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1、第第第第8 8 8 8章章章章 S7-300S7-300S7-300S7-300在模拟量在模拟量在模拟量在模拟量闭环控制中的应用闭环控制中的应用闭环控制中的应用闭环控制中的应用电气控制与可编程控制器电气控制与可编程控制器第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用PLC常用控制方法：常用控制方法：SCS：Sequence Control System，程序和顺序控制；，程序和顺序控制；MCS：Modulating Control System，例如：，例如：PID控制作控制作为基本为基本MCS；复杂控制：复杂控制：串级控制、混合控制、比值控制等；串级
2、控制、混合控制、比值控制等；最优控制：最优控制：现代控制理论算法实现的控制；现代控制理论算法实现的控制；自适应控制：自适应控制：给定值随着某种规律自动调整，使生产过给定值随着某种规律自动调整，使生产过程始终处于最佳工作状态；程始终处于最佳工作状态；模糊控制：模糊控制：控制决策控制决策(目标目标)用模糊规则来实现。用模糊规则来实现。2第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用PS电源电源CPU接口模板接口模板DIDOAITCRTDAOFM.按钮按钮行程开关行程开关接近开关接近开关转换开关转换开关辅助节点辅助节点 指示灯指示灯接触器接触器继电器继电器电
3、磁阀电磁阀 变送器变送器热电偶热电偶热电阻热电阻热电偶热电偶 热电阻热电阻 执行器执行器FM355S7-300 S7-300 组成的控制系统组成的控制系统组成的控制系统组成的控制系统3第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用图图8-1 PLC模拟量闭环控制系统原理框图模拟量闭环控制系统原理框图可编程控制器可编程控制器pv(n)控制器控制器+-给定值给定值D/AA/Dsp(n)ev(n)mv(n)mv(t)生产过程生产过程执行器执行器被控对象被控对象测量变送器测量变送器被控量被控量pv(t)c(t)其中其中c(t)：被控制量：被控制量sp(n)：给
4、定值：给定值mv(t)：PLC输出的模拟量输出的模拟量mv(n)：D/A转换后输出的数字量转换后输出的数字量pv(t)：变送器输出的模拟量变送器输出的模拟量ev(n)：控制偏差：控制偏差ev(n) = sp(n) pv(n)pv(n)：经：经A/D转换后的数字量转换后的数字量8.1 模拟量闭环控制的基本概念模拟量闭环控制的基本概念8.1.1 模拟量闭环控制系统的组成模拟量闭环控制系统的组成1 模拟量单闭环控制系统的组成模拟量单闭环控制系统的组成4第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用CPUAIAO原理：原理：AI(TC、RTD)模块采集过程值模
5、块采集过程值 经经CPU执行执行PID控控制算法制算法 AO(或或DO)实现控制。实现控制。优点：节约费用，使用灵活。优点：节约费用，使用灵活。缺点：不能独立控制，占缺点：不能独立控制，占CPU时间。时间。SFB41SFB42SFB43SFB58SFB592 S7-300实现闭环控制的方法实现闭环控制的方法软件软件PID控制器：控制器：5第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用mv(t)LCLCpv(t)spF2F1LTLT举例：举例：CPUAIAOSFB41SFB42SFB43SFB58SFB596第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟
6、量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用 闭环控制模块闭环控制模块n模块模块FM 355C: 4路模拟量连续输出路模拟量连续输出 FM 355S: 8路步进或脉冲输出路步进或脉冲输出 n功能功能可运行于自动可运行于自动/手动模式、安全模式、跟随模式；手动模式、安全模式、跟随模式；自整定温度控制算法、自整定温度控制算法、PID算法；算法；即使即使CPU故障或停机，模块仍能独立工作。故障或停机，模块仍能独立工作。n应用应用温度、压力、流量、液位控制。温度、压力、流量、液位控制。4AI4AO8DI4AI8DO8DI控制算法控制算法7第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在
