S7-300程序設(shè)計方法(模擬量控制)

1、Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.1SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation第第7章章 S7-300程序設(shè)計方法程序設(shè)計方法（模擬量控制）（模擬量控制）Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.2SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge

2、for Automation7.1 S7-300的程序結(jié)構(gòu)的程序結(jié)構(gòu)7.2 系統(tǒng)設(shè)計的原則系統(tǒng)設(shè)計的原則7.3 系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容7.4 程序設(shè)計的方法與過程程序設(shè)計的方法與過程7.5 開關(guān)量控制系統(tǒng)的設(shè)計開關(guān)量控制系統(tǒng)的設(shè)計7.6 關(guān)于模擬量關(guān)于模擬量I/O模塊模塊7.7 模擬量控制系統(tǒng)的設(shè)計模擬量控制系統(tǒng)的設(shè)計7.8 關(guān)于乒乓控制關(guān)于乒乓控制7.9 關(guān)于關(guān)于PID控制控制Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.3SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Trainin

3、g CenterKnowledge for Automation7.6 關(guān)于模擬量關(guān)于模擬量I/O模塊模塊生產(chǎn)過程生產(chǎn)過程物理量標準的模擬信號傳感器變送器 壓力 溫度 流量 速度 pH 值 粘性 等 500mV 1V 5V 10V 20mA4.20mA等DACPQW .PQW .:PQW .模擬量輸出模塊模擬量輸出模塊MR模塊ADC結(jié)果存儲器PIW .PIW .:PIW .模擬量輸入模塊模擬量輸入模塊CPU:L PIW 304T PQW 320:模擬執(zhí)行器 物理量.量程卡量程卡Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.4SIMATIC S7Siemens AG 20

4、00. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation1 量程卡量程卡Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.5SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation2 S7-300模擬量模塊的尋址模擬量模塊的尋址IM256 to270336 to350352 to366368 to382304 to318320

5、to334272 to286288 to302 (發(fā)送) 槽口號 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 384 to398400 to414432 to446448 to462464 to478480 to494496 to510416 to430機架機架 1R0電源模塊IM(接收) 電源模塊CPU512 to526528 to542544 to558560 to574576 to590592 to606608 to622624 to638機架機架 2IM(接收) 電源模塊機架機架 3640to654656to670672to686688 to702704 to718720 to7347

6、36 to750752 to766IM(接收) 電源模塊Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.6SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation3 模擬量模塊模擬量模塊SM335 ( (輸入輸入) )Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.7SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Trainin

7、g CenterKnowledge for Automation4 模擬模塊模擬模塊SM335 ( (輸出輸出) )Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.8SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation5 5 模擬輸入模塊模擬輸入模塊 SM331Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.9SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved

8、.Information and Training CenterKnowledge for Automation6 模擬量的表達方式和測量值的分辨率模擬量的表達方式和測量值的分辨率20212223242526272829210211212213214VZ16進制.位值十進制0123456789101112131415位的序號單位位的分辨率+ 符號111*15*= 0 或 18000000001128*8402010840000000000000000000002164132116181412*91011121314Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.10SIM

9、ATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation7 在不同測量范圍下模擬量的表達方式在不同測量范圍下模擬量的表達方式范圍超上限超上界額定范圍超下界超下限測量范圍 10V電壓例如：= 11.75911.7589 :10.000410.00 7.50 :-7.5-10.00- 10.0004 :- 11.759= 22.81522.810 :20.000520.00016.000 : :4.0003.9995 :1.1852= 1000.11000.

10、0 :850.1850.0 : : :-200.0- 200.1 :- 243.0=352.778352.767 :300.011300.000225.000 : :0.000不允許負值單位3276732511 :276492764820736 : :0- 32768- 1 :- 4864Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.11SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation8 模擬輸入量的規(guī)范化模擬輸入量

11、的規(guī)范化(可隨模塊帶的軟件塊 FC105 )500,00,0027648Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.12SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation9 模擬量輸出的規(guī)范化模擬量輸出的規(guī)范化(可隨模塊帶的軟件塊 FC106 )276480 0,0100,0Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.13SIMATIC S7Siemens AG 2000. All righ

12、ts reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation10 模擬輸出量的表達形式模擬輸出量的表達形式范圍超上限超上界額定范圍超下界超下限單位=3276732511 :2764927648 :0 :- 6912- 6913 : : :- 27648- 27649 :- 32512=- 32513 輸出范圍：電壓011.7589 :10.000410.0000 : 00 to 10V1 to 5V05.8794 :5.00025.0000 :1.0000011.7589 :10.000410.0000 : 0 : :

