SIMATIC S7-1200，数字输出 SM 1222 6ES7222-1BH32-0XB0

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SIMATIC S7-1200，数字输出 SM 1222，16DO，24V DC， 晶体管0.5A

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产品商品编号(市售编号)6ES7222-1BH32-0XB0产品说明SIMATIC S7-1200，数字输出SM 1222，16DO，24V DC， 晶体管 0.5A产品家族SM 1222 数字量输出模块产品生命周期(PLM)PM300:有效产品价格数据价格组 / 总部价格组SK /212列表价（不含税）显示价格您的单价（不含税）显示价格金属系数无交付信息出口管制规定AL : N / ECCN :9N9999工厂生产时间10 天净重 (Kg)0.202 Kg包装尺寸8.80 x 10.80 x5.70包装尺寸单位的测量CM数量单位1件包装数量1其他产品信息EAN6940408101951UPC887621294229商品代码85389091LKZ_FDB/CatalogIDST72产品组4508组代码R132原产地中国Compliance with the substancerestrictions according to RoHS directiveRoHS 合规开始日期:2013.0315产品类别A: 问题无关，即刻重复使用电气和电子设备使用后的收回义务类别-REACH Art. 33 责任信息LeadCAS 号 7439-92-1 > 0, 1 % (w / w)Lead monoxide (lead ... CAS-No.1317-36-8 > 0, 1 % (w / w)lblREACHCode0236 > 0, 1 % (w /w)分类
版本分类eClass1227-24-22-04eClass627-24-22-04eClass7.127-24-22-04eClass827-24-22-04eClass927-24-22-04eClass9.127-24-22-04ETIM7EC001419ETIM8EC001419ETIM9EC001419IDEA43566UNSPSC1532-15-17-05西门子S7-1200PLC的PID功能组态详解

在我们实际工作经常会用到PID控制系统，比如控制恒压供水设备，恒温加热设备等。这些设备使用PLC进行控制时，不仅仅需要编程，还需要设置相关参数（或者说组态）。只有正确设置了相关参数之后，程序编写的才有意义。那么今天我们以西门子1200PLC为例，给大家讲讲如何组态PID功能。在组态之前，要先判断如何选择PID指令，因为根据不同的应用场景选择的PID指令不同，指令选择的不同的话，组态也有一些区别。

①PID指令选择：

S7-1200 PID 功能有三条指令可供选择， 分别为 PID_Compact， PID_3Step，PID_Temp，如图1所示：

 

图1：PID指令图

第一步：先判断是否使用三位执行机构，如果使用则选择PID_3Step指令。这里解释一下三位执行机构的特点：

(1）只接受开启/关闭两个数字量输出控制;

(2）具有开到位/关到位的限位开关输入信号，或具有模拟量反馈位置信号。

比如现场的一些电动阀门，PLC控制电动阀门的正转或者反转从而控制流量、压力等。PID_3Step指令（如图2）控制两个开关量的输出，比如一个为1，一个为0，电动机可能是正转。一个0，为1，电动机可能是反转。

 

图2：PID_3Step指令

第二步： 如果未使用三位执行机构，判断是不是多回路、串级控制，如果是，则跳转到第3步判断；如果不是，则跳转到第4步。

第三步：判断是不是需要加热/制冷双输出（比如在空调系统中）。如果需要，则调用PID_Temp指令，如图3所示。

 

图3：PID_Temp指令

第四步：判断是不是需要温度控制常用的附加功能（如控制带、死区等），如果不需要，则调用PID_Compact，如图4所示。

 

图4 PID_Compact指令

这边解释一下“控制带”及“死区”这两个概念。

控制带：

在温度控制具有明显的大滞后特性，当过程值偏离设定值较大时调节过程过于缓慢，而接近设定值时又容易出现较大超调。

存在上述两种问题，温度控制必须满足在偏差超过一定的范围时，输出Zui大或者Zui小的调节量，让温度值快速回到一个小的范围中，以缩短调节时间：在设定值附近时，越靠近设定值，调节量应越小，以防止超调。为此，控制带功能在当过程值大于设定值,且偏差juedui值超过控制带,则以输出下限作为输出值。当过程值小于设定值，且偏差juedui值超过控制带,则以输出上限作为输出值。如果偏差的juedui值小于控制带，则以实际PID的计算结果作为输出。

