S7 300PID调节与应用

1、S7-300多回路过程控制及PID调节讲解本实训的知识点：过程控制中，D槽的液位高度是靠PID调节变频器的补水速度来实现恒定的， 其实就是恒 压供水的意思。完成本实训，涉及到哪些知识点呢？1、两台PLC要用MPI通信，则可选择全局数据通信；2、需要将液位转换成高度值；3、需要使用OB35 OB100 SFB41块；4、需要对三菱变频器进行设置； 现在分述上述问题：1、全局数据(Global data, GD)通信：全局数据通信使用CPU勺MPI接口，不需要增加通信硬件，对CPU也没有特殊的要求，因 此这是一种经济而有效的通信方式，但是只能传输少量的数据。在同一个MPI子网中允许最多15台S7-

2、300/400和C7之间周期性地交换少量数据。全局数据通信采用广播方式来传输数据， 数据的接收没有确认信息，因此不能保证通信数 据的完整性和准确性。不需要对全局数据通信进行编程。 只需要在STEP7的MPI网络中用全局数据表对全局数据 通信组态。方法如下：法一：组态好MPI网络后，在项目处右击MPI进行全局变量设置；号；*心曲.1.1 u u决閃 谨项迫)蜀二1迷)聘曲迪瞰全局数据(GD)(GD) L L IFIC1IFIC1全局徽据gmgm表 無辑型 捶入FtCFtC査看 窗口址)帮助QPQP巴乂a应峑I fc WG G盟 O OI比祝法二、打开任一CPI站点的硬件配置，点击组态网络，右击M

3、PI进行全局变量定义; 3 I黑歸爲曜雀I I巨H I壮 A 注匾|鑒I I符号名乞戲酬A AA06A06 1.1.点青项a a IBIBCFini4C-?IPCFini4C-?IP + 岡CPU31S-CPU31S- DfBDfB妩过谑器黄型SIMATICSIMATIC 300300站点EIMATICEIMATIC 300300站点全局数据(GD)(GD) IDIDCPU314G2DCPU314G2D闵CPUCPU 3140231402 DPDPCPU31CPU31 5-2DR65-2DR6CPUCPU 315-2315-2 DPDPGD 1丄1GD 1. 1. 2GD1.2.I ：_._.

4、GD 1.2. 2GD局交邕右键定义发送蟹局交邕右键定义发送蟹 A A一一 . i iHFIHFI 11踰：匕 =rv、b；世看少：!兀项 奋帮肋D計H龜俸11龍P卩趣血I面3. PID控制程序的编制和采样周期的选择，以及相关的0B块:2 2S2S23 3 2 22 2 3 32 2 4 42.52.5匚匸739 9 IPcrircrir 3nc3nc-aE-aE$场f他召CcantCcantFcsjiFcsji ijEijEy FN 353 STIJfetPcoJfetPco HZ-2-06HZ-2-06 (P?(P?络J J = = C:C: DaciiKentDaciiKentBanda

5、nd Settines.Settines. _ _ _ _ XBZXBZ2-(1&2-(1&云CPU314C-2DEF: :p pJ14J14：- -：: : IFIF: :351351 ffTffT4?=4?= ? ? nSTEPSTEP2CPU315-2EP&21?-21?-： : :F F仝1_Ctrl+C定JZ全局数据）打珈劈数DelDelSTEFST对象屋性(&).Alt+Return2、液位转换：既可用库（通过下载得到）程序，也可自己写程序; 转换公式：2 2复制可在FB或FC里调用系统功能块SFB4LSFB43注：调用SFB4LSFB43的FB或F

6、C必须放在定时循环中断OB35 (OB30-OB38)中被调用。OB35的循环中断时间即为PID控制器的采样周期TS。采样周期TS与CPU性能有关，需要根据运算速度和控制周期折衷选择。可以在CPU属性中设置。调用系统功能块必须指定背景数据块，例如：STL CALL SFB“CONT_C , DB41背景数据块保存了功能块的输入/输出结果, 应的数据。关于SFB41解释如下：M-0M-0DB41DB41* *自动运动自动运动*PID*PID DATA*DATA*状态状态* * -而而I I-可以在PLC程序中或WINC(软件访问相ENENFB41FB41ENOENOFALSEFALSECOMJR

