实验5-pid模拟量控制

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1、实验5PID模拟量控制实验指导书一、实验目的了解PID控制的基本原理，掌握在PLCS7-200CN中进行PID指令向导的设置方法，熟悉PID控制中各个参数的作用，能够编写PLC程序通过PID调节实现对转子转速的跟随。培养对工业控制系统进行硬件设计、软件编程和现场调试的基本能力。二、实验要求1)以实验室的S7-200CN、转子实验平台、FV转换器为硬件设备，认识掌握PID控制的基本原理及方法；2)学习V4.0STEP7编程软件中PID子程序的使用，运用梯形图语言进行编程，实现从动转子对主动转子电压的跟随

2、。三、实验设备1)PLC电源、CPU224XPCN2)主、从动转子试验台3)频率—电压转换器4)试验元器件供电电源5)导线若干四、实验原理PID闭环控制系统能够将输出结果反馈回来与希望值比较，并根据它们的误差对输出进行调整。本实验以PLC提供的PID控制子程序作为控制的核心，通过将返回的从动转子输出电压与主动转子输出电压值进行比较，根据差值PID调节迅速做出反应，实现从动转子转速对主动转子转速的跟随。五、实验步骤1.设备接线说明ü输出的M与电源的M等电位üV对M输出0-10VDC；üI对M输出0-20

3、mA。üV、I只能使用其一，不能同时使用。ü输入的A+、B+对M都是输入0-10VDC，两路模拟量输入共用1个M端子2.设备连接（1）几个固定电压的值的给定：I0.0口给定24V直流电压；转子试验台光耦传感器给定4.5V直流电压；FV转换器电压比较电压端给定1.5V直流电压；FV转换器工作电压给定12V。（2）主动转子的转动电源由具有0-10V调节能力的电源提供。（3）从动转子的转动电源由模拟量端口的电压输出端V提供。（4）主动转子和从动转子的脉冲输出分别接入一路FV芯片的输入端。（5）模拟量出入口的

4、A、B口分别对应主动转子的FV芯片电压输出和从动转子的FV芯片电压输出。3．PLC程序编写（1）PID控制的编程A．Network1中的编程，实现采集得到模拟量的单精度数据转换为实数形式，如图8所示。图8Network1中程序B．Network2中的编程，将实数转化为过程变量，此例中将0~32000数值范围转换为0~100的数值范围，如图8所示。图9Network2中程序（2）生成PID子程序A．在工具中点击指令向导，如图1所示。图1进入PLC指令向导B．在要配置的指令功能中选择“PID”，并单击“下

5、一步”，如图2所示。图2选择PID指令功能C．在回路给定值标定中使用默认的“低限—0.0”和“高限—100.0”，如图3.1、3.2所示。在回路参数设置中将采样时间更改为“0.1”秒，其余选择默认值即可。（采样时间在向导设定之后不能更改，且0.1S为PID模块最短的采样周期；其余三个回路参数可以在之后的调节参数中使用）图3.1回路参数设定（一）图3.2回路参数设定（二）D．在回路参数选项中，标定项选择“单极性”，不使用20%偏移量；在回路输出选项中，选择默认值即可，并单击下一步，如图4所示.图4回路输

6、入、输出选项的设定E．在“回路报警选项”和“为配置分配存储区”中，默认操作，直接单击“下一步”即可，，如图5.1、5.2所示。图5.1回路报警选项的设定图5.2分配存储区F．在初始化PID配置是，默认初始化子程序名为“PID0—INIT”和中断名“PID_EXE”，选中“增加PID手动控制”复选框，如图6所示。图6增加手动控制G．完成PID子程序控制向导设置，如图7所示。图7完成PID子程序控制向导设置4．程序调试中PID控制面板的使用（1）编写好的程序编译通过之后，下载到S7-200CNPLC中。图

7、10将程序下载到PLC中（2）下载成功之后，运行该程序，并点击工具下的“PID调节控制面板”。图11调用PID控制面板（3）将“调节参数”选框下默认的“自动调节”选项改为“手动调节”选项。观察PID控制图中的曲线变化，绿色曲线“给定值”为标准值，即为需要追随的对象；蓝色的曲线“输出值”为PID控制模块对系统的输出，即PID实现控制的途径；红色曲线“过程量”为系统的反馈值。系统调节的目标即为能够实现红色曲线“过程量”与绿色曲线“给定值”的跟随。通过更改增益值、积分时间和微分时间参数（修改后点击“更新PL

8、C”）使系统的反馈值，能够较好的跟随系统的输入值，如图13所示。图12PID控制面板的使用图13PID控制面板曲线放大图