西门子S7-200SMART模块重庆代理价格

西门子S7-300系列PLC的PID控制算法

    1．误差的计算与处理

    用浮点数格式设定值SP_INT减去转换为浮点数格式的过程变量PV（即反馈值），便得到负反馈的误差。为了抑制由于控制器输出量的量化造成的连续、较小的振荡，例如用PULSEGEN进行脉冲宽度调制时可能出现的振荡，用死区(Dead Band)非线性对误差进行处理。死区的宽度由参数DEADB_W来定义，如果DEADB_W=0，死区被关闭。

    2．控制器的结构

    SFB41采用位置式PID算法，比例运算、积分运算(INT)和微分运算(DIF)这三部分并联，可以单独激活或取消它们，因此可以将控制器组态为P、PI、PD、和PID控制器。虽然可以组成单独的I控制器或D控制器，不过很少这样使用。引入扰动量DISV (Disturb-ance)可以实现前馈控制。图8-15中的GAIN为比例部分的增益或比例系数，TI和TD分别为积分时间常数和微分时间常数。输人参数TM_LAG为微分操作的延迟时间，建议为TD/5。

    ·P_SEL(比例作用on)为1时激活比例作用，反之禁止比例作用，默认值为1。

    ·I_SEL（比例作用on）为1时激活积分作用，反之禁止积分作用，默认值为1。

    ·D_SEL（比例作用on）为1时激活微分作用，反之禁止微分作用，默认值为0。

    LNM_P、LNM_I和LNM_D分别是PID控制器输入中的比例分量、积分分量和微分分量，它们的默认值均为0.0。

    3．积分器的初始值

    SFB“CONT_C”有一个初始化程序，在输人参数COM_RST（*重新起动）设置为1时该程序被执行。在初始化过程中，如果UTL_ON（积分作用初始化）为1状态，将输入UTLVAL作为积分器的初始值。如果在一个循环中断优先级调用它，它将从该数值开始继续运行，所有其他输出都设置为其默认值。

    INT_HOLD为1时积分操作保持，积分输出被冻结。

    1．设定值的输入

    浮点数格式的设定值( setpoint)用变量SP_INT（内部设定值）输入（见图8-15）。

    2．过程变量的输入

    可以用两种方式输入过程变量（即反馈值）：

    1)用PV_IN（过程输入变量）输入浮点格式的过程变量，此时开关量PVPER_ON(外围设备过程变量ON)应为0状态。

    2)用PV_PER（外围设备过程变量）输入外围设备(I/O)格式的过程变量，即用模拟量输入模块输出的数字值作为PID控制的过程变量，此时开关量PVPER_ON应为1状态。

    3．外部设备过程变量转换为浮点数

    外部设备（即模拟量输入模块）正常范围的大输出值(100.0%)为27648( 6C00H)，功能CRP_IN将外围设备输入值转换为-*~+*之间的浮点数格式的数值，CPR_IN的输出（以%为单位）用下式计算：

    PV_R= PV_PER×100/27648(%)

    4．外部设备过程变量的标准化

    PV_NORM功能用下面的公式将CRP_IN的输出PV_R格式化：

    PV_NORM的输出=PV_PER×PV_FAC+ PV_OFF

式中，PVHFAC为过程变量的系数，默认值为1.0; PV_OFF为过程变量的偏移量，默认值为0.0，PV_FAC和PV_OFF用来调节过程输入的范围。

    如果设定值有物理意义，实际值（即反馈量）也可以转换为该物理值。图8-15中的PV（过程变量）为SFB输出的中间变量。
随着控制技术的发展，各种控制规律层出不穷，但传统的PID控制规律仍然在工业控制领域中*。S7-300中提供了系统功能块SFB41，在对功能块进行正确参数设置的基础上，可以方便地实现连续PID控制。此外，在S7-300的PLC中，有功能模块FM355，专门用于闭环控制。

