技能培训专题-西门子用于S7-300和S7-400的标准软件PID控制用户手册

前言，目录引言1参数分配2功能块3参考B词汇表，索引A5E00447392--01用于S7-300和S7-400的标准软件PID控制用户手册SIMATICii用于S7-300和S7-400的标准软件-PID控制本手册包括了保证人身安全与保护本产品及相连设备所应遵守的注意事项。这些注意事项在手册中均以三角形警告符号加以突出，并根据危险等级标识如下：!危险表示如果不采取适当的预防措施，将导致死亡、严重的人身伤害或财产损失。!警告表示如果不采取适当的预防措施，可能导致死亡、严重的人身伤害或财产损失。!当心表示如果不采取适当的预防措施，可能导致轻微的人身伤害或财产损失。注意提醒您注意有关产品、产品使用的特别重要的信息，或者是文档的特定部分。安装和操作设备/系统时，一定要结合本手册进行。只有合格人员才允许安装和操作该设备。合格人员是指被授权按照既定安全惯例和标准，对线路、设备和系统进行调试、接地和标记的人员。请注意如下事项：!警告本设备及其部件只能用于产品目录或技术说明书中所描述的范畴，并且只能与由西门子公司认可或推荐的第三方厂商提供的设备或部件一起使用。只有正确地运输、保管、设置和安装本产品，并且按照推荐的方式操作和维护，产品才能正常、安全地运行。SIMATICR和SINECR是SIEMENSAG的注册商标。本文档中的其它一些标志也是注册商标，如果任何第三方出于个人目的而使用，都会侵犯商标所有者的权利。我们已检查过本手册中的内容与所描述的硬件和软件相符。由于差错在所难免，我们不能保证完全一致。我们会定期审查本手册中的内容，并在后续版本中进行必要的更正。欢迎提出改进意见。技术数据如有改动，恕不另行通知。ESiemensAG1996免责声明版权所有ESiemensAG1996保留所有权利未经明确的书面许可，不得复制、传播或使用本手册或所含内容。违者应对造成的损失承担责任。保留所有权利，包括实用新型或设计的专利许可权及注册权。SiemensAGAutomationGroupIndustrialAutomationSystemsPostfach4848,D-90327NürnbergSiemensAktiengesellschaftA5E00447392安全指南合格人员正确使用商标iii用于S7-300和S7-400的标准软件--PID控制A5E00447392--01前言本手册提供使用PID控制的控制器块的技术支持。本手册介绍了控制器块的功能，使您熟悉功能块的参数分配用户界面。该用户界面包括了在线帮助，在分配功能块参数时，在线帮助可以提供更多的技术支持。本手册是为下列读者编写的：--S7程序员--闭环控制系统程序员--操作员--维修人员PID控制S7-300和S7-400功能块PID控制参数分配用户界面PID控制电子手册PID控制“PID控制”软件包包括下列组件：--功能块CONT_C、CONT_S和PULSEGEN。--用于组态控制器块的参数分配用户界面。--主要讲述功能块的手册。目的适用对象“PID控制”的结构iv用于S7-300和S7-400的标准软件--PID控制A5E00447392--01PID控制的概述第1章介绍如何调用参数分配用户界面第2章描述功能块FB41“CONT_C”、FB42“CONT_S”和FB43“PULSEGEN”第3章本手册为参考手册，提供了PID控制所需要的信息。根据不同工作经验，您可能还需要手册/70/、/71/、/100/、/101/、/231/、/232/和/234/中的更多信息。如果您有任何关于PID控制的使用或应用的问题，请联系当地的西门子代理商。在“S7-400可编程控制器，硬件和安装”手册的附录“西门子全球代理”中，您可以找到地址列表。如果您对本手册有任何问题或意见，请填写手册最后的评语表，然后将其反馈到表格中给出的地址。如果您还能够抽出一点时间回答表中的问题，给出您对本手册的个人意见，我们将非常感谢。西门子还提供了很多培训教程，向您介绍SIMATICS7自动化系统。请联系当地的培训中心，或位于德国纽伦堡的培训总部，以获取详细信息。电话：[phone]手册目录更多信息附加的技术支持前言v用于S7--300和S7--400的标准软件--PID控制A5E00447392--01目录1引言1-1...................................................................2参数分配2-1...............................................................3功能块3-1.................................................................3.1使用FB41“CONT_C”实现连续控制3-2..............................3.2使用FB42“CONT_S”实现步进控制3-9..............................3.3使用FB43“PULSEGEN”生成脉冲3-15...............................3.4PULSEGEN使用实例3-24............................................A参考A-1...................................................................索引索引-1...................................................................vi用于S7--300和S7--400的标准软件--PID控制A5E00447392--011--1用于S7--300和S7--400的标准软件--PID控制A5E00447392--01引言PID控制包的功能块(FB)包括了用于连续控制(CONT_C)和步进控制(CONT_S)的控制块，以及用于脉宽调制(PULSEGEN)的FB。