西門子S7-300 PLC及工業(yè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)應(yīng)用-PID控制器

閉環(huán)控制與PID

控制器3

???3

閉環(huán)控制與PID

控制器SiChuan

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College-1959電氣化教研室1PLC模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖誤差ev(n)

=

sp(n)

?

pv(n)。

應(yīng)用：加熱爐溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)，恒值控制系統(tǒng)和隨動系統(tǒng)。SiChuan

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College-1959電氣化教研室231

模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成3SiChuan

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College-1959電氣化教研室3在調(diào)試時斷開D/A轉(zhuǎn)換器與執(zhí)行機構(gòu)之間的

連線，在開環(huán)狀態(tài)下運行PID

控制程序，如果控制器中有積分環(huán)節(jié)，因為反饋被斷開了，不能消除誤差，

D/A

轉(zhuǎn)換器的輸出電壓會向一個方向變化。如果假設(shè)接上執(zhí)行機構(gòu)，能減小誤差，則為負(fù)反饋，反之為正反饋。32

閉環(huán)控制反饋極性的確定3SiChuan

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College-1959電氣化教研室4當(dāng)今的閉環(huán)自動控制技術(shù)都是基于反饋的概念以減少不確定性。反饋理論的要素包括三個部分：測量、比較和執(zhí)行。測量關(guān)鍵的是被控變量的實際

值，與期望值相比較，用這個偏差來糾正系統(tǒng)的響

應(yīng)，執(zhí)行調(diào)節(jié)控制。在工程實際中，應(yīng)用最為廣泛

的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱

PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。33

PID控制系統(tǒng)分析3SiChuan

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College-1959電氣化教研室5PID控制器（比例-積分-微分控制器）是一

個在工業(yè)控制應(yīng)用中常見的反饋回路部件，由比例單元P、積分單元I和微分單元D組成。PID控制的基礎(chǔ)是比例控制；積分控制可消除穩(wěn)態(tài)誤差，但可能增加超調(diào)；微分控制可加快大慣性系統(tǒng)響應(yīng)速度以及減弱超調(diào)趨勢。33

PID控制系統(tǒng)分析33

PID控制系統(tǒng)分析SiChuan

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College-1959電氣化教研室633

PID控制系統(tǒng)分析SiChuan

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College-1959電氣化教研室733

PID控制系統(tǒng)分析SiChuan

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College-1959電氣化教研室833

PID控制系統(tǒng)分析SiChuan

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College-1959電氣化教研室934

PID控制器的優(yōu)點3(1)

不需要被控對象的數(shù)學(xué)模型3(2)

結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)3(3)

有較強的靈活性和適應(yīng)性3(4)

使用方便SiChuan

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College-1959電氣化教研室103SiChuan

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College-1959電氣化教研室11功能塊（SFB41/FB41，SFB42/FB42，SFB43/FB43）使用于S7和C7的CPU中的循環(huán)中斷程序中該功能塊定期計算所需要的數(shù)據(jù)，保存在指定的DB（背景數(shù)據(jù)塊）中。允許多次調(diào)用該功能塊。CONT_C塊與PULSEGEN塊組合使用，可以獲得一個帶有比例執(zhí)行機構(gòu)脈沖輸出的控制器（例如，加熱和冷卻裝置）3

SFB41/FB41

(CONT_C)，

連續(xù)控制方式；3

SFB42/FB42

(CONT_S)，

步進控制方式；3

SFB43/FB43

(PULSEGEN)，

脈沖寬度調(diào)制器；3

注意：SFB41/42/43，與FB41/42/43兼容，可以用于CPU

313C、CPU

313C-2

DP/PTP

和CPU

314C-2DP/PTP中35

使用系統(tǒng)功能塊實現(xiàn)閉環(huán)控制3SiChuan

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College-1959電氣化教研室12借助于“PID參數(shù)設(shè)置”工具，可以很方便的調(diào)試功能塊SFB41/FB41，SFB42/FB42的參數(shù)（背景數(shù)據(jù)塊）。在Windows操作系統(tǒng)中，調(diào)用“調(diào)試

PID參數(shù)用戶界面”的操作過程如下：3

Start

>

SIMATIC

>

STEP

7

>

PID

ControlParameter

Assignment36

參數(shù)賦值工具介紹36參數(shù)賦值工具介紹SiChuan

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College-1959電氣化教研室13FB43/SFB43“PULSEGEN”沒有參數(shù)設(shè)置的用戶界面工具。你必須在STEP

7中去設(shè)置它的參數(shù)SiChuan

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College-1959電氣化教研室1436

參數(shù)賦值工具介紹3SiChuan

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College-1959電氣化教研室15SFB“CONT_C”可以作為單獨的PID

恒值控制器，或在多閉環(huán)控制中實現(xiàn)級聯(lián)控制器、混合控制器和比例控制器。3SFB

41

可以用脈沖發(fā)生器SFB

43

進行擴展，產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制的輸出信號，來控制比例執(zhí)行機構(gòu)的二級或三級（two

or

three

step）控制器。37

連續(xù)PID控制器SFB4137

連續(xù)PID控制器SFB41SiChuan

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College-1959電氣化教研室1637

連續(xù)PID控制器SFB413

哇塞，這么多參數(shù)啊!!SiChuan

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College-1959電氣化教研室173SFB

43“PULSEGEN”（脈沖發(fā)生器）與連續(xù)控制器“CONT_C”一起使用，構(gòu)建脈沖寬度調(diào)制的二級（two step）或三級（three

step）PID

控制器38

脈沖發(fā)生器SFB433

PLC

模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖SiChuan

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College-1959電氣化教研室1838

脈沖發(fā)生器SFB43SFB/FB“PULSEGEN”塊圖SiChuan

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College-1959電氣化教研室1938

脈沖發(fā)生器SFB433那么SFB43我們重點關(guān)注哪幾個參數(shù)呢？SiChuan

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College-1959電氣化教研室20PID功能塊使用時注意事項SiChuan

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College-1959電氣化教研室21注意：一、編程時：3

1、在OB35中調(diào)用PID（中斷），注意循環(huán)中斷時間的設(shè)定3

2、如果PLC出現(xiàn)系統(tǒng)故障（SF），請在OB100中調(diào)用PID指令(初始化)3

3、注意PID功能塊參數(shù)的數(shù)據(jù)類型二、組態(tài)時3

1、新建Profibus-DP網(wǎng)，掛上EM277從站（注意從站地址要與硬件地址一致）3

2、定義通信接口大?。?字節(jié)輸入，2字節(jié)輸出，則IW0〈====〉VW2，則QW0〈====〉

VW0）三、調(diào)試時3

1、把表盤溫度控制在50℃3

2、加熱器必須電機和風(fēng)扇啟動后啟動3

3、整定PI