死区：

在控制系统中，执行机构如果动作频繁，会导致小幅震荡造成机械磨损，很多控制系统允许被控量在一定范围内存在误差，该误差称为PID的死区。

当过程值满足如下公式时，SP –"死区宽度"＜ PV ＜ SP"死区宽度"时，PID停止调节保持输出不变。如下图所示

 

②PID_Compact 指令组态

我们以Zui基本的恒压供水系统，给大家说明如何组态（设置相关参数）。必须先添加循环中断，在循环中断中添加 PID_Compact 指令。在循环中断的属性中，可以修改其循环时间（如图5）。

 

图5：添加循环中断后在属性界面修改其循环时间

这里解释一下循环时间：PID控制器的采样时间是循环中断时间的整数倍。如果我们自整定PID参数，系统会自动计算sRet.r_Ctrl_Cycle（采样时间）参数。若用户使用手动方式设定PID参数，则一定要注意此参数为循环中断时间的整数倍。

例如：PID控制器的采样时间是1s,循环中断时间为100ms，则在1S的时间内，循环中断执行了10次，但前9次PID控制器都不进行运算。

1）在“指令 > 工艺 > PID 控制> Compact PID> PID_Compact”下，将 PID_Compact指令添加至循环中断。如图6所示

 

图6在循环中断中添加 PID_Compact指令

2）当添加完 PID_Compact指令后，在项目树 > 工艺对象文件夹中，会自动关联出PID_Compact_x[DBx]，包含其组态界面和调试功能。如图7所示

 

图7工艺对象中关联生成PID_Compact

3）使用 PID控制器前，需要对其进行组态设置，分为基本设置、过程值设置、gaoji设置等部分。如图8

 

图8 PID_Compact> 基本设置 > 控制器类型

第一：基本设置

1.1基本设置--控制器类型

a.为设定值、过程值和扰动变量选择物理量和测量单位。我们使用的是恒压控制，选择“压力”即可。如图9所示
b. 正作用：随着 PID 控制器的偏差增大，输出值增大。反作用：随着PID控制器的偏差增大，输出值减小。PID_Compact反作用时，可以勾选“反转控制逻辑”。 如图9所示
c. 要在 CPU 重启后切换到“模式”(Mode) 参数中保存的工作模式，请勾选“在 CPU重启后激活模式”。 如图9所示

 

图9 PID_Compact> 基本设置 > 控制器类型

1.2基本设置--定义 Input/Output参数（如图10）

定义 PID 过程值和输出值的内容，选择 PID_Compact输入、输出变量的引脚和数据类型。选择Input的话，那么就需要在程序中标定好工程单位值，标定好的工程量值填写在PID_Compact管脚Input处，Input处的管脚值与Setpoint管脚的值比较比较，从而控制输出。那到底是控制哪个输出呢？就是根据Output处选择的参数，可以是Output_PER、Output、Output_PWM。Output_PER就是直接通过模拟量的方式输出控制外部设备，比如变频器、电机等，Zui终它的输出值是在0-27648之间，从而转换成0-10V或者0-20mA,达到控制的结果。Output是百分比的方式输出，它介于0-100之间，如果需要控制外部设备的话，需要用其他指令转换输出。Output_PWM是脉宽脉宽调制方式输出数字量。

那如果Input处选择的是Input_PER,填写的就是模拟量输入通道的地址（比如IW64），这个地址会自动转换成工程单位与Setpoint管脚的值比较。那它如何进行转换的呢？我们往下看

 

图10 PID_Compact> 基本设置 > 定义 Input/Output

第二：过程值设置

1.1过程值设置--过程值限值（如图11）

必须满足过程值下限<过程值上限。如果过程值超出限值，就会出现错误。我们设置的是60hpa,因为我们的压力传感器是0-5Kpa的，而量程中只用hpa这个单位。我们转换成hpa,并且设置留有余量。

 

