SPID调节与应用

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1、S 7 - 3 0 0 多 回 路 过 程 控 制 及 P I D 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（Globaldata,GD ）通信：全局数据通信使用CPU的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

2、据。在同一个 MPI子网中允许最多15台S7-300/400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； 法二、打开任一 CPU站点的硬件配置，点击组态网络，右击MPI进行全局变量定 义；2、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：3PID 控制程序的编制和采样周期的选择，以及相关的 OB 块： 可在FB或FC里调

3、用系统功能块SFB41SFB43，注： 调用SFB41SFB43的FB或FC必须放在定时循环中断OB35（OB30OB38）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： CALLSFB“CONT_C”,DB 41 背景数据块保存了功能块的输入/输出结果，可以在PLC程序中或WINCC软件访问相 应的数据。关于 SFB41 解释如下：4、需要对三菱变频器进行设置：变频器应设为：Pr79=2；外部运行模式；（启/停、频率都由外部控制）

4、 Pr73=0；设为0-10V电压控制；（注意：三菱默认为0-5V）Pr251=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PU面板设定。调试时，PQWxx的值只能MOV传送写入，而不能在变量表中强制。程序存在缺陷：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 靠电压来控制，防止模式设置错误后的不停抽水现象。 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

5、字量输出模块）系统功能块SFB41-SFB43用于CPU313C/314C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“StandardLibrary（标准库）PIDController（PID控制 器）”中的FB41-FB43适用于所有S7-300的CPU的PID控制。5.使用FB41 “CONT_C ”实现连续控制5. 1FB “CONT_C”用于在SIMATICS7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。在参数分配期

6、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COM_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_SELBOOLTRUE比例作用打开可以在PID算法中单独激活或取消激活各个PI

7、D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I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I ITL VAL。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=

8、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.(%)或者是 物理值1)内部设定值“内部设定值”输入用于确定个设定值。(如：设定一个目标液位高度值，在此处设置)PV_INREAL.(%)或者是 物理值1)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 咼度值！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.(%)或

9、者是 物理值1)手动值“手动值”输入用于使用操作员接口函数置位 个手动值。GAINREAL比例增益“比例因子”输入用于指定控制器的增益。TITIME=CYCLET#20s复位时间“复位时间”输入决定了积分器的时间响应。TDTIME=CYCLET#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=CYCLE/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=(%) 或者是 物理值1)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.(%)或者是

10、物理值2)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 节值的上限以百分数的值表示，如表示%;亲自测试时，发现当LMN_HLM=时，LMN_PER最大为 13824,当 LMN_HLM=时，LMN_PER 最大为 27648 ；但如果 超出时，则LMN PER也会成比例增大。LMN_LLMREAL.LMN_HLM( %)或 者是物 理值2)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。如表示%PV_FACREAL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_OFFREAL过程变量偏移量

11、“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_FACREAL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_OFFREAL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 的输出参数：参数数据类 型取值范围缺省描述LMNREAL调节值有效的调节值以浮点数格式从“调节值”输 出端输出，范围0-100%。LMN_PERWORDW#16#0000外设调节值I/O格式的调节值被连接到控制器的“外设 调节值”输出端。即模拟量输出PQW。QLMN_HLMBOOLFALSE达到调节值上限调节值总是受上限和下限

12、的限制。输出“达 到调节值上限”表明已经超过了上限值。QLMN_ILMBOOLFALSE达到调节值下限调节值总是受上限和下限的限制。输出“达 到调节值下限”表明已经超出了下限值。LMN_PREAL比例分量“比例分量”输出包含了可调节变量的比例 分量。LMN_IREAL积分分量“积分分量”输出包含了调节值的积分分量LMN_DREAL微分分量“微分分量”输出包含了调节值的微分分量PVREAL过程变量有效的过程变量在“过程变量”输出端输 出。ERREAL误差信号有效误差在“误差信号”输出端输出。52带有死区的 PID 控制算法在某些控制系统中，当偏差比较小时，为了避免控制动作过于频繁，以消除由 此所引起的振荡给设备带来危害，可采用带死区的 PID 控制系统。死区的PID概念：是人为地设置一个不灵敏区域B,当偏差Iev(t)IWB时，减弱或切除控制输出当偏差Iev(t)IB时，正常控制输出这里的死区 B 对应 SFB41 中的 DEADB_W