西门子S7-1500PLC技术及应用课件：S7-1500 PLC的工艺指令应用.pptx

S7-1500PLC的工艺指令应用《西门子S7-1500PLC技术及应用》

PID控制的功能与编程6.1高速计数模块的功能与编程6.2《西门子S7-1500PLC技术及应用》运动控制的功能与编程6.3

PID控制的功能与编程6.1《西门子S7-1500PLC技术及应用》

6.1.1PID控制概述《西门子S7-1500PLC技术及应用》如图所示自动控制系统，包含输入量、控制器、扰动量、被控对象、检测单元等。控制器通过输入值和反馈值的偏差，控制执行机构，从而对被控对象进行自动调节。控制器类型多种多样，PID控制器在目前的工业控制系统中广泛使用。

6.1.1PID控制概述《西门子S7-1500PLC技术及应用》在过程控制中，按偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）进行控制的PID控器是应用最广泛的一种自动控制方式。P是比例，是输入偏差乘以一个系数。I是积分，是对输入偏差在时间上进行积分运算。D是微分，是对输入偏差进行微分运算。

6.1.1PID控制概述《西门子S7-1500PLC技术及应用》在连续控制系统中，模拟PID的控制规律为：由于PLC只能处理离散数字量，须将模拟量微分方程转化为离散的差分方程。离散化后的差分方程为：

6.1.1PID控制概述《西门子S7-1500PLC技术及应用》离散化后的差分方程为：用作PLC编程计算时，将上式表述为递推关系并化简为：

6.1.2PID控制器《西门子S7-1500PLC技术及应用》S7-1500PLC的PID控制系统由控制器、传感器、控制元件和被控对象组成。S7-1500PLC的PID控制器通过在TIA博图程序中调用PID工艺指令和组态工艺对象实现PID控制功能。CompactPID指令集包括PID_Compact、PID_3Step和PID_Temp指令；

6.1.2PID控制器《西门子S7-1500PLC技术及应用》PID_Compact指令提供一个能工作在手动或自动模式下，具有集成优化功能的PID连续控制器，支持模拟量和脉宽输出。PID_3Step指令可对具有阀门自调节的PID控制器或具有积分行为的执行器进行组态，可组态带位置反馈的三步步进控制器、不带位置反馈的三步步进控制器、具有模拟量输出值的阀门控制器。PID_Temp指令提供了一种可对温度过程进行集成调节的PID控制器，可用于纯加热或加热/制冷应用。

6.1.3PID_Compact指令的PID控制示例《西门子S7-1500PLC技术及应用》举例：控制电炉的炉温在一定范围。工作原理：设定电炉温度后，CPU1511-1PN经过PID运算后由自带的模拟量输出模块输出电压信号到控制板，控制板根据该电压信号（弱电）的大小控制电热丝的加热电压（强电）；温度传感器检测电炉内温度，温度信号经控制板处理后输入到模拟量输入模块，再进入CPU1511-1PN参与PID运算，如此循环。整个系统的硬件配置如图6-2所示，编写控制程序。

6.1.3PID_Compact指令的PID控制示例《西门子S7-1500PLC技术及应用》举例：控制电炉的炉温在一定范围。图6-2PID控制示例硬件配置

《西门子S7-1500PLC技术及应用》1.硬件配置S7-1500PLC的硬件配置如图所示，需进行硬件组态。

《西门子S7-1500PLC技术及应用》1.硬件配置AI模块组态如图所示：0通道参数设置为手动；测量电压，范围为+/-10V；

《西门子S7-1500PLC技术及应用》1.硬件配置AQ模块组态如图所示：0通道参数设置为手动；输出电压，范围为0--10V；

《西门子S7-1500PLC技术及应用》2.添加工艺对象在S7-1500PLC中添加工艺对象的方法有多种，用户可直接在现有的PLC项目树中单击“工艺对象”--“新增对象”，如图所示。

《西门子S7-1500PLC技术及应用》2.添加工艺对象新增对象窗口如图所示，对象类型选择“PID”中的“PID_Compact”，会出现PIDCompact[FB1130]选项。工艺对象的数据块DB编号自动选择为1，也可手动添加。

《西门子S7-1500PLC技术及应用》3.PID_Compact工艺对象组态可在PLC项目树中查看新添加的PID_Compact工艺对象，出现“组态”和“调试”两个功能。

《西门子S7-1500PLC技术及应用》3.PID_Compact工艺对象组态选择“组态”后会出现组态窗口，包含“基本设置”、“过程值设置”和“高级设置”。

《西门子S7-1500PLC技术及应用》（1）基本设置本例中将单位为“℃”的“温度”作为控制器类型。设定过程值为Input_PER（模拟量），Output