13、: : : : :-10.0000- 10.0004 :- 11.75890 10V 00.99990 0 輸出范圍： 電流023.515 :20.000720.000 : 00 to 20mA4 to 20mA022.81 :20.00520.000 :4.000023.515 :20.000720.000 : 0 : : : : : : :-20.000- 20.007 :- 23.5150 20mA 03.99950 0Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.14SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.I

14、nformation and Training CenterKnowledge for Automation11 配置配置模擬量模塊模擬量模塊SM335Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.15SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation1212 配置模擬量模塊配置模擬量模塊 SM331Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.16SIMATIC S7Siemens AG 20

15、00. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation13 結(jié)構(gòu)化的極限監(jiān)視功能(可隨模塊帶的軟件塊 FB120 )FB120ACTVHLLLHYSQH QL LIMIT模擬變量的實際值HLLLHYSHYSQH QL t功能 符號LO_LIMHI_LIMDate: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.17SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowle

16、dge for Automation7.7 模擬量控制系統(tǒng)的設(shè)計模擬量控制系統(tǒng)的設(shè)計1. 1. 關(guān)于模擬量控制系統(tǒng)關(guān)于模擬量控制系統(tǒng) 模擬量控制系統(tǒng)是指輸入信號為模擬量的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)模擬量控制系統(tǒng)是指輸入信號為模擬量的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的控制方式上可分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制。的控制方式上可分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制。 閉環(huán)控制根據(jù)其設(shè)定值的不同，又可分為調(diào)節(jié)系統(tǒng)和隨動系統(tǒng)閉環(huán)控制根據(jù)其設(shè)定值的不同，又可分為調(diào)節(jié)系統(tǒng)和隨動系統(tǒng)兩種。調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)兩種。調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè) 定值是由控制系統(tǒng)的控制器給出，控制器定值是由控制系統(tǒng)的控制器給出，控制器的作用就是使反饋值向給定值靠近，以反饋值對設(shè)定值的偏差最的作用

17、就是使反饋值向給定值靠近，以反饋值對設(shè)定值的偏差最小為目的。隨動系統(tǒng)的設(shè)定值是由被控制對象給出的，控制器的小為目的。隨動系統(tǒng)的設(shè)定值是由被控制對象給出的，控制器的作用就是使控制目標不斷地向被控對象靠近。各種跟蹤系統(tǒng)都是作用就是使控制目標不斷地向被控對象靠近。各種跟蹤系統(tǒng)都是隨動系統(tǒng)。隨動系統(tǒng)。 模擬量控制系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)該注意抗干擾問題。解決干擾的辦法模擬量控制系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)該注意抗干擾問題。解決干擾的辦法有有4個。個。 其一是接地問題。這里包括其一是接地問題。這里包括PLC接地端的接地，要真接地不要接地端的接地，要真接地不要假接地。這里所說的接地就是接大地。假接地。這里所說的接地就是接大地。 其二

18、是模擬信號線的屏蔽向題，屏蔽線的始端和終端都要接地其二是模擬信號線的屏蔽向題，屏蔽線的始端和終端都要接地。信號線的屏蔽是防止干擾的重要措施。信號線的屏蔽是防止干擾的重要措施。 其三是對某些高頻信號要解決匹配問題。如果不匹配很容易在其三是對某些高頻信號要解決匹配問題。如果不匹配很容易在信號傳送中引進干擾，使信息失真。信號傳送中引進干擾，使信息失真。 其四是對信號進行濾波。其四是對信號進行濾波。Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.18SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Tra

19、ining CenterKnowledge for Automation2.2.模擬量控制系統(tǒng)設(shè)計舉例模擬量控制系統(tǒng)設(shè)計舉例 （1）攪拌控制系統(tǒng)線性程序設(shè)計（攪拌控制系統(tǒng)線性程序設(shè)計（S7-PRO111S7-PRO111）初始狀態(tài)及初始狀態(tài)及 操作工藝操作工藝 硬件設(shè)計硬件設(shè)計 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.19SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for AutomationOB1塊塊Date

20、: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.20SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for AutomationOB1續(xù)續(xù)Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.21SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for AutomationOB1續(xù)續(xù)Date: 2021-12-13

21、File No.: SSP1_03C.22SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for AutomationOB1續(xù)續(xù)Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.23SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation OB100塊塊Date: 2021-12-13File No.:

22、 SSP1_03C.24SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真I0.0=ONI0.0=ONPIW256100 Q4.0=ONPIW256=100 Q4.0=OFF Q4.1=ONPIW256=100 Q4.0=OFF Q4.1=ONPIW256=200 Q4.1=OFF Q4.2=OFF T1PIW256=200 Q4.1=OFF Q4.2=OFF T1T1=ON Q4.2=OFF Q4.3=ON PIW256=0

23、 T2T1=ON Q4.2=OFF Q4.3=ON PIW256=0 T2T2=ON Q4.3=OFFT2=ON Q4.3=OFFDate: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.25SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation（3 3）結(jié)構(gòu)化結(jié)構(gòu)化軟軟件設(shè)計（件設(shè)計（S7-PRO112S7-PRO112）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)OB1塊塊Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.26SIMATI

24、C S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for AutomationOB1續(xù)續(xù)Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.27SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for AutomationOB1續(xù)續(xù)Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.28SIMATIC S7Siemens

25、AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for AutomationOB1續(xù)續(xù)Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.29SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for AutomationFB1FC1Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.30SIMATIC S7Siemens AG 2000. Al

26、l rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for AutomationFC2Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.31SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for AutomationOB100Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.32SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reser

27、ved.Information and Training CenterKnowledge for AutomationDB1DB2Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.33SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真I0.0=ONI0.0=ONPIW256100 Q4.0=ONPIW256=100 Q4.0=OFF Q4.1=ONPIW256=100 Q4.0=OFF Q4.1=ONPIW

28、256=200 Q4.1=OFF Q4.2=OFF T1PIW256=200 Q4.1=OFF Q4.2=OFF T1T1=ON Q4.2=OFF Q4.3=ON PIW256=0 T2T1=ON Q4.2=OFF Q4.3=ON PIW256=0 T2T2=ON Q4.3=OFFT2=ON Q4.3=OFFDate: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.34SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation7.8 關(guān)于

29、乒乓控制關(guān)于乒乓控制1 乒乓控制算法乒乓控制算法2 乒乓控制算法的實現(xiàn)（乒乓控制算法的實現(xiàn)（S7_PRO113）FC1塊塊Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.35SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for AutomationFC1續(xù)續(xù)Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.36SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information

30、 and Training CenterKnowledge for AutomationDB1塊塊OB1塊塊Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.37SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation 仿真仿真 檢測值小于低限，輸出為檢測值小于低限，輸出為ON。 檢測值大于低限，輸出為檢測值大于低限，輸出為OFF。Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.38SIMATIC S7Si

31、emens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation7.9 關(guān)于關(guān)于PID控制控制1 閉環(huán)閉環(huán)PID控制控制 PID控制器管理輸出數(shù)值，以便將偏差控制器管理輸出數(shù)值，以便將偏差(e)為零，使系統(tǒng)達到穩(wěn)定為零，使系統(tǒng)達到穩(wěn)定狀態(tài)。偏差是給定值（狀態(tài)。偏差是給定值（SP）和過程變量（）和過程變量（PV）的差。）的差。 Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.39SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights res

32、erved.Information and Training CenterKnowledge for Automation2 PID算法算法 PID控制原則以下列公式為基礎(chǔ)，其中將輸出控制原則以下列公式為基礎(chǔ)，其中將輸出M(t)表示成比例項表示成比例項、積分項和微分項的函數(shù)：、積分項和微分項的函數(shù)： 其中其中 M(t) 為為PID運算的輸出，是時間的函數(shù)運算的輸出，是時間的函數(shù) Kp 為為 PID回路的比例系數(shù)回路的比例系數(shù) Ki 為為 PID回路的積分系數(shù)回路的積分系數(shù) Kd 為為PID回路的微分系數(shù)回路的微分系數(shù) e 為為PID回路的偏差（給定值和過程變量之差）回路的偏差（給定值和過程變量

33、之差） Minital 為為PID回路輸出的初始值回路輸出的初始值Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.40SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation 為了在數(shù)字計算機內(nèi)運行此控制函數(shù)，必須將連續(xù)函數(shù)化成為偏差為了在數(shù)字計算機內(nèi)運行此控制函數(shù)，必須將連續(xù)函數(shù)化成為偏差值的間斷采樣。數(shù)字計算機使用下列相應(yīng)公式為基礎(chǔ)的離散化值的間斷采樣。數(shù)字計算機使用下列相應(yīng)公式為基礎(chǔ)的離散化PID運算模型。運算模型。 其

