西门子PLC模块授权总经销商 6ES7523-1BL00-0AA0 S7-1500 数字输入/输出模块
6ES7523-1BL00-0AA0
SIMATIC S7-1500 数字输入/输出模块， DI16x 24V DC BA， 16 条通道，每组 16 条，输入延时，典型 3.2ms 输入端类型 3(IEC 61131)， D DC/0.5A BA； 16 通道分成组，每组8； 4A 每组； 模块支持 安全 断开负载组 至 SIL2 根据 ENIEC 62061:2021 和 Category 2 /PL c 根据 EN ISO 13849-1:2015。 供货范围内包含 直插式前连接器
对错误的响应 PID_3Step 需要预设置，以便在发生错误时，控制器在大多数情况下均可保持激活状态。如果在控制器模式下频繁发生错误，则该默认响应会对控制响应产生**影响。这种情况下，检查 Errorbits 参数并消除错误原因。 注意您的系统可能已损坏。 如果在出现错误时输出“错误未决时的当前值”或“错误未决时的替代输出值”，则 PID_3Step 将保持自动模式，即使已超出过程值的限值。这可能损坏您的系统。 必须组态受控系统在出现错误时如何作出响应以避免系统损坏。PID_3Step 会在出现错误时生成可编程的输出值： • 当前值 PID_3Step 关闭，且不再修改执行器位置。 •发生错误时（错误未决时）的当前值 PID_3Step 的控制器功能被关闭，并且执行器的位置不再发生变化。如果在自动模式下发生以下错误，则只要这些错误不再处于未决状态，PID_3Step 便会返 回到自动模式。 –0002h：Input_PER 参数的值无效。 – 0200h：Input 参数的值无效。 – 0400h：输出值计算失败。 –1000h：Setpoint 参数的值无效。 – 2000h：Feedback_PER 参数的值无效。 –4000h：Feedback 参数的值无效。 – 8000h：数字位置反馈期间出错。 – 20000h：变量 SavePosition的值无效。 如果发生一个或多个下列错误，则 PID_3Step 停留在 自动模式下： – 0001h：参数 Input超出了过程值限值的范围。 – 0800h：采样时间错误 – 40000h：Disturbance 参数的值无效。如果在手动模式下发生错误，则 PID_3Step 仍保持在手动模式下。 如果在调节或转换时间测量期间发生错误，PID_3Step将切换到启动调节或转换时间测量 时的模式。只有发生以下错误时不会中止调节： – 0020h：**调节期间不允许预调节。 • 替代输出值PID_3Step 将执行器移动到替代输出值位置，然后关闭。 • 错误未决时的替代输出值 PID_3Step将执行器移动到替代输出值位置。达到替代输出值时，PID_3Step 的响应与处 理“错误未决时的当前值”的方式相同。输入百分数形式的替代输出值。 使用不提供模拟位置反馈（Config.OutputPerOn = FALSE 和Config.FeedbackOn = FALSE）的 Output_UP 和 Output_DN 时，只能组态替代输出值 0% 和****。为了到达上端或下端停止 位，执行器沿相应的方向移动。如果存在停止位 (Config.ActuatorEndStopOn =TRUE)， Output_UP 和 Output_DN 使用 Actuator_H = TRUE 或 Actuator_L =TRUE 复位。如果不存在停 103 使用 PID_3Step 6.2 PID_3Step V2 PID 控制 功能手册,11/2022, A5E35300232-AF 止位信号 (Config.ActuatorEndStopOn = FALSE)，则Output_UP 和 Output_DN 将在 Config.VirtualActuatorLimit *Retain.TransitTime/100 的行程时间过后复位。 使用 Output_PER或模拟位置反馈（Config.OutputPerOn = TRUE 或 Config.FeedbackOn =TRUE）时，可以组态输出值限值内的任何替代输出值。 标定位置反馈 如果已在基本设置中组态使用Feedback_PER，则需要将模拟量输入值转换为百分数形式。 当 前组态将显示在“Feedback”画面中。 使用上下限值对来标定Feedback_PER。 1. 在“下端停止位”和“下限”输入框中输入一对下限值。 2.