图10 设置过程值限值

1.2过程值设置--过程值标定

a. 只有在“基本设置”项下 Input/Output中输入选择为 “Input_PER” 时，才可组态过程值标定。
b.如果过程值与模拟量输入值成正比，则将使用上下限值对来标定Input_PER。
c. 必须满足范围的下限<上限。

由于我们“基本设置”项下 Input/Output中输入选择为“Input”图11中“Input_PER”项为“已禁用”。

 

图11进行过程值标定

gaoji设置

1.1gaoji设置--过程值监视（如图12及图13）

 

图12

a. 过程值的监视限值范围需要在过程值限值范围之内。
b.过程值超过监视限值，会输出警告。过程值超过过程值限值，PID输出报错，切换工作模式。

 

图13

1.2.gaoji设置--PWM 限制，在此不介绍。

1.3gaoji设置--输出值限值（如图14）

 

图14

a. 在“输出值的限值”窗口中，以百分比形式组态输出值的限值。无论是在手动模式还是自动模式下，都不要超过输出值的限值。
b.手动模式下的设定值 ManualValue，必须介于输出值的下限 （Config.OutputLowerLimit） 与输出值的上限（ Config.OutputUpperLimit ）之间的值。
c.如果在手动模式下指定了一个超出限值范围的输出值，则 CPU会将有效值限制为组态的限值。
d. PID_compact可以通过组态界面中输出值的上限和下限修改限值。Zui广范围为 -100.0 到 100.0，如果采用 Output_PWM 输出时限制为0.0 到 100.0 。

1.4gaoji设置--对错误的响应（如图15）

a.在 PID_Compact V2 时，可以预先设置错误响应时 PID 的输出状态，如图 13所示。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。
b.如果控制器频繁发生错误，建议检查 Errorbits 参数并消除错误原因。

 

图15

根据错误代码来分析错误原因。根据组态界面所设置的“对错误的响应”，不同错误的响应状态也不一样，如下表所示：

 

5.gaoji设置--手动输入PID 参数

a. 在 PID Compact 组态界面可以修改 PID 参数，通过此处修改的参数对应工艺对象背景数据块 >Static > Retain > PID 参数。
b.通过组态界面修改参数需要重新下载组态并重启 PLC。建议直接对工艺对象背景数据块进行操作。

DP/AS-i F-Link概述

DP/AS-Interface F-Link 是位于 PROFIBUS（DP从站）和 AS-Interface 之间的一个紧凑型安全路由器，具有以下功能：

可监视安全数字式 AS-Interface 从站（ASIsafe 从站）的输入，并通过 PROFIsafe传输数据。AS-Interface（例如 MSS ASIsafe 模块化安全系统）中无须其它安全组件

可用于安全等级高达 PL e (EN ISO 13849‑1) 和 SIL 3 (IEC 61508/EN 62061)的应用

Zui多可连接 62 个 AS-Interface 从站

支持所有 AS-Interface 主站，符合扩展 AS-Interface 接口技术规范 V 3.0。

可轻松传输所有 AS-Interface 从站的非安全型 I/O 数据

集成模拟值传输

直接集成在 PROFIBUS 网络中。

使用带控制键的 LED 和显示器进行现场诊断。

坚固的窄形塑料外壳，防护等级 IP20，适合安装在标准安装导轨上或进行墙壁安装（带一个适配件）

故障后，可快速更换设备

注意：

通过组合 CM AS-i 主站 ST 和 F-CM AS-i，可以将PROFIBUS（或PROFINET）和 AS 接口之间的强大的安全相关路由器设置为DP / AS-i F-Link 的替代方案单个ET 200SP 站中的安全 ST 模块；请参见“主站”→“SIMATIC ET 200 主站”→“用于 SIMATIC ET200SP 的 F-CM AS-i Safety ST”。

功能

通信原理

PROFIBUS DP 主站或安全控制器通过 DP/AS-InterfaceF-Link 与 AS-Interface 从站通信。AS-Interface过程数据映射到用于非安全输入和输出数据以及安全输入数据的各种数据区域。