    SFB41“CONT_C”（连续控制器）的输出为连续变量，可以用SFB41“CONT_C”作为单独的PID恒值控制器，或在多闭环控制中实现级联控制器、混合控制器和比例控制器。控制器的功能基于模拟信号采样控制器的PID控制算法，如果需要的话，SFB41可以用脉冲发生器SFB43进行扩展，产生脉冲宽度调制的输出信号，来控制比例执行机构的二级或三级。
   1．设定值的输入

    浮点数格式的设定值( setpoint)用变量SP_INT（内部设定值）输入（见图8-15）。

    2．过程变量的输入

    可以用两种方式输入过程变量（即反馈值）：

    1)用PV_IN（过程输入变量）输入浮点格式的过程变量，此时开关量PVPER_ON(外围设备过程变量ON)应为0状态。

    2)用PV_PER（外围设备过程变量）输入外围设备(I/O)格式的过程变量，即用模拟量输入模块输出的数字值作为PID控制的过程变量，此时开关量PVPER_ON应为1状态。

    3．外部设备过程变量转换为浮点数

    外部设备（即模拟量输入模块）正常范围的大输出值(100.0%)为27648( 6C00H)，功能CRP_IN将外围设备输入值转换为-*~+*之间的浮点数格式的数值，CPR_IN的输出（以%为单位）用下式计算：

    PV_R= PV_PER×100/27648(%)

    4．外部设备过程变量的标准化

    PV_NORM功能用下面的公式将CRP_IN的输出PV_R格式化：

    PV_NORM的输出=PV_PER×PV_FAC+ PV_OFF

式中，PVHFAC为过程变量的系数，默认值为1.0; PV_OFF为过程变量的偏移量，默认值为0.0，PV_FAC和PV_OFF用来调节过程输入的范围。

    如果设定值有物理意义，实际值（即反馈量）也可以转换为该物理值。图8-15中的PV（过程变量）为SFB输出的中间变量。
输入的模拟量经过模数转换后存放在一个字里( PIW)，数的表示方式与整数(INT)相同。模拟量的表示方式和测量值的分辨率见表8-5。其中，bit为符号bit，VZ =0为正数，VZ =1为负数。模拟量值的计算取左边对齐，较低的没有用到的bit以0填充（表中*表示0或1）。

    对于SM331模块，分辨率与积分时间和干扰频率抑制有固定搭配关系，搭配关系见表8-6。

    表8-6    分辨率与积分时间和干扰频率抑制搭配关系

模拟量输入通道的测量范围应当与从传感器或变送器上送来的信号相配合。S7-300模拟量输入通道的测量范围调节有以下两种方法：

    1)通过模块上的量程卡的方位变化和STEP 7的组态设置；

    2)通过模块上的接线方式本身的变化。

    具体采用哪种方法，由模块本身决定。本书以种方法为例进行介绍。量程卡和模块的配合的情况如图8-12所示。

    量程卡是正方形的，可以有四个安装方向，四边分别印有A、B、C、D的标记，其含义如表8-4所示。如果接人的是热电偶或热电阻，应当选择A。

    表8-4    量程卡上的标记含义

    通过量程卡选择量程范围是初选，后还要通过STEP 7进行组态设置，模拟量输入模块SM331的设置如图8-13所示。

    图中Position of Measuring Range显示的是量程卡允许的方位；

    Measuring Type、Measuring Range的设置必须和量程卡位置相配合。

    Harware Interrupt硬件中断，如果激活硬件中断，就可以输入下方的上下限值(upper limit value和lower limit value)。当测量值超过上下限值时就会触发硬件中断，系统调用硬件中断组织块OB40。Diagnostic Interrupt诊断中断，如果激活诊断中断(需要同时激活Group Diagnosis)，当一个可诊断的事情发生时，就触发诊断中断，系统调用诊断中断组织块如0882。可诊断的事件有：

    ·组态、参数设置错误。

    ·断线。

    ·超界（超过- 32768~+32767）。

    ·电源失压。

    ·积分时间和干扰频率抑制以及分辨率是相互关联的。

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