在“上端停止位”和“上限”输入框中输入一对上限值。 “下端停止位”必须小于“上端停止位”；“下限”必须小于“上限”。“上端停止位”和“下端停止位”的有效值取决于： • 无 Feedback、Feedback、Feedback_PER •Output（模拟量）、Output（数字量） Output Feedback 下端停止位 上端停止位 Output（数字量） 无Feedback 无法设置 (0.0%) 无法设置 (100.0%) Output（数字量） Feedback -100.0% 或0.0% 0.0% 或 +100.0% Output（数字量） Feedback_PER -100.0% 或 0.0% 0.0% 或+100.0% Output（模拟量） 无 Feedback 无法设置 (0.0%) 无法设置 (100.0%)Output（模拟量） Feedback -100.0% 或 0.0% 0.0% 或 +100.0% Output（模拟量）Feedback_PER -100.0% 或 0.0% 0.0% 或 +100.0% 限制输出值 在测量转换时间期间且模式 = 10时，输出值才能高于上限或低于下限。在所有其它模式下输 出值都会被限制为这些值。在“输出值上限”和“输出值下限”输入框中，键入输出值的**限值。输出值的限值必须位于“下 端停止位”和“上端停止位”范围内。 如果无Feedback 可用并且置位了 Output（数字量），则不可限制输出值。Output_UP 和 Output_DN 将在Actuator_H = TRUE 或 Actuator_L = TRUE 时复位。如果不存在停止位信号， 则 Output_UP 和Output_DN 将在 150% 的电机执行时间的行程时间过后复位。 默认值 150% 可以通过变量Config.VirtualActuatorLimit 进行调整。自 PID_3Step 版本 2.3 起，可以通过Config.VirtualActuatorLimit = 0.0 取消激活行程时间的监视和限制。 6.2.1.4 **设置 V2在“过程值监视”(Process value monitoring) 组态窗口中，组态过程值的警告上限和下限。如果在运行期间超出或低于某一警告限值，则将在 PID_3Step 指令的以下参数中显示一条警告： • 输出参数InputWarning_H，前提是超出警告上限 • 输出参数 InputWarning_L，前提是低于警告下限警告限值必须处于过程值的限值范围内。 104 PID 控制 功能手册, 11/2022, A5E35300232-AF 使用PID_3Step 6.2 PID_3Step V2 如果未输入警告限值，将使用过程值的上限和下限。 示例 过程值上限 = 98°C；警告上限 = 90° C 警告下限 = 10° C；过程值下限 = 0° C PID_3Step 将按如下方式响应： 过程值InputWarning_H InputWarning_L ErrorBits 工作模式 > 98° C TRUE FALSE0001h 按照组态 ≤ 98° C 且 > 90° C TRUE FALSE 0000h 自动模式 ≤ 90° C 且 ≥10° C FALSE FALSE 0000h 自动模式 < 10° C 且 ≥ 0° C FALSE TRUE 0000h自动模式 < 0° C FALSE TRUE 0001h 按照组态 在执行器设置中，您可以组态超出过程值上限或下限时PID_3Step 的响应。 PID 参数显示在“PID 参数”(PID Parameters) 组态窗口中。在控制器调节期间将调整PID 参数以 适应受控系统。用户不必手动输入 PID 参数。 说明 当前激活的 PID 参数位于 Retain.CtrlParams结构中。 请仅在“未激活”在线模式下更改当前激活的 PID 参数，以防 PID 控制器出现故障。如果要在线更改“自动模式”下或“手动模式”下的 PID 参数，更改 CtrlParamsBackUp 结构中的 PID 参数并执行针对Retain.CtrlParams 结构的更改，具体方式如下： • PID_3Step V1：应用带有Config.LoadBackUp = TRUE 的更改 • PID_3Step V2：应用带有 LoadBackUp = TRUE的更改 在线更改“自动模式”下的 PID 参数将导致输出值跳变。 