诊断

使用 4 个 LED，显示器和控制键或 SIMATIC S7可进行广泛的诊断。相关更多信息，请参阅手册。参见“其它信息”。

组态

如下组态 DP/AS-Interface F-Link：

使用 STEP 7 V5.4 SP1 及更高版本：通过从站选择对话框，尤其可方便地对西门子 AS-Interface从站进行参数化。

可以在 STEP 7 项目中上载已经组态好的 AS-Interface 网络的组态。

DP/AS-Interface F-Link 不支持安全型 AS-Interface 输出模块。

DP/AS-Interface F-Link 不能采用 TIA 博途进行组态。

编程

与 MSS ASIsafe 模块化安全系统不同的是，DP/AS-InterfaceF-Link 是一个纯网关，它不会通过自己的安全逻辑来运行。安全功能的编程在上级故障安全 PLC 中完成，如：

使用 Distributed Safety V5.4 SP1 及以上版本，用于 SIMATIC S7-300F/416F

使用 SINUMERIK 实现安全集成

安全和标准程序可以访问通过 CPU 的 I/O 地址区域连接的AS-Interface 从站的数字量和模拟量 I/O 数据。

运行条件：

在 AS-i 通信错误（例如，AS-i 标准从站或 ASIsafe 从站故障）的情况下，DP / AS-i F-Link为所有安全输入发送替代值“0”到F控制器。

在 DP/AS‑i F Link 的 AS‑i 线路上无法运行安全 AS‑i 输出。

执行器的安全控制由 F 控制器处理，例如：通过安全 SIMATIC 输出模块。

DP / AS-i F-Link 不适用于 AS-i Power24V。

优势

AS-i 采集的安全信号（紧急停止，门联锁，光幕等）并传送至上层 F-PLC。

符合技术规范 V3.0 的全功能 AS-Interface 主站：

使用 62 个 A/B 从站时，可运行多达 248 点数字量输入/248 点数字量输出，每个从站带有 4 点数字量输入/4点数字量输出。

多达 62 个数字量或模拟量从站

可连接到 PROFIBUS 网络，如 DP/AS‑i Link Advanced 或DP/AS‑Interface Link 20E

可通过按下按钮对 ASIsafe 从站的编码序列进行示教。

使用 HW-Config (STEP 7) 中的从站选型对话框，包括设定在 PROFIsafe 从站上建模的 ASIsafe从站的 F 参数，可轻松组态所有西门子 AS-Interface 从站，从而减少了工程组态工作量

可在采用 SINUMERIK 840 D 数控系统的机床中使用

从站故障时，停机和维修时间降低，是由于使用显示器，通过简单的模块更换且用户友好的诊断（仅需通过控制键进行少量设置，无须使用组态工具）

应用PROFIsafe 和 ASIsafe 间的连接

DP/AS-Interface F-Link 既可作为 PROFIBUSDP-V1 从站使用（符合标准 IEC 61158/IEC 61784），也可作为 AS-Interface 主站使用（基于AS-Interface 接口规范 V3.0，符合标准 IEC 62026-2）。允许从 PROFIBUS DP 对AS-Interface 进行透明数据访问。DP/AS-Interface F-Link 同样是唯一可通过 PROFIsafe协议将安全输入数据从 ASIsafe 从站传送至带 PROFIBUS DP 主站的故障安全 CPU 的 AS-Interface主站。无须多余的安全布线或监控（尤其无 MSS ASIsafe 模块化安全系统）。

可根据从站类型传输数字量数值或模拟量数值。所有符合 AS-Interface 规范V2.0、V2.1 或 V3.0 的从站都可作为 AS-Interface 从站运行。

PROFIBUS DP 主站符合 DP-V0 或 DP-V1 标准，可与下位AS-Interface 从站循环交换 I/O 数据。

按照 DP-V1 协议，采用非循环服务的 PROFIBUS DP 主站还可以发起AS-Interface 主站调用（例如，在正常操作过程中读取/写入 AS-Interface 组态）。在故障安全型SIMATIC S7‑300/416 F‑CPU 的循环 I/O 中，除了可以数字量 I/O数据外，也可以高速地保存模拟量数据。

操作时，4 个显示 LED和显示器可提供详细的诊断信息，并能按需要直接定位故障。使用 PLC用户程序，可以读取诊断数据记录，并可将这些记录用于上位操作和监视系统（例如，WinCC Flexible 或 TRANSLINEHMI）。