7、模拟量闭环控制中的应用3 PID控制器概述控制器概述 PID控制控制(Proportional Integral Differential) PID意为比例、积分、微分，意为比例、积分、微分，PID控制是自动控制中控制是自动控制中一种重要的常规控制方式。一种重要的常规控制方式。 PID控制实现的方式控制实现的方式模拟模拟PID：控制器用模拟电路实现：控制器用模拟电路实现数字数字PID：通过软件实现：通过软件实现PID数字运算数字运算8第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用8.2 数字数字PID控制器控制器8.2.2 PID控制器的数字化控制器的
8、数字化1. PID控制器表达式控制器表达式其中：其中：KP为比例系数，比例系数，TI为积分分时间常数，常数，TD为微分微分时间常常数，数，M为积分部分的初始分部分的初始值。传递函数：函数：10第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用v PID控制器的结构图如下：控制器的结构图如下：控制对象控制对象-2. PID算法的数字实现算法的数字实现n数字数字PID主要有三种算法：主要有三种算法：位置算法、增量算法和速度位置算法、增量算法和速度算法算法。nS7-300 PID功能块功能块SFB41是是位置算法位置算法。11第第8 8章章 S7-300S7-3
9、00在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用由由PID表达式表达式 设设PID控制器采样周期为控制器采样周期为Ts，对上式进行离散化处理，对上式进行离散化处理，积积分分项用累加近似代替，项用累加近似代替，微分微分项用差分近似代替，则连续系统项用差分近似代替，则连续系统表达式变为：表达式变为：12第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用整理后得：整理后得：式中：式中：Ts=t 为采样周期为采样周期 ev(n) 、ev(n-1)为第为第n次和第次和第n-1次采样时的偏差值次采样时的偏差值 mv(n) 为第为第n次采样时控制器的输出值次采样时控
10、制器的输出值位置算法的特点：位置算法的特点：控制输出与阀门位置有一一对应关系，故称控制输出与阀门位置有一一对应关系，故称位置算法；位置算法；每次都需计算阀位的绝对位置；每次都需计算阀位的绝对位置；需采用措施来防止需采用措施来防止积分饱和积分饱和和和手自动切换的扰动手自动切换的扰动现象；现象；上式中，上式中，KP、TI、TD、M分别对应分别对应SFB41的的GAIN、TI、TD和和I_ITLVAL。13第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用3. 不完全微分不完全微分PIDn微分项的弱点：在标准的微分项的弱点：在标准的PID算式中，当有阶跃信号输入
11、算式中，当有阶跃信号输入时，微分项急剧增加，容易引起调节过程的振荡，导致调时，微分项急剧增加，容易引起调节过程的振荡，导致调节品质下降。节品质下降。n解决：不完全微分解决：不完全微分PID算法基本思想仿照模拟调节器的实算法基本思想仿照模拟调节器的实际微分调节，加入际微分调节，加入惯性环节惯性环节，以克服完全微分的缺点。，以克服完全微分的缺点。n不完全微分不完全微分PID的传递函数为的传递函数为 上式中，上式中，KP、TI、TD、M意义同前，意义同前，Tf 惯性环节时间惯性环节时间常数，对应常数，对应SFB41的的TM_LAG。14第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用
12、在模拟量闭环控制中的应用4. 带有死区的带有死区的PID控制算法控制算法n在某些控制系统中，当偏差比较小时，为了避免控制动作在某些控制系统中，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，可采用采用带死区的带死区的PID控制系统。控制系统。 n死区的死区的PID概念：是人为地设置一个不灵敏区域概念：是人为地设置一个不灵敏区域B，当偏差当偏差 | ev(t) |B 时，减弱或切除控制输出时，减弱或切除控制输出当偏差当偏差 | ev(t) |B 时，正常控制输出时，正常控制输出n这里的死区这里的死区B对应对应SFB