PID 算法根据以下等式工作： Δ y = Kp · s · (w- x) + (c · w - x) [ (b · w - x) + 1 TI · s TD · s a · TD · s + 1 ]Δy PID 算法的输出值 Kp 比例增益 s 拉普拉斯运算符 b 比例作用权重 w 设定值 x 过程值 TI 积分时间 a微分延迟系数（微分延迟 T1 = a × TD） TD 微分作用时间 c 微分作用权重 105 使用 PID_3Step 6.2PID_3Step V2 PID 控制 功能手册, 11/2022, A5E35300232-AF 下图说明了集成到 PID算法中的参数： F E . 3 7L )DF7W 'HDGB% ' , '7 $QWL:LQGXS 6FDOHG,QSXW[6HWSRLQWZ ˂\ 所有 PID 参数均具有保持性。如果手动输入 PID 参数，则必须完整下载 PID_3Step。将工艺对象下载到设备 (页 42) 比例增益 该值用于指定控制器的比例增益。PID_3Step 不使用负比例增益。在“基本设置> 控制器类 型”下，控制逻辑会反转。 积分时间 积分时间用于确定积分作用的时间特性。积分时间 = 0.0时，将禁用积分作用。当积分作用时 间在“自动模式”下通过在线方式由不同值变为 0.0，则**先前的积分操作且输出值跳跃。 微分作用时间微分作用时间用于确定微分作用的时间特性。微分作用时间 = 0.0 时，将禁用微分作用。 微分延迟系数微分延迟系数用于延迟微分作用的生效。 微分延迟 = 微分作用时间 × 微分延迟系数 •0.0：微分作用仅在一个周期内有效，因此几乎不产生影响。 • 0.5：此值经实践证明对于具有一个优先时间常量的受控系统非常有用。 •> 1.0：系数越大，微分作用的生效时间延迟越久。 比例作用权重 比例作用随着设定值的变化而减弱。 106 PID 控制功能手册, 11/2022, A5E35300232-AF 使用 PID_3Step 6.2 PID_3Step V2 允许使用0.0 到 1.0 之间的值。 • 1.0：应对设定值变化的比例作用完全有效 • 0.0：应对设定值变化的比例作用无效当过程值变化时，比例作用始终完全有效。 微分作用权重 微分作用随着设定值的变化而减弱。 允许使用 0.0 到 1.0 之间的值。 •1.0：设定值变化时微分作用完全有效 • 0.0：设定值变化时微分作用不生效 当过程值变化时，微分作用始终完全有效。 PID算法采样时间 受控系统需要一定的时间来对输出值的变化做出响应。因此，建议不要在每次循环中都计算输 出值。PID算法的采样时间是两次计算输出值之间的时间。该时间在调节期间进行计算，并舍 入为 PID_3Step 采样时间的倍数。PID_3Step的所有其它功能在每次调用时均执行。 死区宽度 死区可抑制控制器处于稳态的噪声分量。死区宽度指定死区的大小。如果死区宽度为 0.0，则死区关闭。 如果将不等于 1.0 的值组态为比例作用权重或微分作用权重，则即使在死区内，设定值的变化 也会影响输出值。无论权重如何，死区内的过程值变化都不会影响输出值。 6.2.2 调试 PID_3Step V2 6.2.2.1 预调节 V2预调节可确定对输出值脉冲的过程响应，并搜索拐点。 根据受控系统的*大斜率与死时间计 算已调节的 PID 参数。可在执行预调节和**调节时获得** PID 参数。 过程值越稳定，PID 参数就越容易计算，结果的精度也会越高。只要过程值的上升速率明显高 于噪声，就可以容忍过程值的噪声。 *可能的情况是处于工作模式“未激活”和“手动模式”下。 重新计算前会备份PID 参数。 预调节期间冻结设定值。 107 使用 PID_3Step 6.2 PID_3Step V2 PID 控制 功能手册,11/2022, A5E35300232-AF 要求 • 已在循环中断 OB 中调用 PID_3Step 指令。 •ManualEnable = FALSE • Reset = FALSE • 已对电机转换时间进行了组态或测量。 •PID_3Step 处于下列模式之一： “未激活”、“手动模式”或“自动模式”。 •设定值和过程值均处于组态的限值范围内（请参见“过程值设置”组态）。 步骤 要执行预调节，请按下列步骤操作： 1.在项目树中双击“PID_3Step > 调试”(PID_3Step > Commissioning) 条目。 2.在“调节”(Tuning) 工作区的“调节模式”(Tuning mode) 下拉列表中选择条目“预调 节”(Pretuning)。3. 单击“Start”图标。 – 将建立在线连接。 – 将启动值记录操作。 – 将启动预调节功能。 – “状态”(Status)字段显示当前步骤和所发生的所有错误。进度条指示当前步骤的进度。 说明 当进度条达到 ****以及控制器调节功能看似受阻时，请单击“Stop”图标。检查工艺对 象的组态，必要时请重新启动控制器调节功能。 结果如果执行预调节时未产生错误消息，则 PID 参数已调节完毕。PID_3Step 将切换到自动模式并使用已调节的参数。在电源关闭以及重启 CPU 期间，已调节的 PID 参数保持不变。 如果无法实现预调节，PID_3Step将根据已组态的响应对错误作出反应。 6.2.2.2 **调节 V2**调节将使过程值出现恒定受限的振荡。将根据此振荡的幅度和频率为操作点调节 PID 参 数。所有 PID 参数都根据结果重新计算。**调节得出的 PID 参数通常比预调节得出的 PID 参 数具有更好的主控和扰动特性。 可在执行预调节和**调节时获得** PID参数。 PID_3Step 将自动尝试生成大于过程值噪声的振荡。 过程值的稳定性对**调节的影响非常 小。 重新计算前会备份 PID参数。 **调节期间冻结设定值。过程值 InputWarning_H InputWarning_L ErrorBits ≤ 90° C且 ≥ 10° C FALSE FALSE 0000h < 10° C 且 ≥ 0° C FALSE TRUE 0000h< 0° C FALSE TRUE 0001h 可以在输出设置中组态超出过程值上限或下限时 PID_Temp 的响应。7.2.4.2 PWM 限值 PID 输出值 PidOutputSum 在标定后通过脉宽调制转换成脉冲串在OutputHeat_PWM 或 OutputCool_PWM 输出参数中输出。 “PID 算法的采样时间”是两次计算 PID输出值之间的时间。该采样时间用作脉宽调制的时间。 加热期间，在“加热的 PID 算法采样时间”内始终会计算 PID 输出值。制冷期间的 PID 输出值计算取决于在“基本设置 > 输出”(Basic settings > Output)中选择的制冷 类型： • 如果使用制冷系数，则“加热的 PID 算法采样时间”适用。 • 如果使用 PID 参数切换，则“制冷的PID 算法采样时间”适用。 在预调节或**调节期间确定加热或制冷的 PID 算法采样时间。如果手动设置 PID 参数，则还需要组态加热或制冷的 PID 算法采样时间。 在 PID_Temp 采样时间内输出 OutputHeat_PWM 和OutputCool_PWM。PID_Temp 采样时间等 于调用 OB 的周期时间。 脉冲宽度与 PID 输出值成比例并始终为PID_Temp 采样时间的整数倍。 OutputHeat_PWM 的示例 WPV 2XWSXW+HDWB3:03LG2XWSXW6XP 758( )$/6( WPV ① PID_Temp 采样时间 ② 加热的 PID 算法采样时间 ③脉冲持续时间 ④ 中断时间 138 PID 控制 功能手册, 11/2022, A5E35300232-AF 使用 PID_Temp7.2 组态 PID_Temp 可以分别为加热和制冷设置“*短开启时间”和“*短关闭时间”，这两个时间将舍入为 PID_Temp采样时间的整数倍。 脉冲或中断时间永远不会小于*短开关时间。在下一个周期中累加和补偿由此引起的误差。 OutputHeat_PWM的示例 PID_Temp 采样时间（等于调用 OB 的周期时间）= 100 ms PID 算法采样时间（等于持续时间）= 1000ms *短开启时间 = 200 ms PID 输出值 PidOutputSum 总计为 15% 并保持不变。PID_Temp可输出的*短脉冲为 20%。在 第一个周期内不输出脉冲。在第二个周期内，将第一个周期内未输出的脉冲累加到第二个周期 的脉冲。 WPVWPV 2XWSXW+HDWB3:0 3LG2XWSXW6XP 758( )$/6( ① PID_Temp 采样时间 ② 加热的PID 算法采样时间 ⑤ *短 ON 时间 为*大程度地减小工作频率并节省执行器，可延长*短开关时间。 如果已在基本设置中选择OutputHeat/OutputCool 或 OutputHeat_PER/OutputCool_PER 作为输出，将不评估*短开启时间和*短关闭时间，并且也无法更改这两个时间。 