34、中其中: Mn 為采樣時刻為采樣時刻n的的PID運算輸出值運算輸出值 Kp 為為 PID回路的比例系數(shù)回路的比例系數(shù) Ki 為為 PID回路的積分系數(shù)回路的積分系數(shù) Kd 為為PID回路的微分系數(shù)回路的微分系數(shù) en 為采樣時刻為采樣時刻n的的PID回路的偏差回路的偏差 en-1 為采樣時刻為采樣時刻n-1的的PID回路的偏差回路的偏差 el 為采樣時刻為采樣時刻l的的PID回路的偏差回路的偏差 Minital 為為PID回路輸出的初始值回路輸出的初始值Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.41SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rig

35、hts reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation 在此公式中，第一項叫做比例項，第二項由兩項的和構(gòu)成，叫積在此公式中，第一項叫做比例項，第二項由兩項的和構(gòu)成，叫積分項，最后一項叫微分項。比例項是當前采樣的函數(shù)，積分項是分項，最后一項叫微分項。比例項是當前采樣的函數(shù)，積分項是從第一采樣至當前采樣的函數(shù)，微分項是當前采樣及前一采樣的從第一采樣至當前采樣的函數(shù)，微分項是當前采樣及前一采樣的函數(shù)。在數(shù)字計算機內(nèi)，這里既不可能也沒有必要存儲全部偏差函數(shù)。在數(shù)字計算機內(nèi)，這里既不可能也沒有必要存儲全部偏差項的采樣。因為

36、從第一采樣開始，每次對偏差采樣時都必須計算項的采樣。因為從第一采樣開始，每次對偏差采樣時都必須計算其輸出數(shù)值，因此，只需要存儲前一次的偏差值及前一次的積分其輸出數(shù)值，因此，只需要存儲前一次的偏差值及前一次的積分項數(shù)值。利用計算機處理的重復(fù)性，可對上述計算公式進行簡化項數(shù)值。利用計算機處理的重復(fù)性，可對上述計算公式進行簡化。簡化后的公式為：。簡化后的公式為：其中其中: Mn 為采樣時刻為采樣時刻n的的PID運算輸出值運算輸出值 Kp 為為 PID回路的比例系數(shù)回路的比例系數(shù) Ki 為為 PID回路的積分系數(shù)回路的積分系數(shù) Kd 為為PID回路的微分系數(shù)回路的微分系數(shù) en 為采樣時刻為采樣時刻n

37、的的PID回路的偏差回路的偏差 en-1 為采樣時刻為采樣時刻n-1的的PID回路的偏差回路的偏差 MX 為積分項前值為積分項前值Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.42SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation 計算回路輸出值計算回路輸出值 CPU實際使用對上述簡化公式略微修改的格式。修改后的公式為：實際使用對上述簡化公式略微修改的格式。修改后的公式為： 其中其中: Mn 為采樣時刻為采樣時刻n的回

38、路輸出計算值的回路輸出計算值 MPn 為采樣時刻為采樣時刻n的回路輸出比例項的回路輸出比例項 MIn 為采樣時刻為采樣時刻n的回路輸出積分項的回路輸出積分項 MDn 為采樣時刻為采樣時刻n的回路輸出微分項的回路輸出微分項 比例項比例項 比例項比例項MP是是PID回路的比例系數(shù)回路的比例系數(shù)(Kp)及偏差及偏差(e)的乘積，為了方便計的乘積，為了方便計算取算取Kp= Kc 。CPU采用的計算比例項的公式為：采用的計算比例項的公式為： 其中其中: MPn 為采樣時刻為采樣時刻n的輸出比例項的值的輸出比例項的值 Kc 為回路的增益為回路的增益 SPn 為采樣時刻為采樣時刻n的設(shè)定值的設(shè)定值 PVn

39、為采樣時刻為采樣時刻n的過程變量值的過程變量值Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.43SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation 積分項積分項 積分項積分項MI與偏差和成比例。為了方便計算取。與偏差和成比例。為了方便計算取。CPU采用的積分項采用的積分項公式為：公式為： 其中其中: MIn 為為 采用時刻采用時刻n的輸出積分項的值的輸出積分項的值 Kc 為回路的增益為回路的增益 Ts 為采樣的時間間隔

