S7-300PID调节与应用

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：

3．PID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里调用系统功能块SFB41～SFB43，注：

调用SFB41～SFB43 的FB或FC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，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）

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“\库\Standard Library(标准库)\PID Controller(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

5．1 FB“CONT_C”用于在SIMATIC S7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。

5．2 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| ev(t) |≤B 时，减弱或切除控制输出

?当偏差| ev(t) |＞B 时，正常控制输出

?这里的死区B对应SFB41中的DEADB_W