摘 要：為了實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程的精確控制，PLC閉環(huán)控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，闡述PLC實(shí)現(xiàn)PID控制的3種常用方式，分析閉環(huán)控制系統(tǒng)中PID數(shù)字控制器的原理，結(jié)合西門子7-200 PLC詳細(xì)介紹PID指令使用和輸入/輸出變量轉(zhuǎn)換的方法，為7-200 PLC在PID閉環(huán)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用提供一整套解決方案，最后以工業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)的溫度控制為背景，給出一個(gè)編程實(shí)例，對(duì)PID在工業(yè)控制中的應(yīng)用很有參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：可編程控制器;閉環(huán)控制系統(tǒng);PID控制器;PID指令

Application of 7-200 PLC in PID Closed Loop Control ystem

QIANG Baomin，XIAO heng

(he econd Artillery Engineering College，Xi′an，71002，China)

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 system

Keywords：PLC;closed loop control system;PID controller;PID instruction

1 引 言

在工業(yè)生產(chǎn)中，常需要用閉環(huán)控制方式來(lái)控制溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量，無(wú)論是使用模擬量控制器的模擬控制系統(tǒng)還是使用計(jì)算機(jī)(包括PLC)的數(shù)字控制系統(tǒng)，PID控制都得到了廣泛應(yīng)用。 PID控制器是比例-積分-微分控制(Proportional-Integral-Derivative)的簡(jiǎn)稱，其優(yōu)點(diǎn)是不需要精確的控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，有較強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性，而且PID控制器的結(jié)構(gòu)典型、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、工程上易于實(shí)現(xiàn)、參數(shù)調(diào)整方便。本文以西門子公司7-200 PLC為例介紹PLC在PID閉環(huán)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。

2 PLC實(shí)現(xiàn)PID控制的方式

用PLC對(duì)模擬量進(jìn)行PID控制大致有如下幾種方法:

(1) 使用PID過(guò)程控制模塊:

這種模塊的PID控制程序是PLC廠家設(shè)計(jì)的，并放在模塊中，用戶使用時(shí)只需要設(shè)置一些參數(shù)，使用起來(lái)非常方便。

(2) 使用PID功能指令:

它是用于PID控制的子程序，與模擬量輸入/輸出模塊一起使用，可以得到類似于使用PID過(guò)程控制的效果，但價(jià)格便宜得多。如7-200的PID指令。

(3) 用自編的程序?qū)崿F(xiàn)PID閉環(huán)控制:

在沒(méi)有PID過(guò)程控制模塊和功能指令的情況下，仍希望采用某種改進(jìn)的PID控制算法，此時(shí)用戶需要自己編制PID控制程序。

本文以西門子7-200 PLC為例，說(shuō)明PID控制的原理及PLC的PID功能指令的使用及控制功能的實(shí)現(xiàn)。

3 PLC PID控制器的實(shí)現(xiàn)

31 PID控制器的數(shù)字化

PLC的PID控制器的設(shè)計(jì)是以連續(xù)的PID控制規(guī)律為基礎(chǔ)，將其數(shù)字化，寫(xiě)成離散形式的PID方程，再根據(jù)離散方程進(jìn)行控制程序的設(shè)計(jì)。

在連續(xù)系統(tǒng)中，典型的PID閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖1所示。圖1中sp(t)是給定值；pv(t)為反饋量；c(t)為系統(tǒng)的輸出量，PID控制器的輸入/輸出關(guān)系如式(1)所示：