40、為采樣的時間間隔 Ti 為積分時間為積分時間 SPn 為采樣時刻為采樣時刻n的設(shè)定值的設(shè)定值 PVn 為采樣時刻為采樣時刻n的過程變量值的過程變量值 MX 為采樣時刻為采樣時刻n-1的積分項的積分項(又稱為積分前項又稱為積分前項) 積分項積分項(MX)是積分項全部先前數(shù)值的和。每次計算出是積分項全部先前數(shù)值的和。每次計算出MIn以后，都以后，都要用要用MIn去更新去更新MX。其中。其中MIn可以被調(diào)整或被限定?？梢员徽{(diào)整或被限定。MX的初值通的初值通常在第一次計算出輸出之前被置為常在第一次計算出輸出之前被置為Minitai（初值）。（初值）。 其它幾個常量也是積分項的一部分，如增益、采樣時刻其

41、它幾個常量也是積分項的一部分，如增益、采樣時刻 (PID循環(huán)循環(huán)重新計算輸出數(shù)值的循環(huán)時間重新計算輸出數(shù)值的循環(huán)時間)、以及積分時間、以及積分時間(用于控制積分項對用于控制積分項對輸出計算影響的時間輸出計算影響的時間)。 Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.44SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation 微分項微分項 微分項微分項MD與偏差的改變成比例，方便計算取與偏差的改變成比例，方便計算取 。 計

42、算微分項的公計算微分項的公式為：式為： 為了避免步驟改變或由于對設(shè)定值求導(dǎo)而帶來的輸出變化，對此為了避免步驟改變或由于對設(shè)定值求導(dǎo)而帶來的輸出變化，對此公式進行修改，假定設(shè)定值為常量公式進行修改，假定設(shè)定值為常量(SPn=SPn-1)，因此將計算過程，因此將計算過程變量的改變，而不計算偏差的改變，計算公式可以改進為：變量的改變，而不計算偏差的改變，計算公式可以改進為： 其中：其中： MDn 為為 采用時刻采用時刻n的輸出微分項的值的輸出微分項的值 Kc 為回路的增益為回路的增益 Ts 為采樣的時間間隔為采樣的時間間隔 Td 為微分時間為微分時間 SPn 為采樣時刻為采樣時刻n的設(shè)定值的設(shè)定值

43、SPn-1 為采樣時刻為采樣時刻n-1的設(shè)定值的設(shè)定值 PVn 為采樣時刻為采樣時刻n的過程變量值的過程變量值 PVn-1 為采樣時刻為采樣時刻n-1的過程變量值的過程變量值 Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.45SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation 回路控制的選擇回路控制的選擇 如果不需要積分運算如果不需要積分運算(即在即在PID計算中不需要積分運算計算中不需要積分運算)，則應(yīng)將積分，則應(yīng)將

44、積分時間時間(Ti)指定為無限大，由于積分和指定為無限大，由于積分和MX的初始值，即使沒有積分的初始值，即使沒有積分運算，積分項的數(shù)值也可能不為零。運算，積分項的數(shù)值也可能不為零。 這時積分系數(shù)這時積分系數(shù) Ki=0.0如果不需要求導(dǎo)運算如果不需要求導(dǎo)運算(即在即在PID計算中不需要微分運算計算中不需要微分運算)，則應(yīng)將求導(dǎo)，則應(yīng)將求導(dǎo)時間時間(Td)指定為零。指定為零。 這時微分系數(shù)這時微分系數(shù) Kd=0.0如果不需要比例運算如果不需要比例運算(即在即在PID計算中不需要比例運算計算中不需要比例運算)，而需要積分，而需要積分(I)或積分微分或積分微分(ID)控制，則應(yīng)將回路增益數(shù)值控制，則應(yīng)

45、將回路增益數(shù)值(Kc)指定為指定為0.0，這時，這時比例系數(shù)比例系數(shù)Kp=0.0。因為回路增益。因為回路增益(Kc)是計算積分及微分項公式內(nèi)的是計算積分及微分項公式內(nèi)的系數(shù)，將回路增益設(shè)定為系數(shù)，將回路增益設(shè)定為0.0，將影響積分及微分項的計算。因而，將影響積分及微分項的計算。因而，當回路增益取為，當回路增益取為0.0時，在時，在PID算法中，系統(tǒng)自動地把在積分和算法中，系統(tǒng)自動地把在積分和微分運算中的回路增益取為微分運算中的回路增益取為1.0 ， 此時此時 Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.46SIMATIC S7Siemens AG 2000. All

46、rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation3 PID算法的實現(xiàn)算法的實現(xiàn)運算框圖運算框圖Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.47SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation PID控制軟件（控制軟件（S7_Pro4） OB1Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.48SIMA

