西門子S7-200SMART模塊山西代理價(jià)格

西門子S7-200系列PLC的PROFIBUS通信協(xié)議

    PROFIBUS協(xié)議是世界上個(gè)開放式的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，是用于車間級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，通常用于分布式I/O（遠(yuǎn)程I/O）的高速通信。PROFIBUS- DP協(xié)議可以使用不同廠商的PROFIBUS設(shè)備，如簡(jiǎn)單的輸入或輸出模塊、電機(jī)控制器和PLC。

    PROFIBUS協(xié)議支持傳輸速率為12Mbit/s，連接使用屏蔽雙絞線（長(zhǎng)9.6km）或者光纜（長(zhǎng)90km），多可接127個(gè)從站，其應(yīng)用覆蓋電力、交通、機(jī)械加工、過(guò)程控制和樓宇自動(dòng)化等領(lǐng)域。S7-200 CPU可以通過(guò)增加擴(kuò)展模塊EM277來(lái)支持PROFI-BUS- DP協(xié)議。

    PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)通常有一個(gè)主站和若干個(gè)I/O從站，如圖6-17所示。主站設(shè)備通過(guò)配置可以知道I/O從站的類型和站號(hào)。主站初始化網(wǎng)絡(luò)使網(wǎng)絡(luò)上的從站設(shè)備與配置相匹配。主站不斷地讀寫從站的數(shù)據(jù)。當(dāng)一個(gè)主站成功配置了一個(gè)從站之后，它就擁有了這個(gè)從站設(shè)備。如果在網(wǎng)絡(luò)上有第二個(gè)主站設(shè)備，那么它對(duì)個(gè)主站的從站的訪問(wèn)將會(huì)受到限制。

    1．指令說(shuō)明

    PID指令說(shuō)明如下：

    2．PID控制回路參數(shù)表

    PID運(yùn)算由P（比例）、I（積分）和D（微分）三項(xiàng)運(yùn)算組成，PID運(yùn)算公式如下：

    Mn=[Kc(SPn-PVn)]+[Kc(Ts/rTI(SPn-PVn)+Mx]

    +[Kc（TD/Ts）（SPn-PVn)]

    在上式中，Mn為PID運(yùn)算輸出值，[Kc（SPn-PVn）]為比例運(yùn)算項(xiàng)， [Kc(Ts/TI)（SPn-PVn）+Mx]為積分運(yùn)算項(xiàng)，[Kc（TD/Ts）（SPn-PVn）]為微分運(yùn)算項(xiàng)。

    要進(jìn)行PID運(yùn)算，需先在PID控制回路參數(shù)表中設(shè)置運(yùn)算公式中的變量值。PID控制回路參數(shù)表見(jiàn)表5-22。在表中，過(guò)程變量(PVn)相當(dāng)于圖5-51中的反饋信號(hào)，設(shè)定值( SPn)相當(dāng)于圖5-51中的給定信號(hào)，輸出值(Mn)為PID運(yùn)算結(jié)果值，相當(dāng)于圖5-51中的控制信號(hào)，如果將過(guò)程變量(PVn)值存放在VD200雙字單元，那么設(shè)定值（SPn）、輸出值(Mn)則要分別存放在VD204、VD208單元。

    3．PID運(yùn)算項(xiàng)的選擇

    PID運(yùn)算由P（比例）、I（積分）和D（微分）三項(xiàng)運(yùn)算組成，可以根據(jù)需要選擇其中的一項(xiàng)或兩項(xiàng)運(yùn)算。

    1)如果不需要積分運(yùn)算，應(yīng)在參數(shù)表中將積分時(shí)間(Ti)設(shè)為無(wú)限大，這樣（Ts/TI）值接近0，雖然沒(méi)有積分運(yùn)算，但由于有上一次的積分值Mx，積分項(xiàng)的值也不為0。

    2)如果不需要微分運(yùn)算，應(yīng)將微分時(shí)間(TD)設(shè)為0.0。

    3)如果不需要比例運(yùn)算，但需要積分或微分回路，可以把增益(Kc)設(shè)為0.0，系統(tǒng)會(huì)在計(jì)算積分項(xiàng)和微分項(xiàng)時(shí)，把增益(Kc)當(dāng)做1.0看待。

    4．PID輸入量的轉(zhuǎn)換與標(biāo)準(zhǔn)化

    PID控制電路有兩個(gè)輸入量：設(shè)定值和過(guò)程變量。設(shè)定值通常是人為設(shè)定的參照值，如設(shè)置的水壓值；過(guò)程變量值來(lái)自受控對(duì)象，如壓力傳感器檢測(cè)到的水壓值。由于現(xiàn)實(shí)中的設(shè)定值和過(guò)程變量值的大小、范圍和工程單位可能不一樣，在執(zhí)行PID指令進(jìn)行PID運(yùn)算前，必須先把輸入量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的浮點(diǎn)型數(shù)值。