13、41中的中的DEADB_W。死区特性死区特性BPID控制器控制器SP控制对象控制对象图图8-3 带有死区的带有死区的PID控制控制 15第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用8.3 S7-300的模拟量闭环控制功能的模拟量闭环控制功能8.3.1 S7-300实现闭环控制的方法实现闭环控制的方法1. FM355闭环控制模块闭环控制模块nS7-300闭环控制模块，用于压力、流量、液位等控制；闭环控制模块，用于压力、流量、液位等控制；n内有自优化温度控制算法和内有自优化温度控制算法和PID算法；算法；nFM355模块不受模块不受CPU影响而影响而独立
14、工作独立工作；nFM355有有4个个AI，可接热电阻、电流、电压信号；，可接热电阻、电流、电压信号；nFM355C用于连续控制器，有用于连续控制器，有4个独立的个独立的AO，可组成定值、，可组成定值、串级、比值等控制方式；串级、比值等控制方式；nFM355S用于数字量步进或脉冲控制器，有用于数字量步进或脉冲控制器，有8个个DO。16第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用2. 闭环控制系统功能块闭环控制系统功能块nSFB41SFB43：通过：通过AI、AO(DO)模块实现模块实现PID控制。控制。 其中：其中：通过通过AO实现连续控制实现连续控制
15、(SFB41)通过通过DO实现步进实现步进(SFB42)或脉冲控制或脉冲控制(SFB43)。3. 闭环控制软件包闭环控制软件包nFB41FB43用于用于PID控制，功能同控制，功能同SFB41SFB43；nFB58和和FB59用于用于PID温度控制；温度控制；n模糊控制、神经网络控制、模糊控制、神经网络控制、PID自整定等软件包。自整定等软件包。17第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用8.3.2 闭环控制系统功能块闭环控制系统功能块1. 系统功能块的调用系统功能块的调用SFB 41 用于连续控制用于连续控制SFB 42 用于步进控制用于步进控
16、制SFB 43 用于脉冲宽度控制用于脉冲宽度控制n调用方法如下：调用方法如下：指令树指令树LibraryStandard LibrarySystem Function Blocks插入块插入块2. 闭环控制软件包的调用闭环控制软件包的调用n功能块功能块FB41 FB42 FB43与与SFB41 SFB42 SFB43兼容，调兼容，调用方法如下：用方法如下：指令树指令树 LibraryStandard LibraryPID Control Blocks插入块插入块18第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用3. PID控制程序的编制和采样周期的选择
17、控制程序的编制和采样周期的选择n可在可在FB或或FC里调用系统功能块里调用系统功能块SFB41SFB43注注：调用调用SFB41SFB43 的的FB或或FC必须放在必须放在定时循环中断定时循环中断OB35 (OB30OB38)中被调用。中被调用。OB35的循环中断时间即为的循环中断时间即为PID控制器的采样周期控制器的采样周期TS 。n采样周期采样周期TS 与与CPU性能有关，需要根据运算速度和控制性能有关，需要根据运算速度和控制周期折衷选择。可以在周期折衷选择。可以在CPU属性中设置。属性中设置。19第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用20
18、第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用n调用系统功能块必须指定背景数据块调用系统功能块必须指定背景数据块 例如：例如：STL：CALL SFB “CONT_C”, DB300 LAD：n背景数据块保存了功能块的输入背景数据块保存了功能块的输入/输出结果，可以在输出结果，可以在PLC程程序中或序中或WINCC软件访问相应的数据。见图。软件访问相应的数据。见图。21第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用梯形图梯形图语句表语句表22第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟
