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基于S7-300的工业锅炉PID控制

赵桂清

【摘要】介绍S7-300,后重点介绍STEP7软件包,采用STEP7允许的结构化编程

方式,使检测、调试与修改变得容易.充分利用Step7的多个功能块,重点PID功能

块、PID参数在线整定功能块、PID回路调度功能块等,对锅炉控制过程进行设计,

事实证明节约了硬件PID模块的费用.

【期刊名称】《制造业自动化》

【年(卷),期】2011(033)009

【总页数】4页(P24-26,36)

【关键词】STEP7;结构化编程;功能块;PID功能块

【作者】赵桂清

【作者单位】聊城大学东昌学院,聊城,252000

【正文语种】中文

【中图分类】TP272

锅炉能够提供热源，还可以作为动力源，为达到要求并保证锅炉本体的安全、经济

的运行，锅炉的控制系统就应具备很好的自动检测功能、程序控制功能、保护功能

等。考虑锅炉工作系统是个复杂的生产系统，扰动源又比较多，为了保证供给外界

达标的蒸汽并满足负荷的运转，对其工作过程中主要工艺参数必须实行严格的控制，

在此论述基于S7-300的PID控制模块调节设计。

在各种应用场合上，SIMATICS7-300通用型可编程控制器均能适合自动化工程，

它是一种中小型模块化的PLC控制系统。CPU可以多种性能递增，并且有丰富的

带有许多方便用户功能的加扩展模块，用户就很容易的可以根据实际应用需要选择

合适的功能模块。如果当前的任务规模需扩大并且变得更加复杂时，可以随时调用

附加模块对PLC进行需求扩展。在我国，S7-300已经成为各种控制任务方便又经

济的解决方案，这是因为其具有模块化、无排风扇结构、易于实现分布、易于用户

掌握等优点，能很好的满足从小规模到中等规模的不同层次的控制需求[2]。

西门子系列PLC的CPU中运行有两个程序，一个操作系统程序另一个是用户程序。

期中的用户程序是由用户在STEP7中生成的，然后将其下载到CPU[1]。Step7

是用于SIMATIC可编程逻辑控制器组态和编程的标准软件包。通过Step7，用户

能够进行系统配置和程序的编制与调试，也可以进行在线诊断PLC的硬件配置状

态，还可以控制PLC的通道状态和PLC的运行状态等。

其（Step7）用户程序允许线性化编程、结构化编程和模块化编程。此处的线性化

编程是指整个可调用程序均都写在OB1模块中，这种方法仅在编写简单的程序并

且只在需要较少存储区域时才可以使用。目前普遍应用的结构化编程是将复杂的自

动化任务分解成可以反映过程的工艺、功能或能够反复使用的小任务.并且将对应

的程序分别编在不同的程序模块(OB，FC或FB中)[2]中。

根据上述分析及实际编程需要本文采用的是结构化编程模式，能够实现对单一程序

部分进行标准化，简化程序组织，使程序修改变得更加容易，这样，对于大规模的

程序更容易被理解。在该编程模式中所使用的各程序块的功能叙述为：

OBl：主循环程序，主要用来调用每个子程序，每个子程序中的报警操作同时也放

在这里。

FC9：主要用来控制整个锅炉在工作过程中的连锁动作，其中的FC5功能块进行

的星-三角启动的操作也放在该程序中调用。

FC2：用于对各模拟信号的转换、修正和比较，各控制量相应的上、下限标志也在

该程序中设置。

FC8：实现对蒸汽流量的计算，其执行过程中在对于饱和蒸汽的密度计算时调用

FC7。

FC4：用于调节水位、转速等，其中需要调用子程序FC3用于模拟量限幅。

FB41(CONT_C)：做为PID控制功能块。

FB43(PULSEGEN)：做为脉冲输出功能块。

FB50(TUN_EC)：做为PID参数在线整定功能块和FC1(LP_SCHED)的回路调度功

能[3]。

在整个程序设计中，对水位、转速等进行调节时，为FB41分别分配了DBl-DB5

和DBl4共六个背景数据块，同时,也为FB43分别分配了DB6和DBl5共两个背

景数据块，同样的为FB50也分配了DB50一个背景数据块。其中在背景数据块

DB7、DB8、DB9中，分别存放着蒸汽流量计的压力与密度对照表，对于其它的

一些参数也都一一存放在不同的数据块中。

在STEP7的标准程序库中提供了PID控制功能块。以误差e和误差变化量ec作

为控制器的输入变量，以满足不同e和ec对控制器参数的不同要求