S7-300学习PID控制之前，首先要了解并掌握FB41的功能及用法

一、控制系统假设

图1液压系统控制框图

如图1为液压系统的简单控制框图。控制方式为使用变频器拖动泵，使系统的实际压力等于设定压力。本文基于此系统，探讨一下如何用S7-300进行PID控制。为方便讨论，做以下假定：

·系统压力的可调范围为：0–1MPa；

·变频器的变频范围为：0–50Hz；

·压力传感器的输入外设地址：PIW272；模拟量输出外设地址为PQW288。

在STEP7中的库中，有专门用于PID控制的FB块——FB41。PID控制必须在循环中断中执行，以确保其扫描、执行时间基本固定。本例中的CPU仅有OB35一个循环中断，因此，要在OB35中调用FB41。

图2FB41在库中的位置

图3FB41的逻辑图

FB41的逻辑如图3所示。分解介绍如下：

·SP_INT端为给定值，本例中即为给定压力，假设为0.5MPa；即：0.5=="SP_INT";

·实际值有两条通路可选：

·当PVPER_ON=0时，PV_IN端的值为实际值，该值通常有FC105转换而来；

本例中，我们以PVPER_ON=1时，来说明。即:1=="PVPER_ON"、PIW272=="PV_PER"

·PV_FAC、PV_OFF对应压力的范围，即：1=="PV_FAC"、0=="PV_OFF"。

·PV是根据PV_PER计算出的实际压力值。具体来说：

PV_PER=0时，对应的实际压力为PV_OFF，即0MPa；

PV_PER=27648时，对应的实际压力为PV_FAC，即1MPa；

PV=PV_PER/27648*(PV_FAC–PV_OFF)，本例中，PV=PV_PER/27648；

·ER为给定值SP_INT和实际值PV的偏差，PID即是基于它进行调节的；

·GAIN、TI、TD分别为比例、积分、微分的系数。比例功能投入与否，由P_SEL决定，当P_SEL=1时，比例功能起作用；同理，I_SEL、D_SEL决定是否启用积分、微分调节；

·LMN_P、LMN_I、LMN_D分别记录当前控制量的比例分量、积分分量、微分分量。

·LMN_HLM、LMN_LLM分别为输出的上、下限值，上限100对应50Hz，下限0对应0Hz，所以：LMN_HLM=100/50=2；LMN_LLM=0；

·LMN_FAC、LMN_OFF标定频率的变化范围，分别为50Hz和0Hz；

·LMN_PER为输出的标准化，LMN_PER=LMN/100*27648；

FB41中还有其他参数，本文仅对PID控制做简单介绍，上述几个参数是必须了，将其定义在DB1中，如图4所示。然后在OB35中，调用FB41，并将DB1中的数据一一对应的填入相应的引脚，即完成了PID控制的基础工作，如图5-7所示。

图4FB41关键参数定义

图5-7OB35中调用FB41

目前为止，我们就完成了PID控制的基础工作，至于如何调试PID参数，我们下一篇文章继续讨论。