一、控制系統假設
圖1 液壓系統控制框圖
如圖1為液壓系統的簡單控制框圖。控制方式為使用變頻器拖動泵，使系統的實際壓力等於設定壓力。本文基於此係統，探討一下如何用S7-300進行PID控制。為方便討論，做以下假定：
- · 系統壓力的可調範圍為：0 – 1MPa；
- · 變頻器的變頻範圍為：0 – 50Hz；
- · 壓力傳感器的輸入外設地址：PIW272；模擬量輸出外設地址為PQW288。
二、FB41簡介
在STEP7中的庫中，有專門用於PID控制的FB塊——FB41。PID控制必須在循環中斷中執行，以確保其掃描、執行時間基本固定。本例中的CPU僅有OB35一個循環中斷，因此，要在OB35中調用FB41。
圖2 FB41在庫中的位置
圖3 FB41的邏輯圖
FB41的邏輯如圖3所示。分解介紹如下：
- · SP_INT端為給定值，本例中即為給定壓力，假設為0.5MPa；即：0.5==>"SP_INT";
- · 實際值有兩條通路可選：
· 當PVPER_ON=0時，PV_IN端的值為實際值，該值通常有FC105轉換而來；
· 當PVPER_ON=1時，PV_PER端的值為實際的壓力值，該值來自AI模塊，為壓力傳感器的反饋值；
本例中，我們以PVPER_ON=1時，來說明。即:1==>"PVPER_ON"、PIW272==>"PV_PER"
- · PV_FAC、PV_OFF對應壓力的範圍，即：1==>"PV_FAC"、0==>"PV_OFF"。
- · PV是根據PV_PER計算出的實際壓力值。具體來說：
PV_PER=0時，對應的實際壓力為PV_OFF，即0MPa；
PV_PER=27648時，對應的實際壓力為PV_FAC，即1MPa；
PV=PV_PER/27648*(PV_FAC – PV_OFF)，本例中，PV=PV_PER/27648；
- · ER為給定值SP_INT和實際值PV的偏差，PID即是基於它進行調節的；
- · GAIN、TI、TD分別為比例、積分、微分的係數。比例功能投入與否，由P_SEL決定，當P_SEL=1時，比例功能起作用；同理，I_SEL、D_SEL決定是否啟用積分、微分調節；
- · LMN_P、LMN_I、LMN_D分別記錄當前控制量的比例分量、積分分量、微分分量。
- · LMN_HLM、LMN_LLM分別為輸出的上、下限值，上限100對應50Hz，下限0對應0Hz，所以：LMN_HLM=100/50=2；LMN_LLM=0；
- · LMN_FAC、LMN_OFF標定頻率的變化範圍，分別為50Hz和0Hz；
- · LMN_PER為輸出的標準化，LMN_PER=LMN/100*27648；
FB41中還有其他參數，本文僅對PID控制做簡單介紹，上述幾個參數是必須了，將其定義在DB1中，如圖4所示。然後在OB35中，調用FB41，並將DB1中的數據一一對應的填入相應的引腳，即完成了PID控制的基礎工作，如圖5-7所示。
圖4 FB41關鍵參數定義
圖5-7 OB35中調用FB41
目前為止，我們就完成了PID控制的基礎工作，至於如何調試PID參數，我們下一篇文章繼續討論。
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