[西门子] 西门子PROFINET通讯(1200和200smart)——PID温度控制

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查看73 | 回复0 | 2024-8-25 22:59:51 | 显示全部楼层 |阅读模式
PID控制器是一种常用的闭环控制算法,它通过比例(P)、积分(I)、微分(D)三个部分的组合来控制系统的输出,以使系统跟踪设定值(Setpoint, SP)。下面是PID控制器各个组成部分的作用及其对控制系统的影响:

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  • 比例控制(Proportional, P):

    • 作用:比例控制项根据当前误差(即设定值与实际值之差)的大小来产生控制信号。
    • 影响:比例项可以立即对误差作出反应,使系统快速响应。但单纯的比例控制可能会导致稳态误差的存在。

  • 积分控制(Integral, I):

    • 作用:积分项累积误差的总和,随着时间的推移逐渐增加控制信号。
    • 影响:积分项有助于消除稳态误差,使系统长时间运行后能更接近设定值。但是,过多的积分作用可能会导致系统的超调和振荡。

  • 微分控制(Derivative, D):

    • 作用:微分项基于误差的变化率来产生控制信号。
    • 影响:微分项可以预测未来误差的趋势,并据此提前做出调整。这有助于减少过调现象和提高系统的稳定性。但微分项也容易受到噪声的影响。




一、综合作用

当这三个部分结合在一起时,PID控制器可以实现以下效果:

  • 快速响应:比例控制可以快速响应误差,使系统尽快向设定值靠近。
  • 消除稳态误差:积分控制可以消除长时间存在的稳态误差,使系统最终稳定在设定值附近。
  • 改善动态特性:微分控制可以改善系统的动态响应,减少过调和振荡。
二、应用场合

PID控制器广泛应用于各种控制系统中,包括但不限于:

  • 温度控制:用于加热炉、空调系统等。
  • 流量控制:用于泵站、管道系统等。
  • 压力控制:用于压缩机、气体输送系统等。
  • 位置控制:用于伺服电机、机器人手臂等。
  • 速度控制:用于电动机、传动系统等。
三、1200实现步骤西门子S7-1200 PLC 提供了内置的PID控制功能,非常适合用于温度控制等应用场景。在温度控制中,PID控制器通常用于维持系统的温度在一个设定点附近。下面是一个使用S7-1200进行PID温度控制的基本步骤和示例代码。(一)、基本步骤


  • 硬件连接:

    • 连接温度传感器到PLC的模拟量输入模块。
    • 连接加热元件(如加热棒或加热电阻)到PLC的数字量输出模块。

  • 硬件组态:

    • 在TIA Portal软件中添加CPU模块和其他必要的I/O模块。
    • 配置模拟量输入模块的类型(如PT100热电阻)。

  • PID功能块配置:

    • 使用PID控制功能块PID_CTRL进行PID控制。
    • 设置PID控制器的工作模式、增益、积分时间和微分时间等参数。

  • 编程:

    • 编写程序,使用PID功能块来实现温度控制逻辑。
    • 从模拟量输入读取温度值,将其作为PID控制器的输入。
    • PID控制器的输出作为加热元件的控制信号。

本次使用的是S7-1200和S7-200SMART俩个PLC,S7-200SMART做智能设备负责温度的采集通过PN通讯把温度传输到S7-1200中,S7-1200作为控制器主要负责PID调节控制固态继电器来实现给水的加热。四、S7-200SMART配置(一)、PROFINET智能设备的配置和程序(导出GSD文件)


(二)、程序方面主要负责温度的采集和传输

四、S7-1200配置和程序
(一)、网络组态配置



(二)、本体PID配置


(三)、程序(在循环中断里面建立)

(四)、自整定曲线(后续发自封PIDFB块程序)


五、结论
总之,PID控制器是一种非常有用的工具,它通过综合比例、积分和微分控制来优化系统的响应速度、稳定性和准确性。在实际应用中,合理的PID参数设置对于获得良好的控制性能至关重要。

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