19、量闭环控制中的应用SFB41的背景数据块的背景数据块DB30023第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用8.4 连续连续PID控制器控制器SFB41nSFB41为连续控制器，控制输出为为连续控制器，控制输出为AO量；量；n基本控制是恒值控制。例如：恒压、恒温、恒速控制等。基本控制是恒值控制。例如：恒压、恒温、恒速控制等。n连续控制器连续控制器SFB41的原理框图如图的原理框图如图8-4所示。所示。24+-DEADBANDDEADB_W死区宽度死区宽度比例增益比例增益GAINER误差误差PV过程变量过程变量PVPER_ONPV_NORMPV_FA
20、C 输入系数输入系数PV_OFF 输入偏差输入偏差CRP_IN%100/27648100/27648SP_INT内部浮点数给定值内部浮点数给定值PV_IN浮点数过程变量浮点数过程变量PV_PER外设变量外设变量P_SELI_SEL+D_SEL0.00.0LMN_P 比例分量比例分量LMN_I 积分分量积分分量DISV扰动扰动LMN_D 微分分量微分分量0.0LMN_NORMLMN_FAC 输出系数输出系数LMN_OFF 输出偏移量输出偏移量CRP_OUT%27648/10027648/100LMNLIMITLMN_HLM 输出上限值输出上限值LMN_LLM 输出下限值输出下限值LMN控制器输出
21、值控制器输出值LMN_PER外设输出外设输出QLMN_HLM 输出超上限输出超上限QLMN_LLM 输出超下限输出超下限手动控制手动控制MAN_ONMAN手动手动1010101001TD 微分时间常数微分时间常数TM_LAG 微分延迟时间微分延迟时间死区死区过程变量格式化过程变量格式化实数实数PV_R输出限幅输出限幅输出限幅输出限幅LMN_LIM输出量格式化输出量格式化转换为外设输出值转换为外设输出值图图8-4 SFB41 CONT_C框图框图DIFINT_HOLD 积分保持积分保持I_ITL_ON 积分初始化积分初始化I_ITLVAL 积分初值积分初值INT+25第第8 8章章 S7-300
22、S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用1. 设定值的输入设定值的输入SP_INT：设定值：设定值(setpoint)，浮点数格式。，浮点数格式。2. 过程变量输入格式选择过程变量输入格式选择有两种输入方式：有两种输入方式：PVPER_ON=0：选择：选择PV_IN 作输入，浮点格式的工程值作输入，浮点格式的工程值PVPER_ON=1：选择：选择PV_PER 作输入，作输入，A/D采集的数字量采集的数字量+-DEADBANDDEADB_W死区宽度死区宽度PV过程变量PVPER_ONPV_NORMPV_FAC 输入系数输入系数PV_OFF 输入偏差输入偏差CRP_IN%100
23、/27648SP_INT内部浮点数给定值内部浮点数给定值PV_IN浮点数过程变量浮点数过程变量PV_PER外设变量外设变量01死区死区过程变量格式化实数PV_RPLC生产过程生产过程pv(npv(n) )控制器控制器+-给定值给定值D/AA/Dspspev(nev(n) )mv(nmv(n) )mv(tmv(t) )执行器执行器被控对象被控对象测量变送器测量变送器被控量被控量pv(tpv(t) )c(tc(t) )26第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用3. 外部设备过程变量转换为浮点数外部设备过程变量转换为浮点数PVPER_ON=1时时PV
24、_IN选择选择A/D采集的数值采集的数值(字字)，内部需要转，内部需要转换为浮点数换为浮点数(百分数百分数)：PV_R = PV_PER 100 / 276484. 外部设备过程变量的标准化外部设备过程变量的标准化对对PV_R格式化：格式化：PV_NORM 的输出的输出 = PV_R PV_FAC + PV_OFFPV_FAC：过程变量系数，默认值取：过程变量系数，默认值取1.0PV_OFF：过程变量的偏移量，默认值取：过程变量的偏移量，默认值取0.0PV_FAC 和和 PV_OFF可用来调节过程输入的范围。可用来调节过程输入的范围。PV：过程变量中间输出。：过程变量中间输出。+-DEADBA
