图2 PLC闭环控制系统方框图

在许多控制系统内，可能只需要P、I、SKKT27B16E D中的一种或两种控制类型。SKKT27B16E如可能只要求比例控制或比例与积分控制，SKKT27B16E通过设置参数可对回路进行控制类型进行选择。

3.2 输入输出变量的转换

PID控制有两个输入量:给定值(sp)和过程变量(pv)。SKKT27B16E多数工艺要求给定值是固定的值，如加热炉温度的给定值。过程变量是经A/D转换和计算后得到的被控量的实测值，SKKT27B16E如加热炉温度的测量值。给定值与过程变量都是与被控对象有关的值，对于不同的系统，SKKT27B16E它们的大小、SKKT27B16E范围与工程单位有很大的区别。应用PLC的PID指令对这些量进行运算之前，SKKT27B16E必须将其转换成标准化的浮点数(实数)。

同样，对于PID指令的输出，SKKT27B16E在将其送给D/A转化器之前，也需进行转换。

3.3 回路输入的转换

转换的**步是将给定值或A/D转换后得到的整数值由16位整数转换成浮点数，SKKT27B16E可用下面的程序实现这种转换:

XORD AC0, ACO 

//清除累加器

MOVW AIWO, AC0 

//将待转化的模拟量存入累加器SKKT27B16E

LDW＞＝ AC0, 0 

//如果模拟量数值为正SKKT27B16E

JMP 0 

//直接转换成实数SKKT27B16E

ORD 16#FFFF0000, ACO 

//将AC0内的数值进行符号扩展，扩展为32位负数

LBL 0 SKKT27B16E

DTR AC0, AC0 

//将32位整数转换成实数SKKT27B16E

转换的下一步是将实数进一步转换成0.0~1.0之间的标准化实数，可用下面的式(3)对给定值及过程变量进行标准化:

RNorm=(RRaw/Span)+Offset (3)SKKT27B16E

式中:SKKT27B16E

RNorm－标准化实数值;

RRaw－标准化前的值;SKKT27B16E

Offset－偏移量，对单极性变量为0.0，对双极性变量为0.5;

Span－取值范围，等于变量的**值减去**小值，单极性变量的典型值为32000，双极性变量的典型值为64000。

下面的程序将上述转换后得到的AC0中的双极性实数(其Span=64000)转换成0.0~1.0之间的实数:

/R 64000.0， AC0 

//累加器中的实数标准化SKKT27B16E

＋R 0.5， AC0

//加上偏移值，使其在0.0~1.0之间

MOVR ACO， VD100 

//加标准化后的值存入回路表内SKKT27B16E

3.4 回路输出的转换

回路输出即PID控制器输出，它是标准化的0.0~1.0之间的实数。将回路输出送给D/A转换器之前，必须转换成16位二进制整数。这一过程是将pv与sp转换成标准化数值的逆过程。SKKT27B16E用下面的公式将回路输出转换成实数:

RScal=(Mn－Offset)×Span (4)

式中，RScal是回路输出对应的实数值，SKKT27B16E Mn是回路输出标准化的实数值。

下面的程序用来将回路输出转换为对应的实数:

MOVR VD108, AC0 

//将回路输出送入累加器

-R 0.5, AC0 

//仅双极性数才有此语句 SKKT27B16E

*R 64000.0, AC0 

//单极性变量乘以32000.0

用下面的指令将代表回路输出的实数转换成16位整数:

ROUND AC0, AC0 

//将实数转换为32位整数SKKT27B16E

MOVW AC0, AQW0 

//将16位整数写入模拟输出(D/A)寄存器

3.5 PID指令及回路表

S7-200的PID指令如图3所示:SKKT27B16E

图3 PID指令

指令中TBL是回路表的起始地址，LOOP是回路的编号。编译时如果指令指定的回路表起始地址或回路号超出范围，CPU将生成编译错误(范围错误)仪器编译失败SKKT27B16E。PID指令对回路表中的某些输入值不进行范围检查，应保证过程变量、给定值等不超限。回路表参见附表。

附表 PID指令的回路表SKKT27B16E

如果PID指令中的算术运算发生错误，特殊存储器SMI.1(溢出或非法数值)被置1，并将终止PID指令的执行。要想消除错误，在下次执行PID运算之前，应改变引起运算错误的输入值，而不是更新输出值。 

4 PID指令编程举例

某一水箱里的水以变化速度流出，一台变频器驱动的水泵给水箱打水，以保持水箱的水位维持在满水位的75％。过程变量由浮在水面上的水位测量仪提供，PID控制器的输出值作为变频器的速度给定值。过程变量与回路输出均为单极性模拟量，取值范围为0.0~1.0。

本例采用PI控制器，给定值为0.75，选取控制器参数的初始值为:KC＝0.25，TS＝0.1s，TI＝30min。编程如下:

//主程序(OBI)

LD SM0.1 //首次扫描时

CALL 0 //调用初始化子程序

//子程序

LD SM0.0

MOVR 0.75, VD104 //装入给定值75％

MOVR 0.25, VD112 //装入回路增益0.25

MOVR 0.10, VD116 //装入采样时间0.1s

MOVR 30.0 VD120 //装入积分时间30min

MOVR 0.0, VD124 //关闭微分作用

MOVB 100, SMB34 

//设置定时中断0的时间间隔为100ms

ATCH 0, 10 

//设定定时中断以执行PID指令

ENI 

//允许中断，子程序0结束

//中断程序0

LD SM0.0 SKKT27B16E

LTD AIW0, AC0 

//单极性模拟量经A/D转换后存入累加器

DTR AC0, AC0 

//32位整数转换为实数

/R 32000.0, AC0  SKKT27B16E

//标准化累加器中的实数

MOVR AC0, VD100 //存入回路表

LD 10.0 SKKT27B16E

//在自动方式下，执行PID指令

PID VB100, 0 

//回路表的起始地址为VB100，回路号为0

LD SM0.0 SKKT27B16E

MOVB VD108, AC0 

//PID控制器的输出值送入累加器

*R 32000.0 AC0 

//将累加器中的数值标准化SKKT27B16E

ROUND AC0, AC0 

//实数转换为32位整数

DTI AC0, AQW0

//将16位整数写入到模拟量输出(D/A)寄存器

5 结束语

PLC实现PID控制的方法多种，直接应用PID指令来实现基于PLC的PID控制，是一种易于实现且经济实用的方法。

随着工业设备自动化控制技术的发展，SKKT27B16E可编程控制器(PLC)在工业设备控制中的应用越来越广泛。PLC控制系统的可靠性直接影响到企业的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。本文详细介绍了影响PLC运行的干扰类型及来源，并提出抗干扰设计的实施策略。 

    自动化系统所使用的各种类型PLC中，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各电机设备上，它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力，另一方面要求应用部门在工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。