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Ｓ７－２００ ＰＬＣ在ＰＩＤ闭环控制系统中的应用

作者：强宝民 肖 晟

来源：《现代电子技术》2008年第14期

摘 要：为了实现对现场生产过程的精确控制，PLC闭环控制系统在工业生产中正得到越来越广泛的应用，阐述PLC实现PID控制的3种常用方式，分析闭环控制系统中PID数字控制器的原理，结合西门子7-200 PLC详细介绍PID指令使用和输入/输出变量转换的方法，为7-200 PLC在PID闭环控制系统中的应用提供一整套解决方案，最后以工业生产中常见的温度控制为背景,给出一个编程实例，对PID在工业控制中的应用很有参考价值。 关键词：可编程控制器;闭环控制系统;PID控制器;PID指令 Application of 7-

Abstract：In order to control the production process accurately,PLC closed loop control system is widely used in industrial productionhe article mainly describes three usual manners by using PLC to realize PID control,analyses the principle of PID digital controller in the closed loop control system,detailedly introduces how to use the PID instruction and how to convert the input-output

variable according to the iemens 7-200 PLC,provides an integrated project for the application of 7-200 PLC in PID closed loop control system,in the end,it gives a program example about temperature control in industrial production,it is a good reference for the use ofPID in the industrial control

Keywords： 1 引 言

在工业生产中,常需要用闭环控制方式来控制温度、压力、流量等连续变化的模拟量,无论是使用模拟量控制器的模拟控制系统还是使用计算机(包括PLC)的数字控制系统,PID控制都得到了广泛应用。 PID控制器是比例-积分-微分控制(Proportional-Integral-Derivative)的简称,其优点是不需要精确的控制系统数学模型,有较强的灵活性和适应性,而且PID控制器的结构典型、程序设计简单、工程上易于实现、参数调整方便。本文以西门子公司7-200 PLC为例介绍PLC在PID闭环控制系统中的应用。

2 PLC实现PID控制的方式

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用PLC对模拟量进行PID控制大致有如下几种方法 (1) 使用PID过程控制模块:

这种模块的PID控制程序是PLC厂家设计的,并放在模块中,用户使用时只需要设置一些参数,使用起来非常方便。

(2) 使用PID功能指令:

它是用于PID控制的子程序,与模拟量输入/输出模块一起使用,可以得到类似于使用PID过程控制的效果,但价格便宜得多。如7-200的PID指令。 (3) 用自编的程序实现PID闭环控制:

在没有PID过程控制模块和功能指令的情况下,仍希望采用某种改进的PID控制算法,此时用户需要自己编制PID控制程序。

本文以西门子7-200 PLC为例,说明PID控制的原理及PLC的PID功能指令的使用及控制功能的实现。

3 PLC PID控制器的实现 31 PID控制器的数字化

PLC的PID控制器的设计是以连续的PID控制规律为基础,将其数字化,写成离散形式的PID方程,再根据离散方程进行控制程序的设计。

是给定值；pv(t)为反馈

在连续系统中,典型的PID闭环控制系统如图1所示。图1中量；

为系统的输出量,PID控制器的输入/输出关系如式(1)所示：