollen Forward-Feed, Pumpenwechsel, Ruhezustand, alles in Ihrem eigenen Code.
• Die Simulation muss abgeschnitten werden.: Anfänger am häufigsten treten auf die Grube ist "Lesen ist 0 - 27648 direkt bei Druck verwendet" "Ausgang nicht multipliziert Koeffizienten Umrichter nicht drehen". Sie müssen die Menge mitNORM_X/SCALE_Xausführen.
• Hinweis: 4 - 20 mA Drahtlos: Wenn der Drucktransmitter drahtlos ist, fällt der AI auf < 5530 oder sogar 0, PID wird fälschlicherweise "Druck 0" und die volle Frequenz ausgegeben. Tatsächliche Projekte müssenAbschluss-Erkennung + Ausfall-Frequenz - Begrenzung / Pumpe-StoppSchutz (diese einfache Routine ist nicht enthalten, muss vor dem Online-Auftritt ergänzt werden).

FAQ 10. Häufig gestellte Fragen

Q1: Mit welcher Software kann das S7 - 1200 - Programm für die Wasserversorgung mit konstantem Druck geöffnet werden?A: VerwendenTIA Portal(version V14 und höher verfügbar, automatisch migriert). Dies ist ein TIA-Projekt und kann nicht mit STEP7 v5.x verwendet werden..ap14- Projekt mit dem

Q2: Wie wird die PID der Wasserversorgung mit konstantem Druck gesteuert?A: Drucktransmitter Messnetzdruck (Feedback-Wert), und der Fehler im Vergleich mit dem Einstellwert; FB "PID_1" mit inkrementiellen PID-Berechnung der Steuermenge, durch die analoge Ausgabe an die Frequenzumrichter Pumpe Drehzahl, so dass der Druck konstant in der Nähe des Einstellwertes.Änderung der Wassermenge → automatische Geschwindigkeitsregelung.

F3: Wie kann ich den S7 - 1200 mit einem Drucktransmitter (4 - 20 mA) verbinden?A: Der Sender empfängt den CPU-Eingang (%IW64 in diesem Projekt), der im Programm verwendet wirdNORM_X/SCALE_XZuordnen Sie 5530 - 27648 dem Massendruck (z. B. 0,00 - 1,00 MPa).

Q4: Welches ist PID _ Compact oder Handschrift PID?A:PID_Compactist Siemens eigene Prozessobjekte, mit Selbst-Einstellung, Aufwandsparung;Handschrift PID (wie dieses Projekt FB "PID_1") mehr transparent, anpassbar, gute Lehre。Lernen / Sekundärentwickler PID schreiben und mit PID _ Compact Schritt halten.

Q5: Wie kann ich immer wieder unter Druck geraten?A: Zuerst die Proportion p-Wert (zu groß leicht zu oscillieren, zu wenig zu langsam zu reagieren), dann integrieren, um statische Differenz, schließlich verwendenPID Dead ZoneBeseitigen Sie Distraction in der Nähe des Setpunkts; die Ausgabe sollte begrenzt sein.

Q6: Möchten Sie "Eine Zwei-Zug" Doppelpumpe konstant Druck Wasserversorgung ändern?A: Kann. Dieses Projekt hat eine zweite analoge Ausgabe reserviert.%QW200Wenn der Druck der Hauptpumpe bis 50 Hz noch nicht genug ist, kann die Pumpe in Betrieb genommen werden, und die Schaltlogik wird in OB1 verglichen.

11. Schluss + Ressourcen

Das S7 - 1200 - PID-Projekt für die konstante Druckwasserversorgung ist eine seltene, Variable-Voll - Chinesisch-PID - Handschrift-Transparenzprobe vonSeltene, Variable, vollständig chinesische, PID Handschrift Transparente ProbeEs verwendet inkrementelle PID, um geschlossene Schleife zu machen, mit Dead Zone + Einschränkung der Sicherheit, mit Datenblock-Speicherparameter für die bequeme Einstellung, mit Doppel-Analog - Ausgabe Reservierung Erweiterung, für die Gemeinschaft / Gebäude / Fabrik Konstanten Druck Wasserversorgung, Kühlung Kreislaufwasser, Konstanten Druck-Wasserversorgung Ingenieure sind sehr nützlich.

*.ap14Projektmetadaten +System/PEData.plfinterne Datenbanken), wobei Hardware-Modell, Blockstruktur, FB "PID_1" Schnittstellenvariable und E / A-Adresse direkt extrahiert werden, ohne externe Vermutungen.