西门子模块6ES7216-2AD23-0XB8

     1、pid标准指令
      西门子s7-200 plc具有标准的pid回路指令来实现各种温度控制（如图1所示）。pid回路（pid）指令根据表格(tbl)中的输入和配置信息对引用loop执行pid回路计算（如表1所示）。同时，逻辑堆栈（tos）顶值必须是"打开"（使能位）状态，才能启用pid计算。

图1  pid回路指令

表1 pid回路指令操作数
     s7-200程序中可使用八条pid指令，如果两条或多条pid指令使用相同的回路号码（即使它们的表格地址不同），pid计算会互相干扰，结果难以预料。因此，必须在程序设计之初为每一个pid控制指定不同的回路号。
loop回路表存储用于控制和监控回路运算的参数，包括程序变量、设置点、输出、增益、采样时间、整数时间（重设）、导出时间（速率）等数值。pid指令框中输入的表格（tbl）起始地址为回路表分配80个字节
      2、pid控制
     在工程实际中，应用*为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称pid控制或调节。pid控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到**的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用pid控制技术*为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象﹐或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，*适合用pid控制技术。pid控制，实际中也有pi和pd控制。pid控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
      （1）比例（p）控制
     比例控制是一种*简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（steady-stateerror）。
      （2）积分（i）控制
     在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（systemwith steady-stateerror）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。（https://w.com/版权所有）这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(pi)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
      （3）微分（d）控制
     在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(pd)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。

 

1、控制要求
      某送料机的控制由一台电动机驱动（如图1），其往复运动采用电动机正转和反转来完成。正转完成送料，反转完成取料，由操作台控制。

 
图1 送料机外观

     电动机在正转运行时，按反转启动按钮，电动机不能反转，只有按停止按钮后，再按反转按钮，电动机才能反转运行。同理，在电动机反转运行时，也不能直接进入正转运行。
2、硬件设计
      本案例采用s7-300 plc进行控制，跟s7-200 plc相同，它的输入和输出资源分配如表所示。

表 送料机的plc控制

     根据送料机的实际要求，本方案采用s7-300进行控制，cpu选型为cpu313c-2dp，它集成了di16/do16（如图2），具体电气接线如图3所示。

 
图2集成di16/do16

 
图3 送料机plc控制原理图

3、硬件配置
     （1）如图4所示为硬件配置，从“配置文件”中找到送料机plc所需要的rack-300（机架）、ps-300（电源）和cpu-300（cpu），依次进行添加。

 
图4 送料机硬件配置

      （2）点击cpu 313-2dp，查看其显示的参数（如mpi接口地址等）
      （3）点击cpu 313-2dp的di16/do16，如图5所示设置输入开始地址和输出开始地址（可以随意设置）。如果选择系统默认，则为124开始的地址，如图6所示。

 
图5 di16/do16的属性设置

 
图6 di16/do16的默认地址设置

     如有必要，还可以设置di16/do16的输入中断条件，如图7所示。

 
图7 di16/do16的输入中断条件

      （4）对该硬件进行保存和编译。
      （5）对该硬件配置进行下载。
      a、如图8选择目标模块，如本案例中的cpu313-2 dp。

 
图8 选择目标模块

     b、如图9选择节点地址，即编程设备（如pc机）将通过哪个站点地址连接到模块cpu313-2dp中，本案例选择mpi地址=2的站点进行连接。

图9 连接节点地址

     c、点击“确定”按钮后，在下载过程中，将把所配置的模块一一下载进去。
     d、在下载过程中，如果plc处于run状态，则会跳出提示“停止目标模块”。
     e、在下载完毕后，将提醒用户是否现在就处于完全重启，一般选择“是”即可确保配置文件完全进入plc硬件。
4、软件编程
      （1）打开“程序元素”窗口中的“位逻辑”指令树，如图10所示。

 
图10逻辑指令树

     （2）在硬件配置结束后，即可点击ob1块进行编程。完整的送料机电动机正反转控制程序如图11。

 
 
图11料机控制程序

      （3）保存ob1并下载。
      （4）使得pc机与已组态cpu建立连接。
     （5）进行监控，从中可以看到窗口上部的文件名变成了“online”（在线）；窗口下部的run为绿色变化条；梯形图逻辑出现实线on和虚线off。由此可以进行程序调试和故障排除。