第5章 西门子S7-200系列PLC模拟量,PID指令及应用

输入端子 工作电源
增益电位器 DIP开关
单极性模拟量 SW1 ON SW2 OFF ON SW3 ON OFF
满量程输入
分辨率
0～10V 0～5V 0～20mA
2.5mV 1.25mV 5μA 分辨率
双极性模拟量 SW1 OFF SW2 OFF ON SW3 ON OFF
满量程输入
±5V ±2.5V
M X 1.0 MPn MDn
当 M n 1 .0 时
当 M n 0 .0 时
M X ( MPn MDn )
、
第N次采样 时的比例项
第N次采样 时的微分项
为了实现平滑切换，系统会作下列调整：
SPn PV n
Mx Mn
//给定值=过程变量
PVn 1 PVn //过程变量前值=过程变量当前值
●从输入通 道 AIW0对 单极性模拟 量进行采样、 转换，并填 入回路参数 表程序。
标准化实数 16位有符号整数 ● 回路输出转化的步骤： 计算公式： R 浮点型 M n offset Span
控制对象不同，对特性要求不同，选择的 PID回路类型也不同。必须根据系统对动态品 质、稳态精度和调节速度的要求来合理选择P、 I、D回路中的一种或多种控制类型。
2.5mV 1.25mV
◆ 模拟量输出模块 EM232的特性
● 模拟量输出模块 EM232 的D/A 转换精度: 提供 12位的D/A转换器 。
（EM232）
输出端子 工作电源
※ 每个输出模块有二路输出（3个端子一组） ※ 可以输出±10V电压或0～20mA电流信号； ◎ 电压负载时：V0端接负载正极、 M0 接负 载负极。 ◎ 电流负载时：I0端接负载正极、 M0 接负 载负极。 ※ 模块需要直流24V工作电源。
TD K C ( pvn 1 pvn ) TS
●PID运算需要9个参数，按照固定的顺序和格 式存放在一个由用户指定的回路参数表中.
PID 回路参数表
▲ 指令格式： 回路参数表起
始地址； 回路号
1个用户程序中最多可有8条PID回路指令， 不同的PID 指令必须使用不同的回路号。
5．PID 回路指令的使用
PT= SMB28÷2＋20
模 拟 量 电 位 器 的 应 用 控 制 程 序
N
▲ 标准模拟量扩展模块 ● 输入模块 ● 输出模块 ● 输入/输出模块 EM231 EM232 EM235 4AI 2AO 4AI/1AO
这些扩展模块的输入/输出都是标准模 拟量信号。
● 输入数据字的格式及范围
3. 法
PID算
典型模拟量闭环控制系统方框图
PID 控制器的输出 M(t)的计算公式：
M (t ) K C e K C e dt M i.itial
t 0
e(t ) sp(t ) pv(t )
de KC dt
计算机模拟量闭环控制系统方框图
、 、
TS M n K C ( sp n pv n ) K C ( sp n pv n ) M X TI
●电流输入范围： 0～20 mA
输入端子
工作电源
输出端子 DIP开关
PLC控制程序如下：
DI
DW
● 使用 PID 模块 模块中固化了由PLC厂家设计的PID 控 制程序。特点：用户使用时只需设置一些参 数，使用方便，但价格昂贵。
● 用自编的程序实现 PID 闭环控制 有些PLC没有PID过程控制模块和PID功 能指令，或者虽然有PID控制指令，但是希 望采用某种改进的PID 控制算法。就可以用 自己编写 PID 控制程序。
用模拟量电位器 0 的值作为定时器的预置 值，要求：预置值可以调整, 调整的范围是：
200 ms～1.48s，且每个定时之后，使 QB0加 1。 解：电位器的调整范围是：SMB28=0～255 要求时间的调整范围是：T=200～1480 ms
200 〜1480 PT 20 〜148 10
T33的设定值与电位器值之间的关系：
1.
模拟量电位器的使用
▲ 主机模块上模拟量电位器数量 ● CPU221、222 有 1 个 ● CPU224、224XP、226、226XM 有 2 个
▲ 电位器值的变化范围
模拟量电位器的值与其位置有关，用螺丝 刀调节电位器，来改变其值。 模拟量电位器值的调整范围: 0 ～ 255。
【例5-10-1】 模拟量电位器应用举例：
SBR-0 回路参数表初始化子程序
Network 1
SBR-1 建立定时中断0 子程序
Network 1
中断服务程序INT-0
Network 1
实现输入采样，数据类型转换
中断服务程序INT-0
Network 2
实现PID运算
Network 3输出ຫໍສະໝຸດ 换// 积分项前值=输出值
用户程序初始化时，必须把手动方式下的 设定输出值填入回路参数表的 Mn 栏内。
假设用比例、积分、微 分控制，并采用下列控 制参数：Kc=0.4， Ts=0.2s，Ti=30 min， Td=15 min。
●采用定时中断0实现模拟量的周期性采样及 处理。
主程序 MAIN
Network 1
1）回路输入变量的转换与标准化 ● 输入变量的转换是将过程变量 PVn： 16位有符号整数INT 标准化实数
计算公式： 即：
RRaw offset RNorm Span
R 标准化 R 浮点型 偏置 值域
值域span： 单极性模拟量取 32000 双极性模拟量取 64000 偏置offset：单极性模拟量取 0 双极性模拟量取 0.5
关闭相关回路的方法：
MI KC TS ( sp n pv n ) M TI
n
X
● 关闭微分回路： 微分项：
TD MDn K C ( pv n 1 pv n ) TS
把微分时间TD设置为0，关闭微分作用。
MP n K C ( sp n pv n )
当PID运算的输出值 Mn 超出0.0～1.0的范围 时，PID运算无法进行，须用公式调整 Mx 值。