S7系列PLC电气控制设计与应用第2讲基于S7-200的恒液位控制系统

68AUTOMATIONPANORAMA2013.1Column专栏1　前言图1所示为调节阀外观，该调节阀能够接收0～10V信号来进行开度调节，其中10V代表100％开度，0V表示0％开度。由于容器液体的排放具有不确定性，因此，水位传感器检测过来的信号始终处于变化中。现在要求能保证无论是怎样的扰动，容器的液位始终能保持一个恒定的位置。2　S7-200实现PID控制的基础西门子S7-200PLC具有标准的PID回路指令来实现各种温度摘要：在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制或调节。西门子S7-200PLC具有标准的PID回路指令来实现各种温度等控制，其回路指令根据表格中的输入和配置信息对引用LOOP执行PID回路计算，当然在实际应用中也可以采用PID向导进行编程。本文介绍了基于S7-200的恒液位控制系统。关键词：PLC；PID控制；调节阀Abstract:Inengineeringpractice,themostwidelyusedregulatorcontrollawistheproportional,integral,differentialcontrol,referredasPIDcontrolorregulation.SiemensS7-200PLCwithstandardPIDloopinstructioncanrealizeallkindsoftemperaturecontrol.ThispaperintroducestheconstantliquidlevelcontrolsystembasedonS7-200.Keywords:PLC;PIDcontrol;Regulatingvalve控制。PID回路（PID）指令根据表格(TBL)中的输入和配置信息对引用LOOP执行PID回路计算（如表1所示）。同时，逻辑堆栈（TOS）顶值必须是“打开”（使能位）状态，才能启用PID计算。表1PID回路指令操作数输入操作数数据类型备注TBLVB字节标准80个字节LOOP常数(0～7)字节最多8个回路S7-200程序中可使用八条PID指令，如果两条或多条PID指令使用相同的回路号码（即使它们的表格地址不同），PID计算会互相干扰，结果难以预料。因此，必须在程序设计之初为每一个PID控制指定不同的回路号。LOOP回路表存储用于控制和监控回路运算的参数，包括程序变量、设置点、输出、增益、采样时间、整数时间（重设）、图1调节阀S7系列PLC电气控制设计与应用浙江工商职业技术学院李方园第2讲基于S7-200的恒液位控制系统S7-200'sApplicationintheConstantLevelControlSystem变频器与PLC20.13ok.indd682013-1-910:44:28692013.1AUTOMATIONPANORAMA导出时间（速率）等数值。PID指令框中输入的表格（TBL）起始地址为回路表分配80个字节（具体参考西门子S7编程手册）。3　S7-200的硬件接线恒液位控制的难点在于程序，而硬件接线相对简单，如图2所示，采用EM235模块做为模拟量输入和模拟量输出。根据原理图可以知道，液位信号为AIW0，而调节阀输出信号为AQW0，I0.0为手动/自动切换(自锁按钮)。图2液位PID控制硬件接线4　软件程序与调试恒液位控制的软件可以通过PID向导建立（图3所示），但是PID程序完成后，并不是万事大吉，而是需要进行调试。图3进入PID向导STEP7-Micro/WIN包括一个PID调节控制面板（图4所示），令用户可用图形方式监视PID回路的各种情形。此外，这个控制面板也可发起自动进行调节或中止调节，以及套用建议的调谐值或用户自己的调谐值。220VAC液位传感器(电流信号）输出模拟量信号到调节阀CPU224AC/DC/继电器EM2354AI/1AOI0.0L+1MMML+M0V0A+A-RALN图4PID调节控制面板图5所示为高级PID自动调节参数。图5高级PID自动调节参数5　结束语在恒液位控制系统中，可能有必要仅采用一种或两种回路控制方法。例如，可能只要求比例控制或比例和积分控制。这时可以通过设置常数参数值对所需的回路控制类型进行选择。参考文献：[1]李方园.自动化综合实训教程[M].北京：科学出版社，2011.[2]李方园.零起点学西门子S7-200PLC[M].北京：机械工业出版社，2012.作者简介李方园（1973-）男，浙江舟山人，高级工程师，毕业于浙江工业大学信息学院工程硕士专业，长期从事于变频器等现代工控产品的应用与研究工作，现就职于浙江工商职业技术学院。20.13ok.indd692013-1-910:44:29