第30講-基于S7-300的PID液位控制系統(tǒng)

基于S7-300的PID液位控制系統(tǒng)內(nèi)容：

一、控制要求二、控制思路三、硬件選型四、電路連接五、程序用到的FC與FB六、PLC編程一、控制要求有一水箱可向外部用戶供水，用戶用水量不穩(wěn)定，有時(shí)大有時(shí)少。水箱進(jìn)水可由水泵泵入，現(xiàn)需對(duì)水箱中水位進(jìn)行恒液位控制，并可在0～200mm（最大值數(shù)據(jù)可根據(jù)水箱高度確定）范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。如設(shè)定水箱水位值為100mm時(shí)，則不管水箱的出水量如何，調(diào)節(jié)進(jìn)水量，都要求水箱水位能保持在100mm位置，如出水量少，則要控制進(jìn)水量也少，如出水量大，則要控制進(jìn)水量也大。因?yàn)橐何桓叨扰c水箱底部的水壓成正比，故可用一個(gè)壓力傳感器來(lái)檢測(cè)水箱底部壓力，從而確定液位高度。要控制水位恒定，需用PID算法對(duì)水位進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。把壓力傳感器檢測(cè)到的水位信號(hào)4～20mA送入至S7-300PLC中，在PLC中對(duì)設(shè)定值與檢測(cè)值的偏差進(jìn)行PID運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果輸出去調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)進(jìn)水量。水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速可由變頻器來(lái)進(jìn)行調(diào)速。二、控制思路三、硬件選型1、PLC及其模塊選型。PLC可選用S7-300(CPU314IFM)，314IFM自身帶有4路模擬量輸入和2路模擬量輸出。2、變頻器選型。為了能調(diào)節(jié)水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)亩{(diào)節(jié)進(jìn)水量，特選擇西門子G110的變頻器。3、水箱對(duì)象設(shè)備，如下圖所示：四、電路連接1、主電路接線圖2、PLC輸入輸出信號(hào)接線圖SCALE功能接受一個(gè)整型值(IN)，并將其轉(zhuǎn)換為以工程單位表示的介于下限和上限(LO_LIM和HI_LIM)之間的實(shí)型值。將結(jié)果寫入OUT。五、程序用到的FC與FB1、FC105FC105的數(shù)值換算公式為：OUT=(IN-K1)/(K2-K1)*(HI_LIM-LO_LIM)+LO_LIM對(duì)雙極性，輸入值范圍為-27648到27648，對(duì)應(yīng)K1=-27648，K2=+27648，對(duì)單極性，輸入值范圍為0到27648，對(duì)應(yīng)K1=0，K2=+27648,如果輸入整型值大于K2，輸出(OUT)將鉗位于HI_LIM，并返回一個(gè)錯(cuò)誤。如果輸入整型值小于K1，輸出將鉗位于LO_LIM，并返回一個(gè)錯(cuò)誤。

通過(guò)設(shè)置LO_LIM>HI_LIM可獲得反向標(biāo)定。使用反向轉(zhuǎn)換時(shí)，輸出值將隨輸入值的增加而減小。FC105參數(shù)UNSCALE功能接收一個(gè)以工程單位表示、且標(biāo)定于下限和上限(LO_LIM和HI_LIM)之間的實(shí)型輸入值(IN)，并將其轉(zhuǎn)換為一個(gè)整型值。將結(jié)果寫入OUT。2、FC106UNSCALE功能使用以下等式：

OUT=(IN-HO_LIM)/(HI_LIM-HO_LIM)*(K2-K1)]+K1，并根據(jù)輸入值是BIPOLAR還是UNIPOLAR設(shè)置常數(shù)K1和K2。

BIPOLAR：假定輸出整型值介于-27648和27648之間，因此，K1=-27648.0，K2=+27648.0

UNIPOLAR：假定輸出整型值介于0和27648之間，因此，K1=0.0，K2=+27648.0

如果輸入值超出LO_LIM和HI_LIM范圍，輸出(OUT)將鉗位于距其類型(BIPOLAR或UNIPOLAR)的指定范圍的下限或上限較近的一方，并返回一個(gè)錯(cuò)誤。FC106參數(shù)3、FB41（1）常用輸入?yún)?shù)：

COM_RST:BOOL:重新啟動(dòng)PID：當(dāng)該位TURE時(shí)：PID執(zhí)行重啟動(dòng)功能，復(fù)位PID內(nèi)部參數(shù)到默認(rèn)值；通常在系統(tǒng)重啟動(dòng)時(shí)執(zhí)行一個(gè)掃描周期，或在PID進(jìn)入飽和狀態(tài)需要退出時(shí)用這個(gè)位；

MAN_ON：BOOL：手動(dòng)值ON；當(dāng)該位為TURE時(shí)，PID功能塊直接將MAN的值輸出到LMN，這可以在PID框圖中看到；也就是說(shuō)，這個(gè)位是PID的手動(dòng)/自動(dòng)切換位；

PEPER_ON：BOOL：過(guò)程變量外圍值ON：過(guò)程變量即反饋量，此PID可直接使用過(guò)程變量PIW（不推薦），也可使用PIW規(guī)格化后的值（常用），因此，這個(gè)位為FALSE；

P_SEL：BOOL：比例選擇位：該位ON時(shí)，選擇P（比例）控制有效；一般選擇有效；

I_SEL：BOOL：積分選擇位；該位ON時(shí)，選擇I（積分）控制有效；一般選擇有效；INT_HOLDBOOL：積分保持，不去設(shè)置它；

I_ITL_ONBOOL：積分初值有效，I-ITLVAL（積分初值）變量和這個(gè)位對(duì)應(yīng)，當(dāng)此位ON時(shí)，則使用I-ITLVAL變量積分初值。一般當(dāng)發(fā)現(xiàn)PID功能的積分值增長(zhǎng)比較慢或系統(tǒng)反應(yīng)不夠時(shí)可以考慮使用積分初值；

D_SEL：BOOL：微分選擇位，該位ON時(shí)，選擇D（微分）控制有效；一般的控制系統(tǒng)不用；

CYCLE：TIME：PID采樣周期，一般設(shè)為200MS；

SP_INT：REAL：PID的給定值；

PV_IN：REAL：PID的反饋值（也稱過(guò)程變量）；

PV_PER：WORD：未經(jīng)規(guī)格化的