25、NDDEADB_W死区宽度死区宽度PV过程变量过程变量PVPER_ONPV_NORMPV_FAC 输入系数输入系数PV_OFF 输入偏差输入偏差CRP_IN%100/27648100/27648SP_INT内部浮点数给定值内部浮点数给定值PV_IN浮点数过程变量浮点数过程变量PV_PER外设变量外设变量01死区死区过程变量格式化过程变量格式化实数实数PV_R27第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用8.4.2 PID控制算法控制算法1. 误差的计算与处理误差的计算与处理 误差误差 SP_INT PV 死区处理 ER(Error，中间输出变量)，
26、死区带由DEADB_W确定。+-DEADBANDDEADB_W死区宽度死区宽度PV过程变量过程变量PVPER_ONPV_NORMPV_FAC 输入系数输入系数PV_OFF 输入偏差输入偏差CRP_IN%100/27648100/27648SP_INT内部浮点数给定值内部浮点数给定值PV_IN浮点数过程变量浮点数过程变量PV_PER外设变量外设变量01死区死区过程变量格式化过程变量格式化实数实数PV_R28第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用2. 控制器的结构数字数字PID算式：算式：对应对应PID结构图，其中：结构图，其中： GAIN、TI、
27、TD分别对应分别对应KP、TI、TD TM_LAG：惯性环节时间常数：惯性环节时间常数P_SELI_SEL+D_SEL0.00.0LMN_P 比例分量比例分量LMN_I 积分分量积分分量DISV扰动扰动LMN_D 微分分量微分分量0.0101010TD 微分时间常数微分时间常数TM_LAG 微分延迟时间微分延迟时间DIFINT_HOLD 积分保持积分保持I_ITL_ON 积分初始化积分初始化I_ITLVAL 积分初值积分初值INT+比例增益比例增益GAINER误差误差29第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用 P_SEL、I_SEL、D_SEL
28、：P、I、D投投/切选择切选择 LNM_P、LNM_I、LNM_D：P、I、D分量的输出分量的输出 DISV：Disturbance，扰动量，可实现前馈控制，扰动量，可实现前馈控制3. 积分器的初始值积分器的初始值 COM_RST1，执行完全重新起动，初始值为，执行完全重新起动，初始值为I_ITLVAL INT_HOLD1，积分保持，积分输出被冻结积分保持，积分输出被冻结P_SELI_SEL+D_SEL0.00.0LMN_P 比例分量比例分量LMN_I 积分分量积分分量DISV扰动扰动LMN_D 微分分量微分分量0.0101010TD 微分时间常数微分时间常数TM_LAG 微分延迟时间微分延迟
29、时间DIFINT_HOLD 积分保持积分保持I_ITL_ON 积分初始化积分初始化I_ITLVAL 积分初值积分初值INT+比例增益比例增益GAINER误差误差30第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用8.4.3 控制器输出值的处理控制器输出值的处理1. 手动模式手动模式 MAN_ON：1为手动调节，为手动调节，0为自动调节为自动调节2. 输出限幅输出限幅 LMN_HLM、LMN_LLM：控制器输出上限和下限设定值：控制器输出上限和下限设定值 QLMN_HLM、QLMN_LLM：控制器输出超上限或超下：控制器输出超上限或超下限的状态输出限的状态
30、输出LMN_NORMLMN_FAC 输出系数输出系数LMN_OFF 输出偏移量输出偏移量CRP_OUT%27648/10027648/100LMNLIMITLMN_HLM 输出上限值输出上限值LMN_LLM 输出下限值输出下限值LMN控制器输出值控制器输出值LMN_PER外设输出外设输出QLMN_HLM 输出超上限输出超上限QLMN_LLM 输出超下限输出超下限手动控制手动控制MAN_ONMAN手动手动10输出限幅输出限幅输出限幅输出限幅LMN_LIM输出量格式化输出量格式化转换为外设输出值转换为外设输出值31第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的
31、应用LMN_NORMLMN_FAC 输出系数输出系数LMN_OFF 输出偏移量输出偏移量CRP_OUT%27648/10027648/100LMNLIMITLMN_HLM 输出上限值输出上限值LMN_LLM 输出下限值输出下限值LMN控制器输出值控制器输出值LMN_PER外设输出外设输出QLMN_HLM 输出超上限输出超上限QLMN_LLM 输出超下限输出超下限手动控制手动控制MAN_ONMAN手动手动10输出限幅输出限幅输出限幅输出限幅LMN_LIM输出量格式化输出量格式化转换为外设输出值转换为外设输出值3. 输出量的格式化输出量的格式化n对限幅后的输出对限幅后的输出LMN_LIM格式化：格