    PID輸入量的轉(zhuǎn)換與標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程如下：

    1)將輸入量從16位整數(shù)值轉(zhuǎn)換成32位實(shí)數(shù)（浮點(diǎn)數(shù)）。

    2)將實(shí)數(shù)轉(zhuǎn)換成0.0~1.0之間的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值。轉(zhuǎn)換表達(dá)式為：輸入量的標(biāo)準(zhǔn)化值=輸入量的實(shí)數(shù)值／跨度+偏移量。跨度值通常取32000（針對(duì)0~ 32000單極性數(shù)值）或64000（針對(duì)- 32000~ 32000雙極性數(shù)值）；偏移量取0.0（單極性數(shù)值）或0.5（雙極性數(shù)值）。

    5．PID輸出量的轉(zhuǎn)換

    在PID運(yùn)算前，需要將實(shí)際輸入量轉(zhuǎn)換成0.0~1.0之間的標(biāo)準(zhǔn)值，然后進(jìn)行PID運(yùn)算，PID運(yùn)算后得到的輸出量也是0.0~1.0之間的標(biāo)準(zhǔn)值，這樣的數(shù)值無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)PID的控制對(duì)象，因此需要將PID運(yùn)算輸出的0.0~1.0標(biāo)準(zhǔn)值按比例轉(zhuǎn)換成16位整數(shù)，再送到模擬量輸出單元，通過(guò)模擬量輸出端子輸出。

    PID輸出量的轉(zhuǎn)換表達(dá)式為

    PID輸出量整數(shù)值=（PID運(yùn)算輸出量標(biāo)準(zhǔn)值-偏移量）×跨度。

    PID英文全稱為Proportion Integration Differentiation，意為比例積分微分PID控制，是一種閉環(huán)控制。下面以圖5-51所示的恒壓供水系統(tǒng)來(lái)說(shuō)明PID控制原理。

    圖5-51    恒壓供水的PID控制

    電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)水泵將水抽入水池，水池中的水除了經(jīng)出水口提供用水外，還經(jīng)閥門送到壓力傳感器，傳感器將水壓大小轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)Xf，Xf反饋到比較器與給定信號(hào)Xi進(jìn)行比較，得到偏差信號(hào)△X（△X=Xi-Xf）。

    若△X >0，表明水壓小于給定值，偏差信號(hào)經(jīng)PID運(yùn)算得到控制信號(hào)，控制變頻器，使之輸出頻率上升，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速加快，水泵抽水量增多，水壓增大。

    若△X <0，表明水壓大于給定值，偏差信號(hào)經(jīng)PID運(yùn)算得到控制信號(hào)，控制變頻器，使之輸出頻率下降，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變慢，水泵抽水量減少，水壓下降。

    若△X=0，表明水壓等于給定值，偏差信號(hào)經(jīng)PID運(yùn)算得到控制信號(hào)，控制變頻器，使之輸出頻率不變，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變，水泵抽水量不變，水壓不變。

    由于控制回路的滯后性，會(huì)使水壓值總與給定值有偏差。例如，當(dāng)用水量增多水壓下降時(shí)，△X >0，控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變快，提高水泵抽水量，從壓力傳感器檢測(cè)到水壓下降到控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速加快，提高抽水量，恢復(fù)水壓需要一定時(shí)間。通過(guò)提高電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?；謴?fù)水壓后，系統(tǒng)又要將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)回正常值，這也要一定時(shí)間，在這段回調(diào)時(shí)間內(nèi)水泵抽水量會(huì)偏多，導(dǎo)致水壓又增大，又需進(jìn)行反調(diào)。這樣的結(jié)果是水池水壓會(huì)在給定值上下波動(dòng)（振蕩），即水壓不穩(wěn)定。

    采用了PID運(yùn)算可以有效減小控制環(huán)路滯后和過(guò)調(diào)問(wèn)題（無(wú)法*消除）。PID運(yùn)算包括P運(yùn)算、I運(yùn)算和D運(yùn)算。P（比例）運(yùn)算是將偏差信號(hào)△X按比例放大，提高控制的靈敏度；I（積分）運(yùn)算是對(duì)偏差信號(hào)進(jìn)行積分運(yùn)算，消除P運(yùn)算比例引起的誤差和提高控制精度，但積分運(yùn)算使控制具有滯后性；D（微分）運(yùn)算是對(duì)偏差信號(hào)進(jìn)行微分運(yùn)算，使控制具有超前性和預(yù)測(cè)性。

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