博途(TIA Portal )PID控制实例(1)

简介

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【简介】
如果某个物理值（例如，温度、压力或速度）在过程中必须具有特定值，并且该值会根据无法预见的外部条件而变化，则必须使用控制器。
【定义 PID 控制器】
PID控制器是由比例、积分和微分单元组成。它在控制回路中连续检测受控变量的实际测量值，并将其与期望设定值进行比较。PID 使用所生成的控制偏差来计算控制器的输出，以便尽可能快速平稳地将受控变量调整到设定值。
【定义控制回路】
控制回路是由受控对象、控制器、测量元件（传感器）和控制元件组成。
● 在本例中，使用具有 PID 控制的 SIMATIC S7-1200 作为控制器。
● 本例中的测量元件是传感器，用于测量加热室内的温度。
● 控制元件是由 PLC 直接控制的加热器。
下面的接线图包含了一个典型的控制回路：



设定值“w”已预先定义。在下面的实例中，设定值是加热室中的期望温度75°C。可通过设定值(w)和实际值(y)来计算控制偏差(e)。控制器(K)可将控制偏差转换为受控变量(u)。受控变量通过受控对象(G)来更改实际值(y)。本例中的受控对象(G)为加热室中的温度调节，可以通过增加或减少能量输入进行控制。
除受控对象(G)外，也可以通过干扰变量(d)改变实际值(y)。本例中的干扰变量可能是加热室中意外的温度变化。例如，由室外温度变化引起的温度变化。

【使用 PID 控制器】
在实例项目中，使用 PID 控制器尽可能快地达到所需的 75°C 温度并尽可能保持设定值不变。
在本例中，由于加热元件在关闭后继续发热，因此将超出设定值。 该效应称为“过调”；如果实际值的控制和测量之间存在延时，则会发生过调。
下图显示了首次打开设备后可能的温度特征曲线：



【步骤】
下图显示了要创建的所有对象的总览：



请按以下步骤操作以创建这些对象：
● 创建第二个组织块 [OB200]，在其中将调用 PID 控制器的块。
● 创建工艺对象“PID_Compact”。
● 将仿真块“PROC_C”加载到组织块 [OB200]。 如果使用仿真块，无需使用 PLC 之外的其它硬件。
● 组态工艺对象“PID_Compact”。
– 选择控制器的类型。
– 输入控制器的设定值。
– 将工艺对象“PID_Compact”的实际值和受控变量与仿真块“PROC_C”互连。
● 在工艺窗口的调试窗口中加载用户程序并执行控制器优化。