32、式化：LMN = LMN_LIM LMN_FAC + LMN_OFF其中：其中：LMN：控制器浮点格式输出：控制器浮点格式输出LMN_FAC：输出量系数，默认值取：输出量系数，默认值取1.0LMN_OFF：输出量的偏移量，默认值取：输出量的偏移量，默认值取0.04. 输出量转换为外设格式输出量转换为外设格式n把浮点格式的控制量转换成数字量：把浮点格式的控制量转换成数字量：LMN_PER = LMN 27648 / 10032+-DEADBANDDEADB_W死区宽度死区宽度比例增益比例增益GAINER误差误差PV过程变量过程变量PVPER_ONPV_NORMPV_FAC 输入系数输入系数PV_
33、OFF 输入偏差输入偏差CRP_IN%100/27648100/27648SP_INT内部浮点数给定值内部浮点数给定值PV_IN浮点数过程变量浮点数过程变量PV_PER外设变量外设变量P_SELI_SEL+D_SEL0.00.0LMN_P 比例分量比例分量LMN_I 积分分量积分分量DISV扰动扰动LMN_D 微分分量微分分量0.0LMN_NORMLMN_FAC 输出系数输出系数LMN_OFF 输出偏移量输出偏移量CRP_OUT%27648/10027648/100LMNLIMITLMN_HLM 输出上限值输出上限值LMN_LLM 输出下限值输出下限值LMN控制器输出值控制器输出值LMN_PE
34、R外设输出外设输出QLMN_HLM 输出超上限输出超上限QLMN_LLM 输出超下限输出超下限手动控制手动控制MAN_ONMAN手动手动1010101001TD 微分时间常数微分时间常数TM_LAG 微分延迟时间微分延迟时间死区死区过程变量格式化过程变量格式化实数实数PV_R输出限幅输出限幅输出限幅输出限幅LMN_LIM输出量格式化输出量格式化转换为外设输出值转换为外设输出值图图10-4 SFB41 CONT_C框图框图DIFINT_HOLD 积分保持积分保持I_ITL_ON 积分初始化积分初始化I_ITLVAL 积分初值积分初值INT+33第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环
35、控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用8.4.4 连续连续PID控制器控制器SFB41编程编程1. A/D采集采集 直接读取直接读取A/D转换值：例如转换值：例如PIW7252. 标度变换标度变换 调用调用FC105(Scale Convert)进行标度变换进行标度变换 调用调用FC106(Unscale Convert)反变换反变换3. 过程变量的输入过程变量的输入 把把A/D采集值输入到采集值输入到 PV_VER 经经FC105换算后输入到换算后输入到 PV_IN4. D/A输出输出 直接控制器输出直接控制器输出 LMN_PER 送到送到D/A模块，例如模块，例如PQW72534第第8 8章
36、章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用模拟量的采集及标度变换模块模拟量的采集及标度变换模块FC10535第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用 SFB41 连续控制器的输入参数连续控制器的输入参数参数名称参数名称数据类型数据类型 地址地址说说 明明默认值默认值CON_RETBOOL0.0 完全重新启动，为完全重新启动，为1时执行初始化时执行初始化FALSECYCLETIME2采样时间，采样时间， 20MST#1SSP_INTREAL6内部设定值，内部设定值， 100或物理值或物理值0.0PV_INREAL1
37、0过程变量输入过程变量输入0.0PVPER_ONBOOL0.2 使用外围设备输入过程变量使用外围设备输入过程变量FALSEPV_PERWORD14外围设备输入的过程变量值外围设备输入的过程变量值16#0000PV_FACREAL48输入的过程变量系数输入的过程变量系数1.0PV_OFFREAL52输入过程变量的偏移量输入过程变量的偏移量0.0DEABD_WREAL36死区死区宽度，宽度， 0.0或物理值或物理值0.0GAINREAL20比例增益比例增益2.0TITIME24积分时间，积分时间， CYCLE T#20STDTIME28微分时间微分时间T#10STM_LAGTIME32微分操作的延
