1、西门子PLC模拟量控制（9.1-9.49.1-9.4）第第7 7章章 西门子西门子PLCPLC模拟量控制模拟量控制本本章章内内容容9.1 模拟量模块的地址分配 9.2 模拟量模块的配置 9.3 模拟量的表示方法及分辨率 9.4 模拟量的规格化 9.5 PID与闭环控制 9.1 9.1 模拟量模块的地址分配模拟量模块的地址分配 S7-300为模拟量输入和输出保留了特定的地址区域，以便与数字模块的输入、输出为模拟量输入和输出保留了特定的地址区域，以便与数字模块的输入、输出映像区的地址（映像区的地址（PII/PIQ）区分开。）区分开。例如：插槽例如：插槽6的第一路模拟输入的地址是的第一路模拟输入的地
2、址是PIW 288，第二路模拟输入的地址是，第二路模拟输入的地址是PIW 290，第一路模拟输出的地址是，第一路模拟输出的地址是PQW 288，等等。各槽位地址如表，等等。各槽位地址如表。9.2 9.2 模拟量模块的配置模拟量模块的配置9.2.1 模拟量输入模块模拟量输入模块SM331（1）量程卡）量程卡S7-300模拟量输入模块的量程卡模拟量输入模块的量程卡（2）属性设置 在硬件配置窗口，双击模拟量输入模块SM331，打开属性设置窗口。通常，SM331的属性设置包括常规、地址、输入三项，如图。诊断中断硬件中断测量类型测量范围特定位置干扰频率积分时间9.2 9.2 模拟量模块的配置模拟量模块的
3、配置9.2.2 模拟量输出模块模拟量输出模块SM332 在硬件配置窗口，双击模拟量输出模块在硬件配置窗口，双击模拟量输出模块SM332，打开属性设置窗口。通常，打开属性设置窗口。通常SM332的属性设置包括常规、地址、输出三项，如图的属性设置包括常规、地址、输出三项，如图。（1）诊断中断（2）输出类型（3）输出范围（4）CPU停机时的响应9.3 9.3 模拟量的表示方法及分辨率模拟量的表示方法及分辨率 模拟量转换成数值量以二进制补码形式表示，字长占16位。最高位为符号位，“0”表示正值，“1”表示负值。转换值的分辨率取决于模块的型号，最大分辨率为15位，数值以左对齐方式存储，当分辨率小于15位
4、时，未使用的最低有效位补“0”，如图。16位二进制补码的表示范围为-32768+32767。需要注意的是，西门子的模拟量模块范围并不是与数值范围相对应的，如10电压测量范围对应的转换值为27648。9.4 9.4 模拟量模块的规格化模拟量模块的规格化 现场的压力、温度、速度、旋转速度、现场的压力、温度、速度、旋转速度、pH 值、粘度等是具有物理单位的工程量值、粘度等是具有物理单位的工程量值，模值，模/转换后输入通道得到的是转换后输入通道得到的是-27648+27648的数字量，该数字量不具有工程的数字量，该数字量不具有工程量值的单位，在程序处理时带来不方便。希望将数字量量值的单位，在程序处理时
5、带来不方便。希望将数字量-27648+27648转换为工程转换为工程实际量值的这一过程称为模拟的实际量值的这一过程称为模拟的“规格化规格化”，也称，也称“规范化规范化”。在STEP 7的“Standard Library”库中提供了程序块FC105和FC106用于模拟量输入/输出的规格化，如图。（1）模拟量输入的规格化（2）标准程序块FC106的用途是将模拟输出操作规范化 调用FC105 调用FC106 FC105和FC106 9.5 PID9.5 PID与闭环控制与闭环控制9.5.1 PID控制器控制器 在工程实际中，应用最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，又称P
6、ID调节。(1)比例（P）控制 比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。(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。(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。(4)PID控制器的参数整定 9.5 PID9.5 PID与闭环控制与闭环控制9.5.2 连续连续PID控制器控制器FB41 FB41“CONT_C”是采用位置式PID算法思想设计的控制软件模块。FB41的算法设计很完善，使用起来也很灵活。它的比例运算、积分运算（INT）和微分运算（DIF）是并行连接的，可以单独激活
7、或取消，这就允许组态成P、PI、PD和PID控制器。SFB 41/FB 41（CONT_C）可以使用连续的变量输出和手动影响控制数值选项，来实现一个完整的PID控制器。（1）SFB 41/FB 41（CONT_C）详细的子功能说明设定点操作 实际数值操作负偏差计算PID算法手动模式受控数值的处理前馈控制 初始化出错信息（2）输入参数“设定值通道”和“过程变量通道”中的参数，应该有相同的单位。9.5 PID9.5 PID与闭环控制与闭环控制9.5.2 连续连续PID控制器控制器FB41受控量通道中的参数应该有相同的单位。（3）输出参数9.5 PID9.5 PID与闭环控制与闭环控制9.5.3 模拟量控制设计实例模拟量控制设计实例 有一台电炉要求炉温控制在一定的范围。整个系统的硬件配置如图所示。电炉的工作原理如下：当设定电炉温度后，CPU314C-2DP经过PID运算后由自带模拟量输出模块输出一 个电压信号送到控制板，控制板根据电压信号（弱电信号）的大小控制电热丝的加热电压（强电）的大小（甚至断开），温度传感器测量电炉的温度，温度信号经过控制板的处理后输入到模拟量输入模块，再送到CPU314C-2DP进行PID运算，如此循环。请编写控制程序。（1）硬件组态（2）编写程序