7、S-QCOMJRS-QM_0K)LMNLMNLMNLMN PERPERTRUEDO2DO2* *采样时间采样时间 1D1081D108俶颐位 J( ( MDIO-MDIO-乍匕例系数乍匕例系数* *咒咒E分时间分时间 h h 徴分时间徴分时间G微分时间蔭痘微分时间蔭痘死ix4iix4i1.000000e+002 0. 000000e+000 PVPEK.ONqPVPEK.ONqP_3ELP_3ELI I 3EL3ELiirriirr HOLDHOLDI_ITL_ONI_ITL_OND_SEO50MS50MSCYCLE)CYCLE)5F_ijrr5F_ijrr) )FV_IJIFV_IJI )

8、)PVPV PERPER - -WANWANG2OUDiosir 0TILL甜DEADSDEADS W WLMN_HL10PV_FACPV_O?FPV_O?FLMW_FCLHNjOFFLHNjOFFI_ITLVALI_ITLVALDISVDISVQLMH.HLHQLMH.HLHQLmN.LLMQLmN.LLM恒压P _1 D讲解SFB41/F肌肌1的输出参数的输出参数: :LMLMW W以REAREAL L输出的调节值(H(H 0 00 0矗这里不用 団LO.PERLO.PER以VRODVROD输出给外设的调节值QUOI-HLMQUOI-HLM输出1 1时说明输出已达上限值QLO_LLTQLO

9、_LLT 出1 1时说明输出己达下限值LMILLMILP P输出的是调节变量的比例分量。LHIKJLHIKJ输岀的是调节变量的积分分量。LWOLDLWOLD输出的是训节变量的黴分分量。PHPH输出有效的过程变量。ER(REAL)ER(REAL)辅出误差童屋，屋，本实训中,我们只用了 1 宝个養数!OILRST:完全重启完全重启. .=1时该块完全重启；这里时该块完全重启；这里雛趨时中断控制回路，井将丰动值设置雛趨时中断控制回路，井将丰动值设置EL：徴分作用打开徴分作用打开& &其实其实P_SEL I_SELS默认二默认二 X XYCLE:采样时间，缺省值采样时间，缺省值T=#l

10、s.确定了块调用之间的确定了块调用之间的 时间间隔时间间隔，本任务中本任务中MD92=50MSj；F_INT:内部设定值内部设定值. .用用于设定一个目标值。于设定一个目标值。呢呢JN:过程变量输入过程变量输入& &由由M模块模块采集得到：采集得到：AIN：比例增益比例增益F。输入用于指定控制器的增输入用于指定控制器的增S.MD80=20I;积分时间，需积分时间，需 H HCYCLE.这这aND84=10S;B:微分时间微分时间，需冶需冶CYCLEO这里这里ND38=0; m_HLM：调节值上限调节值上限. .这里这里=10(10?m_LLM：调节值下限调节值下限. .这里这里

11、=0. 0；- h T* 7* F T -/注意:当魏值化羹賊应干 5F掘 T 便毘百分数或物理4、需要对三菱变频器进行设置：变频器应设为：P r79=2;外部运行模式；(启/停、频率都由外部控制)Pr73=0;设为0-10V电压控制；（注意：三菱默认为0-5V）P r251=0;取消缺相保护；（默认值为1,有缺相保护的）注意：在S7-200配方中，Pr79=3即可，此时为“外部/PU组合模式”，即启/停由外部接 通STF/STR频率由调试时，如果目标槽的液位到达后，变频器的启停信号也得复位，不能只靠电压来附：用于闭环控制的系统功能块（1） 除了专用的闭环控制模块，S7-300也可以用控制功能

12、块来实现PID控制。但是需要配 置模拟量输入模块和模拟量输出模块（或数字量输出模块）系统功能块SFB41-SFB43用于CPU313C/314（和C7的闭环控制。SFB41“CONT_C用于连续控 制，SFB42“ CONT_S用于步进控制，SFB43 “ PULSEGEN用于脉冲宽带调制。（2） 闭环控制软件包程序编辑器左边窗口的文件夹“ 库Sta ndard Library（标准库）PID Con troller（ PID控制器）”中的FB41-FB43适用于所有S7-300的CPU勺PID控制。5 .使用FB41“CONT_C实现连续控制5.1 FB“CONT_C用于在SIMATICS7