47、TIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation OB35Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.49SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation FB1Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.50SIMATIC S7Siemens

48、 AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for AutomationFB1續(xù)續(xù)Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.51SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for AutomationFB1續(xù)續(xù)Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.52SIMATIC S7Siemens AG 2000. Al

49、l rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for AutomationFB1續(xù)續(xù)Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.53SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation DB2Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.54SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights rese

50、rved.Information and Training CenterKnowledge for Automation仿真仿真 ： 觀察過程量觀察過程量PIW256的變化，的變化，PID輸出控制輸出控制PQW350的改變的改變Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.55SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation4 PID控制模塊控制模塊（1） PIDPID模塊的工作原理模塊的工作原理Date: 2021

51、-12-13File No.: SSP1_03C.56SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation（2）PIDPID模塊模塊 FM355FM355：4 4路閉環(huán)控制路閉環(huán)控制模塊內(nèi)含：模塊內(nèi)含：4 4AI+8DI+4DIAI+8DI+4DIDate: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.57SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and

52、Training CenterKnowledge for AutomationFM355FM355（續(xù)）（續(xù)）：輸入地址輸入地址PIW256-257PIW256-257輸出地址輸出地址PQW256-257PQW256-257Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.58SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for AutomationFM355FM355（續(xù)）（續(xù)）：基本參數(shù)基本參數(shù)有無中斷有無中斷中斷類型中斷類型工作方式工作方式

53、Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.59SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation（3 3）PIDPID參數(shù)參數(shù)比例項：名稱比例項：名稱 數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型 默認值默認值 功能功能 P_SEL BOOL TRUE 比例項使能控制 GAIN REAL 2.0 放大倍數(shù)積分項：名稱積分項：名稱 數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型 默認值默認值 功能功能 I_SEL BOOL TRUE 積分項使能控制 TI TIME T#20

54、S 積分時間 INT_HOLD BOOL FALSE 積分輸出保持控制 I_ITL_ON BOOL - 積分輸出再輸入允許 I_ITLVAL REAL 0.0 積分初值微分項：名稱微分項：名稱 數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型 默認值默認值 功能功能 D_SEL BOOL TRUE 微分項使能控制 TD TIME T#10S 微分時間 TM_LAG TIME T#2S 微分滯后時間過程參數(shù)過程參數(shù) Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.60SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Trainin

55、g CenterKnowledge for Automation（4）模板初始化功能（SFCSFC塊）塊） SFC 50 SFC 50： 名稱名稱 功能功能 WR_PARM 將動態(tài)參數(shù)寫入模板 SFC 56 SFC 56： 名稱名稱 功能功能 WR_DPARM 將預(yù)定參數(shù)寫入模板 SFC 57 SFC 57： 名稱名稱 功能功能 PARM_MOD 賦模板的參數(shù) SFC 58 SFC 58 名稱名稱 功能功能 WR_REC 寫模板專用的數(shù)據(jù)記錄 SFC 59 SFC 59 名稱名稱 功能功能 RD_REC 讀模板專用的數(shù)據(jù)記錄（5）模板初始化功能的調(diào)用例：調(diào)用例：調(diào)用SFC 50 CALL RD

56、_LGADR“SFC 50 CALL RD_LGADR“ SFC 50 的形參Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.61SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation（6）利用）利用PID模塊設(shè)計的過程模塊設(shè)計的過程Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.62SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information a

57、nd Training CenterKnowledge for Automation5 閉環(huán)控制系統(tǒng)功能塊閉環(huán)控制系統(tǒng)功能塊 系統(tǒng)功能塊系統(tǒng)功能塊SFB 41用于連續(xù)控制用于連續(xù)控制SFB 42用于步進控制用于步進控制SFB 43用于脈沖寬度控制用于脈沖寬度控制 SFB 41 SFB 43的調(diào)用的調(diào)用指令樹指令樹 LIBRARY STANDARD LIBRARY SYSTEM FUNCTION BLOCKS 6 閉環(huán)控制軟件包閉環(huán)控制軟件包功能塊功能塊FB 41 FB 42 FB 43 與與SF41 SF42 SF43兼容，兼容， 用用于于PID控制?？刂?。 FB 41 FB 43的調(diào)用的調(diào)用 STANDARD LIBRARY PID CONTROL BLOCKS Date: 2021-12-13File No.: SSP1_03C.63SIMATIC S7Siemens