使用 OutputHeat_PWM 或OutputCool_PWM 时，如果“PID 算法采样时 间”（Retain.CtrlParams.Heat.Cycle 或Retain.CtrlParams.Cool.Cycle）和脉宽调制的持续时间过 长，则可在Config.Output.Heat.PwmPeriode 或 Config.Output.Cool.PwmPeriode 参数中指定一个存在偏差的较短的持续时间，以改善过程值的平滑度（另请参见 PwmPeriode 变量 (页 342)）。 说明*短开关时间只影响输出参数 OutputHeat_PWM 或 OutputCool_PWM，不用于 CPU 中集成的 任何脉冲发生器。139 使用 PID_Temp 7.2 组态 PID_Temp PID 控制 功能手册, 11/2022,A5E35300232-AF 7.2.4.3 PID 参数 PID 参数显示在“PID 参数”(PID Parameters)组态窗口中。 如果在基本设置中已激活制冷，并且在输出设置中将 PID 参数切换选作加热/制冷方法，则可使用两个参数集：一个用于加热，另一个用于制冷。 这种情况下，PID 算法将根据计算出的输出值和控制偏差确定使用用于加热的 PID参数还是用 于制冷的 PID 参数。 如果禁用制冷，或将制冷系数选作加热/制冷方法，则始终使用用于加热的参数集。在调节过程中，除了死区宽度必须手动组态以外，其余 PID 参数会根据受控系统进行调整。 说明 当前激活的 PID 参数位于Retain.CtrlParams 结构中。 请仅在“未激活”在线模式下更改当前激活的 PID 参数，以防 PID 控制器出现故障。如果要在线更改“自动模式”下或“手动模式”下的 PID 参数，更改 CtrlParamsBackUp 结构中的 PID 参数并执行针对Retain.CtrlParams 结构执行带有 LoadBackUp = TRUE 的更改。 在线更改“自动模式”下的 PID参数将导致输出值跳变。 PID_Temp 是一种具有抗积分饱和功能并且能够对比例作用和微分作用进行加权的 PIDT1 控制 器。PID 算法根据以下等式工作（控制区和死区已禁用）： y = Kp (w - x) + (c · w - x) [ (b · w -x) + 1 TI · s TD · s a · TD · s + 1 ] 符号 说明 PID_Temp 指令的关联参数 y PID算法的输出值 - Kp 比例增益 Retain.CtrlParams.Heat.GainRetain.CtrlParams.Cool.Gain CoolFactor s 拉普拉斯运算符 - b 比例作用权重Retain.CtrlParams.Heat.PWeighting Retain.CtrlParams.Cool.PWeightingw 设定值 CurrentSetpoint x 过程值 ScaledInput TI 积分作用时间Retain.CtrlParams.Heat.Ti Retain.CtrlParams.Cool.Ti TD 微分作用时间Retain.CtrlParams.Heat.Td Retain.CtrlParams.Cool.Td a 微分作用延迟系数（微分延迟 T1 = a × TD） Retain.CtrlParams.Heat.TdFiltRatioRetain.CtrlParams.Cool.TdFiltRatio c 微分作用权重Retain.CtrlParams.Heat.DWeighting Retain.CtrlParams.Cool.DWeightingDeadZone 死区宽度 Retain.CtrlParams.Heat.DeadZoneRetain.CtrlParams.Cool.DeadZone ControlZone 控制区宽度Retain.CtrlParams.Heat.ControlZoneRetain.CtrlParams.Cool.ControlZone 140 PID 控制 功能手册, 11/2022,A5E35300232-AF 使用 PID_Temp 7.2 组态 PID_Temp 下图说明了集成到 PID 算法中的参数：'HDG=RQH $QWL:LQGXS /LPLW , E F '7 .S 6FDOHG,QSXW[&R 3LG/RZHU/LPLW &R&RRO3LG/RZHU/LPLW &RQWURO=RQH \ &R 3LG8SSHU/LPLW&XUUH 所有 PID 参数均具有保持性。如果手动输入 PID 参数，则必须完整下载 PID_Temp(将工艺对象 下载到设备 (页 42))。 141 使用 PID_Temp