S7-300/400实现闭环控制的技术方法

    S7-300/400为用户提供了功能强大、使用简单方便的模拟量闭环控制功能。

    1．PID控制模块

   S7 - 300的FM 355和S7 - 400的FM 455是智能化的4路和16路通用闭环控制模块，它们集成了闭环控制需要的I/O点和软件，FM 455提供了PID算法和自优化温度控制算法。

    2．PID控制功能块与系统功能块

   PID控制模块的价格较高，因此一般使用普通的信号模块和PID控制功能块(FB)来实现PID控制。所有型号的CPU都可以使用PID控制功能块FB 41~FB 43，以及用于温度闭环控制的FB 58和FB 59,它们在程序编辑器左边窗口的文件夹“＼库＼Standard Library（标准库）＼PID Controller（PID控制器）”中。FB 41~FB 43有大量的输入/输出参数，除了PID控制器功能以外，还可以处理设定值和过程反馈值，以及对控制器的输出值进行后处理。计算所需的数据保存在指定的背景数据块中，允许多次调用FB。

   FB 41“CONT_C”（连续控制器）输出的数字值一般用AO模块转换为连续的模拟量。

   FB 43（脉冲发生器）与FB 41组合，可以产生脉冲宽度调制的开关量输出信号，来控制比例执行机构，例如可以用于加热和冷却控制。

   FB 42“CONT_S”用于步进控制，其特点是可以直接用它的开关量输出信号控制电动调节阀，从而省去用于后者的位置闭环控制器和位置传感器。

    实际控制中FB 41用得最多，FB 43用得较少，FB 42用得很少。CPU 31xC还可以使用集成在CPU中的SFB 41~SFB43，SFB 41~SFB 43与FB 41~FB 43兼容。

   FB 58和FB 59有参数自整定功能，FB 41和FB 42则需要安装软件PID Self Tuner来实现在线的参数自整定。

   PID控制器的处理速度与CPU的性能有关，必须在控制器的数量和控制器的计算频率（采样周期）之间折中处理。计算频率越高，单位时间的计算量越多，能使用的控制器的数量就越少。PID控制器可以控制较慢的系统，例如温度和物料的料位等，也可以控制较快的系统，例如流量和速度等。

    3．闭环控制软件包

    模糊控制软件包适合于对象模型难以建立，过程特性缺乏一致性，具有非线性，但是可以总结出操作经验的系统。

    神经网络控制系统(Neuronal Systems)适用于不完全了解其结构和解决方法的控制问题。它可以用于自动化的各个层次，从单独的闭环控制器到工厂的最优控制。

   PID自整定(PID Self Tuner)软件包可以提供控制优化支持。

    4．PID控制的程序结构

    应在启动时执行的组织块OB100中和在循环中断组织块（例如OB35）中调用FB 41~43。执行OB35的时间间隔（即PID控制的采样周期Ts）在CPU属性设置对话框的“周期性中断”选项卡中设置。

    调用系统功能块时，应指定相应的背景数据块。系统功能块的参数保存在背景数据块中。

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