西门子S7-300 PLC及工业网络基础应用-PID控制器

闭环控制与PID

控制器³

???³

闭环控制与PID

控制器SiChuan

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College-1959电气化教研室1PLC模拟量闭环控制系统方框图误差ev(n)

=

sp(n)

−

pv(n)。

应用：加热炉温度闭环控制系统，恒值控制系统和随动系统。SiChuan

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College-1959电气化教研室2³1

模拟量闭环控制系统的组成³SiChuan

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College-1959电气化教研室3在调试时断开D/A转换器与执行机构之间的

连线，在开环状态下运行PID

控制程序，如果控制器中有积分环节，因为反馈被断开了，不能消除误差，

D/A

转换器的输出电压会向一个方向变化。如果假设接上执行机构，能减小误差，则为负反馈，反之为正反馈。³2

闭环控制反馈极性的确定³SiChuan

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College-1959电气化教研室4当今的闭环自动控制技术都是基于反馈的概念以减少不确定性。反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。测量关键的是被控变量的实际

值，与期望值相比较，用这个偏差来纠正系统的响

应，执行调节控制。在工程实际中，应用最为广泛

的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称

PID控制，又称PID调节。³3

PID控制系统分析³SiChuan

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College-1959电气化教研室5PID控制器（比例-积分-微分控制器）是一

个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。PID控制的基础是比例控制；积分控制可消除稳态误差，但可能增加超调；微分控制可加快大惯性系统响应速度以及减弱超调趋势。³3

PID控制系统分析³3

PID控制系统分析SiChuan

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College-1959电气化教研室6³3

PID控制系统分析SiChuan

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College-1959电气化教研室7³3

PID控制系统分析SiChuan

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College-1959电气化教研室8³3

PID控制系统分析SiChuan

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College-1959电气化教研室9³4

PID控制器的优点³(1)

不需要被控对象的数学模型³(2)

结构简单，容易实现³(3)

有较强的灵活性和适应性³(4)

使用方便SiChuan

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College-1959电气化教研室10³SiChuan

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College-1959电气化教研室11功能块（SFB41/FB41，SFB42/FB42，SFB43/FB43）使用于S7和C7的CPU中的循环中断程序中该功能块定期计算所需要的数据，保存在指定的DB（背景数据块）中。允许多次调用该功能块。CONT_C块与PULSEGEN块组合使用，可以获得一个带有比例执行机构脉冲输出的控制器（例如，加热和冷却装置）³

SFB41/FB41

(CONT_C)，

连续控制方式；³

SFB42/FB42

(CONT_S)，

步进控制方式；³

SFB43/FB43

(PULSEGEN)，

脉冲宽度调制器；³

注意：SFB41/42/43，与FB41/42/43兼容，可以用于CPU

313C、CPU

313C-2

DP/PTP

和CPU

314C-2DP/PTP中³5

使用系统功能块实现闭环控制³SiChuan

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College-1959电气化教研室12借助于“PID参数设置”工具，可以很方便的调试功能块SFB41/FB41，SFB42/FB42的参数（背景数据块）。在Windows操作系统中，调用“调试

PID参数用户界面”的操作过程如下：³

Start

>

SIMATIC

>

STEP

7

>

PID

ControlParameter

Assignment³6

参数赋值工具介绍³6参数赋值工具介绍SiChuan

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College-1959电气化教研室13FB43/SFB43“PULSEGEN”没有参数设置的用户界面工具。你必须在STEP

7中去设置它的参数SiChuan

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College-1959电气化教研室14³6

参数赋值工具介绍³SiChuan

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College-1959电气化教研室15SFB“CONT_C”可以作为单独的PID

恒值控制器，或在多闭环控制中实现级联控制器、混合控制器和比例控制器。³SFB

41

可以用脉冲发生器SFB

43

进行扩展，产生脉冲宽度调制的输出信号，来控制比例执行机构的二级或三级（two

or

three

step）控制器。³7

连续PID控制器SFB41³7

连续PID控制器SFB41SiChuan

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College-1959电气化教研室16³7

连续PID控制器SFB41³

哇塞，这么多参数啊!!SiChuan

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College-1959电气化教研室17³SFB

43“PULSEGEN”（脉冲发生器）与连续控制器“CONT_C”一起使用，构建脉冲宽度调制的二级（two step）或三级（three

step）PID

控制器³8

脉冲发生器SFB43³

PLC

模拟量闭环控制系统方框图SiChuan

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College-1959电气化教研室18³8

脉冲发生器SFB43SFB/FB“PULSEGEN”块图SiChuan

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College-1959电气化教研室19³8

脉冲发生器SFB43³那么SFB43我们重点关注哪几个参数呢？SiChuan

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College-1959电气化教研室20PID功能块使用时注意事项SiChuan

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College-1959电气化教研室21注意：一、编程时：³

1、在OB35中调用PID（中断），注意循环中断时间的设定³

2、如果PLC出现系统故障（SF），请在OB100中调用PID指令(初始化)³

3、注意PID功能块参数的数据类型二、组态时³

1、新建Profibus-DP网，挂上EM277从站（注意从站地址要与硬件地址一致）³

2、定义通信接口大小（2字节输入，2字节输出，则IW0〈====〉VW2，则QW0〈====〉

VW0）三、调试时³

1、把表盘温度控制在50℃³

2、加热器必须电机和风扇启动后启动³

3、整定PI