西門子S7-200SMART模塊重慶代理價格

西門子S7-300系列PLC的PID控制算法

    1．誤差的計算與處理

    用浮點數(shù)格式設(shè)定值SP_INT減去轉(zhuǎn)換為浮點數(shù)格式的過程變量PV（即反饋值），便得到負反饋的誤差。為了抑制由于控制器輸出量的量化造成的連續(xù)、較小的振蕩，例如用PULSEGEN進行脈沖寬度調(diào)制時可能出現(xiàn)的振蕩，用死區(qū)(Dead Band)非線性對誤差進行處理。死區(qū)的寬度由參數(shù)DEADB_W來定義，如果DEADB_W=0，死區(qū)被關(guān)閉。

    2．控制器的結(jié)構(gòu)

    SFB41采用位置式PID算法，比例運算、積分運算(INT)和微分運算(DIF)這三部分并聯(lián)，可以單獨激活或取消它們，因此可以將控制器組態(tài)為P、PI、PD、和PID控制器。雖然可以組成單獨的I控制器或D控制器，不過很少這樣使用。引入擾動量DISV (Disturb-ance)可以實現(xiàn)前饋控制。圖8-15中的GAIN為比例部分的增益或比例系數(shù)，TI和TD分別為積分時間常數(shù)和微分時間常數(shù)。輸人參數(shù)TM_LAG為微分操作的延遲時間，建議為TD/5。

    ·P_SEL(比例作用on)為1時激活比例作用，反之禁止比例作用，默認值為1。

    ·I_SEL（比例作用on）為1時激活積分作用，反之禁止積分作用，默認值為1。

    ·D_SEL（比例作用on）為1時激活微分作用，反之禁止微分作用，默認值為0。

    LNM_P、LNM_I和LNM_D分別是PID控制器輸入中的比例分量、積分分量和微分分量，它們的默認值均為0.0。

    3．積分器的初始值

    SFB“CONT_C”有一個初始化程序，在輸人參數(shù)COM_RST（*重新起動）設(shè)置為1時該程序被執(zhí)行。在初始化過程中，如果UTL_ON（積分作用初始化）為1狀態(tài)，將輸入UTLVAL作為積分器的初始值。如果在一個循環(huán)中斷優(yōu)先級調(diào)用它，它將從該數(shù)值開始繼續(xù)運行，所有其他輸出都設(shè)置為其默認值。

    INT_HOLD為1時積分操作保持，積分輸出被凍結(jié)。

    1．設(shè)定值的輸入

    浮點數(shù)格式的設(shè)定值( setpoint)用變量SP_INT（內(nèi)部設(shè)定值）輸入（見圖8-15）。

    2．過程變量的輸入

    可以用兩種方式輸入過程變量（即反饋值）：

    1)用PV_IN（過程輸入變量）輸入浮點格式的過程變量，此時開關(guān)量PVPER_ON(外圍設(shè)備過程變量ON)應(yīng)為0狀態(tài)。

    2)用PV_PER（外圍設(shè)備過程變量）輸入外圍設(shè)備(I/O)格式的過程變量，即用模擬量輸入模塊輸出的數(shù)字值作為PID控制的過程變量，此時開關(guān)量PVPER_ON應(yīng)為1狀態(tài)。

    3．外部設(shè)備過程變量轉(zhuǎn)換為浮點數(shù)

    外部設(shè)備（即模擬量輸入模塊）正常范圍的大輸出值(100.0%)為27648( 6C00H)，功能CRP_IN將外圍設(shè)備輸入值轉(zhuǎn)換為-*~+*之間的浮點數(shù)格式的數(shù)值，CPR_IN的輸出（以%為單位）用下式計算：

    PV_R= PV_PER×100/27648(%)

    4．外部設(shè)備過程變量的標準化

    PV_NORM功能用下面的公式將CRP_IN的輸出PV_R格式化：

    PV_NORM的輸出=PV_PER×PV_FAC+ PV_OFF

式中，PVHFAC為過程變量的系數(shù)，默認值為1.0; PV_OFF為過程變量的偏移量，默認值為0.0，PV_FAC和PV_OFF用來調(diào)節(jié)過程輸入的范圍。

    如果設(shè)定值有物理意義，實際值（即反饋量）也可以轉(zhuǎn)換為該物理值。圖8-15中的PV（過程變量）為SFB輸出的中間變量。
隨著控制技術(shù)的發(fā)展，各種控制規(guī)律層出不窮，但傳統(tǒng)的PID控制規(guī)律仍然在工業(yè)控制領(lǐng)域中*。S7-300中提供了系統(tǒng)功能塊SFB41，在對功能塊進行正確參數(shù)設(shè)置的基礎(chǔ)上，可以方便地實現(xiàn)連續(xù)PID控制。此外，在S7-300的PLC中，有功能模塊FM355，專門用于閉環(huán)控制。