13、可编程控制器上，控制带有连续输入和输出变量的 工艺过程。在参数分配配期间，用户可以激活或取消激活PID控制器的子功能，以使控制器适合 实际的工艺过程。FB41的输入参数:参数数据类 型取值 范围缺省描述RSTBOOLFALSE完全重启动：该块有一个完全重启动例行程序，在置位了输 入“完全重启动”时执行该例行程序MAN_ONBOOLTRUE手动值打开：如果置位了输入“手动值打开”，则中断控制回路。并将手动值设置为调节值。PVPER_ONBOOLFALSE外设过程变量打开如果过程变量是从I/O中读取的， 则输入PV_PER必须连接 到I/O，并且必须置位输入“外设过程变量打开”P_SELBOOLT

14、RUE比例作用打开可以在PID算法中单独激活或取消激活各个PID作用。当置位了输入“比例作用打开”后，将打开P比例作用I_SELBOOLTRUE积分作用打开可以在PID算法中单独激活或取消激活各个PID作用。置位了输入“积分作用打开”后，将打开1积分作用。INT_HOLDBOOLFALSE积分作用保持通过置位输入“积分作用保持”，可以“冻结”积分器的输 出。I_ITL_ONBOOLFALSE积分作用初始化通过置位输入“积分作用初始化打开”，可以将积分器的输出连接到输入l ITL VAL。PU面板设定。PQWxX勺值只能MOVt送写入，而不能在变量表中强制。程序存在缺陷：控制，防止模式设置错误后

15、的不停抽水现象。D_SELBOOLFALSE微分作用打开可以在PID算法中单独激活或取消激活各个PID作用。当置位了输入“微分作用打开”后，将打开D微分作用。CYCLETIME=1毫秒T#1s米样时间块调用之间的时间间隔必须恒定。“采样时间”输入确定了块调用之间的时间间隔。SP_INTREAL-100.0.100.0(%)或者 是物理值1)0.0内部设定值“内部设定值”输入用于确定一个设定值。（如：设定一个目标液位高度值，在此处设置）P V_INREAL-100.0.100.0(%)或者 是物理值1)0.0过程变量输入初始值可以在“过程变量输入”输入端上设置，也可以连接 到浮点数格式的外部过程

16、变量上。（如：当前过程液位值由此输入）可以认为，这两个比较置要么都为百分数，要么都为真实物 理高度值！PV_PERWORDW#16#0000外设过程变量I/O格式的过程变量连接到控制器的“外设过程变量”输入 端。MANREAL-100.0.100.0(%)或者 是物理值1)0.0手动值“手动值”输入用于使用操作员接口函数置位一个手动值。GAINREAL2.0比例增益“比例因子”输入用于指定控制器的增益。TITIME=CY CLET#20s复位时间“复位时间”输入决定了积分器的时间响应。TDTIME=CY CLET#10s微分时间“微分时间”输入决定微分器单元的时间响应TM_LAGTIME=CY

17、CLE/2T#2s微分作用的时间延迟D微分作用的算法包含了一个时间延迟，它在“微分作用的 时间延迟”输入中设定。DEADB_WREAL=0.0（%）或者 是物理值1）0.0死区带宽死区应用于误差。“死区带宽”输入决定了死区的大 小、。LMN_HLMREALLMN_LLM.10100.0调节值上限调节值总是受上限和下限的限制。“调节值上限”输入指定调节值的上限0.0(%)或者 是物理值2)以百分数的值表示，如85.5表示85.5%;亲自测试时，发现当LMN_HLM=).0时，LMN_PER最大为13824，当LMN_HLM00.0时，LMN_PE最大为27648;但如 果超出100.0时，贝U

18、LMN_PE也会成比例增大。LMN_LLMREAL-100.0.LMN_HLM(%)或者 是物理值2)0.0调节值下限调节值总是受上限和下限的限制。“调节值下限”输入指定调节值的下限。以百分数的值表示。如0.5表示0.5%P V_FACREAL1.0过程变量因子“过程变量因子”输入用于和过程变量相乘。 它以此来调整 过程变量的范围。PV_OFFREAL0.0过程变量偏移量“过程变量偏移量”输入用于和过程变量相加。 它以 此来调整过程变量的范围。LMN_FACREAL1.0调节值因子“调节值因子”输入将和调节值相乘。它以此来调整调 节值的范围。LMN_OFFREAL0.0调节值偏移量“调节值偏移量”用于和调节值相加。它以此来调整调节值 的范围。FB41的输出参