如何用S7-300實(shí)現(xiàn)PID控制

時(shí)間：2020-08-25作者：上海騰希電氣技術(shù)有限公司瀏覽：127

7系列PLC集成了系統(tǒng)功能塊SFB41用作連續(xù)PID控制，如果安裝了標(biāo)準(zhǔn)PID控制軟件包的話，也可以調(diào)用其中的FB41來實(shí)現(xiàn)連續(xù)PID控制。

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一、SFB41/FB41簡介

SFB41是系統(tǒng)功能塊，集成在S7 CPU中，是操作系統(tǒng)的一部分。不同的PLC所支持的系統(tǒng)功能塊不盡相同，調(diào)用系統(tǒng)功能塊時(shí)要首先確認(rèn)該類型PLC是否支持相應(yīng)的系統(tǒng)功能塊。

FB41是標(biāo)準(zhǔn)PID控制軟件包中定義的功能塊，使用前首先要安裝標(biāo)準(zhǔn)PID軟件包。

SFB41和FB41在指令樹中的位置如圖1所示。

FB41在功能上和SFB41兼容，它們可用作單獨(dú)的PID恒值控制器，也可以在多閉環(huán)控制中實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)控制器、混合控制器及比例控制器，如果需要的話，SFB41/FB41可以用脈沖發(fā)生器SFB43/FB43進(jìn)行擴(kuò)展，產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制的輸出信號(hào)，來控制比例執(zhí)行機(jī)構(gòu)的二級(jí)或三級(jí)控制器。

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二、SFB41/FB41功能框圖

如圖2所示，為SFB41/FB41的功能框圖。

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三、設(shè)定值與反饋值的處理

1、設(shè)定值輸入

SP_INT為設(shè)定值輸入，數(shù)據(jù)類型為浮點(diǎn)數(shù)；

2、過程值輸入

過程值輸入即反饋值，有兩種方式：

當(dāng)PVPER_ON=0時(shí)，PV_IN作為過程值的輸入，數(shù)據(jù)類型為浮點(diǎn)數(shù)。這種情況下，PV_IN的值一般來自于經(jīng)過FC105轉(zhuǎn)換的外設(shè)過程值。

當(dāng)PVPER_ON=1時(shí)，PV_PER（外設(shè)過程值）作為過程值的輸入，即模擬量輸入模塊接收的值作為PID控制的反饋值。這種情況下，由于模擬量輸入模塊直接送來的數(shù)據(jù)與設(shè)定值SP_INT數(shù)據(jù)類型不同，因此，首先要進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換，才能進(jìn)行后續(xù)處理。數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換部分如圖3所示。

功能'CRP_IN'將外設(shè)過程值轉(zhuǎn)換為-100％~+100％之間的浮點(diǎn)數(shù)格式的數(shù)值，而外設(shè)過程值正常范圍的較大輸出值（100.0％）為27648（6C00H），因此，'CRP_IN'的輸出（以%為單位）PV_R滿足：

功能'PV_NORM'用于將外設(shè)過程值標(biāo)準(zhǔn)化，其輸出PV_NORM滿足：

其中：PV_FAC為過程變量的系數(shù)，默認(rèn)值為1.0；PV_OFF為過程變量的偏移量，默認(rèn)值為0.0。PV_FAC和PV_OFF用來調(diào)節(jié)過程輸入的范圍。

圖2中，'PV'為浮點(diǎn)數(shù)類型的實(shí)際值：

當(dāng)PVPER_ON=0時(shí)，PV=PV_IN；

當(dāng)PVPER_ON=1時(shí)，PV由PV_PER經(jīng)過'CRP_IN'和'PV_NORM'轉(zhuǎn)換而來。

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四、誤差的計(jì)算與處理

如圖4所示，'ER'即為負(fù)反饋誤差值，ER=SP_INT - PV。為了抑制由于控制器輸出量的量化造成的連續(xù)的較小幅度的振蕩，例如用SFB43/FB43進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制時(shí)可能出現(xiàn)的振蕩，可以用'死區(qū)Dead Bead'進(jìn)行處理，死區(qū)寬度由DEADB_W來定義，當(dāng)DEADB_W=0時(shí)，死區(qū)被關(guān)閉。


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