    SFB41“CONT_C”（連續(xù)控制器）的輸出為連續(xù)變量，可以用SFB41“CONT_C”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?？刂破鞯墓δ芑谀M信號采樣控制器的PID控制算法，如果需要的話，SFB41可以用脈沖發(fā)生器SFB43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。
   1．設(shè)定值的輸入

    浮點數(shù)格式的設(shè)定值( setpoint)用變量SP_INT（內(nèi)部設(shè)定值）輸入（見圖8-15）。

    2．過程變量的輸入

    可以用兩種方式輸入過程變量（即反饋值）：

    1)用PV_IN（過程輸入變量）輸入浮點格式的過程變量，此時開關(guān)量PVPER_ON(外圍設(shè)備過程變量ON)應(yīng)為0狀態(tài)。

    2)用PV_PER（外圍設(shè)備過程變量）輸入外圍設(shè)備(I/O)格式的過程變量，即用模擬量輸入模塊輸出的數(shù)字值作為PID控制的過程變量，此時開關(guān)量PVPER_ON應(yīng)為1狀態(tài)。

    3．外部設(shè)備過程變量轉(zhuǎn)換為浮點數(shù)

    外部設(shè)備（即模擬量輸入模塊）正常范圍的大輸出值(100.0%)為27648( 6C00H)，功能CRP_IN將外圍設(shè)備輸入值轉(zhuǎn)換為-*~+*之間的浮點數(shù)格式的數(shù)值，CPR_IN的輸出（以%為單位）用下式計算：

    PV_R= PV_PER×100/27648(%)

    4．外部設(shè)備過程變量的標準化

    PV_NORM功能用下面的公式將CRP_IN的輸出PV_R格式化：

    PV_NORM的輸出=PV_PER×PV_FAC+ PV_OFF

式中，PVHFAC為過程變量的系數(shù)，默認值為1.0; PV_OFF為過程變量的偏移量，默認值為0.0，PV_FAC和PV_OFF用來調(diào)節(jié)過程輸入的范圍。

    如果設(shè)定值有物理意義，實際值（即反饋量）也可以轉(zhuǎn)換為該物理值。圖8-15中的PV（過程變量）為SFB輸出的中間變量。
輸入的模擬量經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后存放在一個字里( PIW)，數(shù)的表示方式與整數(shù)(INT)相同。模擬量的表示方式和測量值的分辨率見表8-5。其中，bit為符號bit，VZ =0為正數(shù)，VZ =1為負數(shù)。模擬量值的計算取左邊對齊，較低的沒有用到的bit以0填充（表中*表示0或1）。

    對于SM331模塊，分辨率與積分時間和干擾頻率抑制有固定搭配關(guān)系，搭配關(guān)系見表8-6。

    表8-6    分辨率與積分時間和干擾頻率抑制搭配關(guān)系

模擬量輸入通道的測量范圍應(yīng)當與從傳感器或變送器上送來的信號相配合。S7-300模擬量輸入通道的測量范圍調(diào)節(jié)有以下兩種方法：

    1)通過模塊上的量程卡的方位變化和STEP 7的組態(tài)設(shè)置；

    2)通過模塊上的接線方式本身的變化。

    具體采用哪種方法，由模塊本身決定。本書以種方法為例進行介紹。量程卡和模塊的配合的情況如圖8-12所示。

    量程卡是正方形的，可以有四個安裝方向，四邊分別印有A、B、C、D的標記，其含義如表8-4所示。如果接人的是熱電偶或熱電阻，應(yīng)當選擇A。

    表8-4    量程卡上的標記含義

    通過量程卡選擇量程范圍是初選，后還要通過STEP 7進行組態(tài)設(shè)置，模擬量輸入模塊SM331的設(shè)置如圖8-13所示。

    圖中Position of Measuring Range顯示的是量程卡允許的方位；

    Measuring Type、Measuring Range的設(shè)置必須和量程卡位置相配合。

    Harware Interrupt硬件中斷，如果激活硬件中斷，就可以輸入下方的上下限值(upper limit value和lower limit value)。當測量值超過上下限值時就會觸發(fā)硬件中斷，系統(tǒng)調(diào)用硬件中斷組織塊OB40。Diagnostic Interrupt診斷中斷，如果激活診斷中斷(需要同時激活Group Diagnosis)，當一個可診斷的事情發(fā)生時，就觸發(fā)診斷中斷，系統(tǒng)調(diào)用診斷中斷組織塊如0882?？稍\斷的事件有：

    ·組態(tài)、參數(shù)設(shè)置錯誤。

    ·斷線。

    ·超界（超過- 32768~+32767）。

    ·電源失壓。

    ·積分時間和干擾頻率抑制以及分辨率是相互關(guān)聯(lián)的。

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