38、迟时间微分操作的延迟时间T#2S36第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用 SFB41 (连续控制）的输入参数（续）连续控制）的输入参数（续）参数名称参数名称数据类型数据类型地址地址说说 明明默认值默认值P_SELBOOL0.3打开比例操作打开比例操作TRUEI_SELBOOL0.4打开积分操作打开积分操作TRUED_SELBOOL0.7打开微分操作打开微分操作TRUEI_ITLVALREAL64积分初值积分初值0.0I_ITL_ONBOOL0.6积分初化，为积分初化，为1时用时用I_ITLVALFALSEINT_HOLDBOOL0.5积分操作
39、保持，为积分操作保持，为1时积分输出保持时积分输出保持FALSEDISVREAL68扰动输入变量扰动输入变量0.0MAN_ONBOOL0.1使手使手动值被置为动值被置为操作值操作值TRUEMANREAL16操作员输入的手动值，操作员输入的手动值， 100或物理值或物理值0.0LMN_HLMREAL40输出上限，输出上限，LMN_LLM100%或物理值或物理值100.0LMN_LLMREAL44输出下限，输出下限， -100 %LMN_HLM或物理值或物理值0.0LMN_FACREAL56控制器输出量的系数控制器输出量的系数1.0LMN_OFFREAL60控制器输出量的偏移控制器输出量的偏移值值
40、0.037第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用 SFB41 (连续控制）的输出参数连续控制）的输出参数具体控制时，需要把上述参数输入相应的数据块。具体控制时，需要把上述参数输入相应的数据块。 连续控制软件包（连续控制软件包（FB41）的参数，与上述参数相同。的参数，与上述参数相同。参数名称参数名称数据类型数据类型 地址地址说说 明明默认值默认值PVREAL0.7 格式化的过程变量输出格式化的过程变量输出0.0ERREAL64死区处理后的误差输出死区处理后的误差输出0.0LMN_PREAL0.6 控制器输出值中的比例输出控制器输出值中的比例输出
41、0.0LMN _IREAL0.5 控制器输出值中的积分输出控制器输出值中的积分输出0.0LMN _DREAL68控制器输出值中的微分输出控制器输出值中的微分输出0.0QLMN_HLMBOOL40控制器输出超过上限控制器输出超过上限FALSEQLMN_LLMBOOL44控制器输出小于下限控制器输出小于下限FALSELMNREAL56控制器输出值控制器输出值0.0LMN_PERWORD60I/O格式的控制器输出值格式的控制器输出值16#000038第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用8.4.5 闭环控制模块闭环控制模块FM355的使用的使用 硬件
42、安装与接线硬件安装与接线nFM355 模块可以安装于模块可以安装于S7-300 的中央机架，也可以安装的中央机架，也可以安装于于分步式分步式I/O的的ET200M 中；中；n在分步式在分步式I/O中安装中安装FM355 模块时，模块时，ET200M 中最多可以中最多可以插入一个模块（插入一个模块（4个个PID 回路）；回路）；nS7-300CPU中央机架通常可以连接中央机架通常可以连接8个模块个模块(可查看可查看CPU技技术规范术规范)；n前连接器分左右两个前连接器分左右两个20针接线端子。针接线端子。39第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用
43、nFM355C可接可接4个个AI作为反馈值、作为反馈值、4个个AO作用于执行器、作用于执行器、8 个个DI用于回路参数选择；用于回路参数选择；nFM355S可接可接4个个AI作为反馈值、作为反馈值、8个个DO作用于执行机构作用于执行机构（每个回路最多（每个回路最多2个输出，如温度控制器中一个作为加热个输出，如温度控制器中一个作为加热输出，一个作为冷却输出）、输出，一个作为冷却输出）、8 个个DI用于回路参数选择；用于回路参数选择；n模块的模块的AI输入端可接入的信号：输入端可接入的信号：电压：电压：电流：可接入电流：可接入2线和线和4线制变送器线制变送器(接外部接外部50电阻电阻)热电偶：可选
