PID自整定軟件包(PID Self Tuner可以提供控制優(yōu)化支持。本文模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)就依SFB/FB41“CONT_C"連續(xù)控制功能塊的實(shí)現(xiàn)來(lái)加以說(shuō)明，下面將介紹SFB/FB41“CONT_C"功能。

3 連續(xù)PID控制器SFB41

3.1 描述

　　SFB/FB "CONT_C" (連續(xù)控制器)在SIMATIC S7可編程邏輯控制器上使用，通過(guò)持續(xù)的輸入和輸出變量來(lái)控制工藝過(guò)程。在參數(shù)分配期間，可以通過(guò)或取消PID控制器的子功能使控制器適應(yīng)過(guò)程的需要。使用參數(shù)分配工具可以輕松完成分配(菜單路徑：開始 > Simatic > Step7 > 分配PID控制參數(shù))

注意只有在以固定時(shí)間間隔調(diào)用塊時(shí)，在控制塊中計(jì)算的值才是正確的。為此，應(yīng)該在周期性中斷OB (OB30至OB38)中調(diào)用控制塊。在CYCLE參數(shù)中輸入采樣時(shí)間。

可以外設(shè)（如觸摸屏）或以浮點(diǎn)格式輸入過(guò)程變量。CRP_IN功能根據(jù)以下公式將PV_PER外設(shè)值轉(zhuǎn)換為介于 -100和 +100 %間的浮點(diǎn)格式值：

PV_R=PV_PER * 100/27648

輸出根據(jù)以下公式將浮點(diǎn)值LMN轉(zhuǎn)換為外設(shè)值：

LMN_PER=LMN * 27648/100

3.2 SFB/FB41“CONT_C"框圖3.3 PID控制算法

3.3.1誤差的計(jì)算與處理

用浮點(diǎn)數(shù)格式設(shè)定值SP_INT減去轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù)格式的過(guò)程變量PV(反饋值)，便得到負(fù)反饋的誤差。為抑制由于控制器輸出量的量化造化的連續(xù)較小的振蕩，用死區(qū)(Dead Band)非線性對(duì)誤差進(jìn)行處理。死區(qū)的寬度由參數(shù)DEADB_W來(lái)定義，如果令DEADB_W為0。死區(qū)被關(guān)閉。

3.3.2控制器的結(jié)構(gòu)

　　SFB 41比例、積分(INT)和微分(DIF)操作以并聯(lián)方式連接，因而可以分別或取消。這使對(duì)P、PI、PD和PID控制器進(jìn)行組態(tài)成為可能。還可以對(duì)純I和D控制器進(jìn)行組態(tài)。擾動(dòng)量DISV（Disturbance）可以實(shí)現(xiàn)前饋控制，一般設(shè)置DISV為0.0。

　　GAIN為比例部分的增益或比例系數(shù)，TI和TD分別為積分時(shí)間常數(shù)和微分時(shí)間常數(shù)，參數(shù)TM_LAG為微分操作的延遲時(shí)間，建議該參數(shù)設(shè)為TM_LAG=TD/5。

P_SEL(比例作用)為1時(shí)比例作用，反之禁止比例作用，默認(rèn)值為1。

I_SEL(積分作用)為1時(shí)積分作用，反之禁止積分作用，默認(rèn)值為1。

D_SEL(微分作用)為1時(shí)微分作用，反之禁止微分作用，默認(rèn)值為0。默認(rèn)的控制方式為PI控制。

　　LNM_P、LNM_I和LNM_D分別是PID控制器輸出量中的比例分量、積分分量和微分分量，編程時(shí)可引出到外設(shè)（如觸摸屏）上，供調(diào)試時(shí)使用。

3.3.3積分器的初始值

　　SFB“CONT_C"有一個(gè)初始化的程序，在輸入?yún)?shù)COM_RST設(shè)置為1時(shí)被執(zhí)行。在初始化過(guò)程中，如果I_ITL_ON(積分作用初始化)為1狀態(tài)，將輸入變量I_ITLVAL作為積分器的初始值。如果在一個(gè)循環(huán)中斷優(yōu)先級(jí)調(diào)用它，它將從該數(shù)值開始繼續(xù)運(yùn)行，所有其它輸出都被設(shè)置為其默認(rèn)值。INT_HOLD為1時(shí)積分操作保持，積分輸出被凍結(jié)，一般不凍結(jié)積分輸出。

3.4 控制器輸出值的處理

3.4.1．手動(dòng)/自動(dòng)模式

　　變量MAN_ON為1時(shí)為手動(dòng)模式，為0時(shí)為自動(dòng)模式。在手動(dòng)模式，控制器的輸出值被手動(dòng)輸入值MAN代替。在手動(dòng)模式，控制器輸出中的積分分量被自動(dòng)設(shè)置為L(zhǎng)MN-LMN_P-DISV，微分分量被自動(dòng)設(shè)置為0，這樣可以保證手動(dòng)到自動(dòng)的無(wú)擾動(dòng)切換，使切換前后PID控制器的輸出值LMN不會(huì)突變。

　　如果要用編程的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)/自動(dòng)無(wú)擾動(dòng)切換，可以按如下思路進(jìn)行：在手動(dòng)切模式換成自動(dòng)模式時(shí)，將系統(tǒng)的PV_IN值賦給SP_INT值Configuration information:

PLC: Mitsubishi fx5u-80mt, fx5u module built-in positioning function, equipped with 8CH high-speed pulse input high-speed controller

Speed counting function (200kHz) and 4-axis pulse output (200kps).

Hａnd wheel: ab phase, pulse signal DC24 v. When the hａnd wheel rotates for one turn, it sends out 100 pulse signals. There are x, y and Z axis selection signals and & times; 1, × 10 and × 100 magnification signals.

Servo: Maixin EP3 series, encoder resolution 10000pulse / rev.

Implementation function:

For example, when x-axis is selected for handwheel and X-1 is selected for magnification, X-axis moves by 0.001mm when handwheel rotates one grid; when X-10 is selected for magnification, X-axis moves by 0.01mm; when X-100 is selected for magnification, X-axis moves by 0.1mm. When y or Z axis is selected, y or Z axis can be moved. The selected magnification is different. When the hａnd wheel rotates one grid, the movement is different.

Function realization idea:

Because there are three axes x, y and Z, three subprograms are used to process the handwheel signal of three axes. We take X-axis as an example to explain it. When x-axis is selected by handwheel, X-axis selection signal is connected, and X-axis selection subroutine is called. First, we process the pulse signal. High speed counting is used to record the number of handwheel pulses. When the high-speed counter counts to 1, immediately send out this pulse, and then use the pulse to complete the flag bit, clear the high-speed counter and start over again. Make PLC catch the pulse signal of handwheel. Then the pulse signal is processed. When the