控制器块实现了一个纯软件控制器，它所包含的功能块可以提供控制器的所有功能。循环计算所需的数据存储在为FB分配的数据块中。这样，便可以按照需要频繁地调用FB。功能块PULSEGEN和功能块CONT_C一起，可实现具有脉冲输出的控制器，用于控制比例执行器。使用FB创建的控制器是由一系列子功能组成的，您可以选择激活或取消激活这些子功能。除了具有其自身PID算法的实际控制器以外，还有一些集成的功能也可以用于处理设定值和过程变量，以及用于调整计算出的可调节变量。通过两个控制器块实现的控制器并不局限于任何特定应用领域。控制器的性能和它的处理速度只取决于所使用的CPU的性能。对于任何一个给定的CPU，都必须在控制器的数量和单个控制器的处理频率之间进行折衷。控制回路所必需的处理速度，换句话说，就是单位时间内计算可调节变量的次数，决定了可以安装的控制器数量(较快的回路意味着较少的控制器)。在可以控制的过程类型方面，没有任何限制。不论是慢速过程(温度、罐液位等)，还是非常快的过程(流速、电机速度等)，都可以进行控制。注意要控制的过程的静态特征(增益)和动态特征(时间延迟、死区时间、复位时间等)，对控制器的结构和设计都有显著的影响，并且还会影响到控制器的静态(P分量)和动态(I和D分量)参数维数大小的选择。因此，精确了解需要控制的过程的类型和特征数据是非常必要的。PID控制原理基本功能应用过程分析11--2用于S7--300和S7--400的标准软件--PID控制A5E00447392--01注意控制回路的特征由给出的受控过程或机器的物理特征决定，并且只能做局部的细微修改。仅当所选择的控制器类型非常适合工作条件并且与过程的时间响应相匹配时，才能获得良好的控制质量。您可以在几乎不需要编程的情况下创建一个控制器(构造、参数分配和系统程序中的调用)。但STEP7的知识是必需的。STEP7在线帮助还提供了关于各种FB的信息。PID控制是标准控制的一个子集。关于标准控制器的更多信息，请参见/350/。控制器的选择创建控制器在线帮助更多信息引言2--1用于S7-300和S7-400的标准软件--PID控制A5E00447392--01参数分配在Windows95下，可以使用下列菜单选项调用PID控制的参数分配用户界面：S开始SIMATICSTEP7V3PID控制参数分配在第一个对话框中，可以打开一个现有的用于FB41“CONT_C”或FB42“CONT_S”的背景数据块(DB)，或创建一个新的数据块作为背景数据块。如果创建了新的背景数据块，系统会提示将该背景数据块分配给FB。FB43“PULSEGEN”并没有参数分配用户界面。必须使用STEP7工具来设置它的参数。注意使用PID控制的参数分配用户界面，还可以为CPU314IFM的集成控制器分配参数。在这种情况下，用户创建分配给SFB41或SFB42的背景数据块。在参数分配用户界面中可以使用在线帮助，这样用户在分配控制器块参数时，就可以从在线帮助中获得需要的帮助。可以使用三种方式调用在线帮助：S使用菜单选项帮助目录...S通过按下F1键S通过单击参数分配对话框中的帮助按纽调用参数分配用户界面在线帮助22--2用于S7-300和S7-400的标准软件--PID控制A5E00447392--013--1用于S7-300和S7-400的标准软件--PID控制A5E00447392--01功能块注意本章描述的功能块(FB41到FB43)只适用于具有周期性中断等级的S7/C7CPU。章节描述页码3.1使用FB41“CONT_C”实现连续控制3--23.2使用FB42“CONT_S”实现步进控制3--93.3使用FB43“PULSEGEN”生成脉冲3--153.4PULSEGEN使用实例3--24章节总览3功能块3--2用于S7-300和S7-400的标准软件--PID控制A5E00447392--013.1使用FB41“CONT_C”实现连续控制FB“CONT_C”用于在SIMATICS7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。可以将控制器用作PID固定设定值控制器，或者在多回路控制中用作级联、混合或比率控制器。控制器的功能基于采样控制器的PID控制算法，采样控制器带有一个模拟信号；如果需要的话，还可以扩展控制器的功能，增加一个脉冲生成器环节，以产生脉宽调制的输出信号，用于带有比例执行器的两步或三步控制器。除了设定值和过程值分支中的功能以外，FB还实现了一个完整的PID控制器，该控制器具有连续的可调节变量输出，并且还可以选择手动影响调节值。下文详细描述了这些子功能：设定值分支设定值以浮点数格式输入到SP_INT输入端。过程变量分支可以在外围设备(I/O)中输入过程变量，也可以以浮点数格式输入。CRP_IN函数根据下列公式，将PV_PER外设值转换成浮点数格式-100到+100%：CRP_IN的输出=PV_PER£10027648PV_NORM函数根据下列公式规格化CRP_IN的输出：PV_NORM的输出=(CRP_IN的输出)£PV_FAC+PV_OFFPV_FAC的缺省值是1，PV_OFF的缺省值是0。误差信号设定值和过程变量之间的差值就是误差信号。要抑制由于可调节变量量化所引起的小幅持续振荡(例如，在使用PULSEGEN进行脉宽调制时)，可对误差信号使用死区(DEADBAND)。如果DEADB_W=0，则死区功能关闭。PID算法这里所使用的PID算法是定位PID算法。比例、积分(INT)和微分(DIF)动作是并行连接在一起的，可以单独激活或取消激活。这样便能够组态成P、PI、PD和PID控制器。还可以组态成纯I控制器和纯D控制器。引言应用描述功能块3--3用于S7-300和S7-4