44、内部、外部热电偶：可选内部、外部(占第占第3通道通道)冷端补偿冷端补偿热电阻：恒流测量热电阻：恒流测量40第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用 系统组态及参数设置系统组态及参数设置n硬件配置；硬件配置；n安装安装FM355附带有参数化软件包附带有参数化软件包(STEP7 为平台为平台)；n在在STEP7 硬件配置中对硬件配置中对FM355 模块进行参数化；模块进行参数化；41第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用FM355模块过程值参数化界面模块过程值参数化界面42第第8 8章章 S7-300
45、S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用FM355模块偏差参数化界面模块偏差参数化界面43第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用FM355模块控制算法参数化界面模块控制算法参数化界面44第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用FM355模块控制回路输出参数化界面模块控制回路输出参数化界面45第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用 利用安装后的七个函数进行编程：利用安装后的七个函数进行编程：nPID_FM(FB31)：主函数块，设
46、定大多数参数值，读取反：主函数块，设定大多数参数值，读取反馈值；馈值；nFUZ_355(FB32)：读取模块对温度优化算法后的结果；：读取模块对温度优化算法后的结果；nFORCE_355(FB34)：仿真：仿真(强制强制)模拟和数字量输入；模拟和数字量输入；nREAD_355(FB36)：CPU读取模块的模拟和数字量输入；读取模块的模拟和数字量输入；nCH_DIAG：读出通道的状态值和一些：读出通道的状态值和一些PID的中间值，用的中间值，用于对过程的判断。于对过程的判断。nPID_PAR(FB39)：对：对“PID_FM”函数块不能操作的参数进函数块不能操作的参数进行操作；行操作；nCJ_T
47、_PAR(FB40): 在线更改内部补偿的温度值。在线更改内部补偿的温度值。46第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用 PID参数参数比例项：名称比例项：名称 数据类型数据类型 默认值默认值 功能功能 P_SEL BOOL TRUE 比例项使能控制比例项使能控制 GAIN REAL 2.0 放大倍数放大倍数积分项：名称积分项：名称 数据类型数据类型 默认值默认值 功能功能 I_SEL BOOL TRUE 积分项使能控制积分项使能控制 TI TIME T#20S 积分时间积分时间 INT_HOLD BOOL FALSE 积分输出保持控制积分输出保
48、持控制 I_ITL_ON BOOL - 积分输出再输入允许积分输出再输入允许 I_ITLVAL REAL 0.0 积分初值积分初值微分项：名称微分项：名称 数据类型数据类型 默认值默认值 功能功能 D_SEL BOOL TRUE 微分项使能控制微分项使能控制 TD TIME T#10S 微分时间微分时间 TM_LAG TIME T#2S 微分滞后时间微分滞后时间过程参数过程参数 47第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用模板初始化功能（模板初始化功能（SFC块）块） SFC 50： 名称名称 功能功能 WR_PARM 将动态参数写入模板将动态参
49、数写入模板 SFC 56： 名称名称 功能功能 WR_DPARM 将预定参数写入模板将预定参数写入模板 SFC 57： 名称名称 功能功能 PARM_MOD 赋模板的参数赋模板的参数 SFC 58 名称名称 功能功能 WR_REC 写模板专用的数据记录写模板专用的数据记录 SFC 59 名称名称 功能功能 RD_REC 读模板专用的数据记录读模板专用的数据记录模板初始化功能的调用模板初始化功能的调用例：调用例：调用SFC 50 CALL “RD_LGADR SFC 50 的形参的形参48第第8 8章章 S7-300S7-300在模拟量闭环控制中的应用在模拟量闭环控制中的应用The End of Chaper 1049
