STEP7PID温度控制文档格式.docx
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3.12控制模式中的手动微调....................................................................................3-16
3.13控制通道的并行整定.......................................................................................3-19
4步进温度控制器FB59“TCONT_S”4-1
4.1控制器部分........................................................................................................4-1
4.1.1形成偏差信号....................................................................................................4-1
4.1.2PI步进控制器算法............................................................................................4-4
4.2方框图...............................................................................................................4-5
4.3在用户程序中包含功能块..................................................................................4-6
4.3.1调用控制器块....................................................................................................4-6
4.3.2采样时间...........................................................................................................4-7
4.3.3初始化...............................................................................................................4-7
5使用入门5-1
PID温度控制
A5E00447393-02
6温度控制器实例6-1
6.1引言...................................................................................................................6-1
6.2使用FB58“TCONT_CP”（脉冲控制）的实例..................................................6-2
6.3具有短脉冲发生器采样时间的FB58“TCONT_CP”的实例...........................6-6
6.4使用FB58“TCONT_CP”（连续控制）的实例..................................................6-7
6.5使用FB59“TCONT_S”（步进控制器）的实例...............................................6-11
A附录A-1
A.1技术规范...........................................................................................................A-1
A.2执行时间...........................................................................................................A-1
A.3DB分配.............................................................................................................A-2
A.3.1FB58“TCONT_CP”的背景数据块................................................................A-2
A.3.2FB59“TCONT_S”的背景数据块................................................................A-13
A.4整定期间可能出现的消息列表.........................................................................A-17
B缩写和缩略语B-1
索引
1引言
“PID温度控制”的产品结构
PID
功能块
FB58“TCONT_CP”
FB59“TCONT_S”
电子手册实例
在线帮助
参数分配
用户接口
温度控制
S7-300/400
在安装了STEP7之后，STEP7PID温度控制的各个组成部分就存在于下列文件夹
中：
.SIEMENS\STEP7\S7LIBS\：
FB
.SIEMENS\STEP7\S7WRT\：
参数分配用户界面、自述文件、在线帮助
.SIEMENS\STEP7\EXAMPLES\：
实例程序
.SIEMENS\STEP7\MANUAL\：
手册
引
言
“标准库PID控制”包含了两个温度控制器：
1.FB58“TCONT_CP”：
用于具有连续或脉冲输入信号的执行器的温度控制器。
这个控制器块还包含了
PI/PID参数的自整定功能。
2.FB59“TCONT_S”：
用于具有集成组件（例如定位电机）的执行器的步进温度控制器。
控制块是纯软件控制器，在其中，一个块就包含了控制器的全部功能。
周期计算所
需的数据存储在相应的背景数据块中。
参数分配用户界面
使用参数分配用户界面为控制器设置参数，并对控制器进行整定。
参数设置存储在
相关背景数据块中。
可以通过双击相关背景数据块启动参数分配用户界面。
您可以在在线帮助系统中查找到关于参数分配用户界面和功能块的描述。
打开自述文件
自述文件包含了关于您接收到的软件的最新信息。
可以在Windows开始菜单中找到
这个文件。
引言
1.1FB58“TCONT_CP”
FB58“TCONT_CP”用于使用连续或脉冲控制信号来控制温度过程。
您可以设置
参数，启用或禁止PID控制器的子功能，以便使其和要控制的过程相适应。
使用参
数分配工具，可以很简单地进行这些设置。
在SIMATIC管理器内，可以双击一个项
目内的背景数据块来启动参数分配过程。
可以按照下列步骤打开电子手册：
开始>
Simatic>
文档>
英文>
PID温度控制。
应用
模块功能以PID控制算法为基础，带有用于温度过程的附加功能。
控制器提供了模
拟量调节值和脉宽调制驱动信号。
控制器将信号输出到一个执行器；
换句话说，通
过一个控制器，可以加热，也可以冷却，但是不能同时加热和冷却。
在加热或冷却过程中使用控制器
FBTCONT_CP可以仅用于加热，也可以仅用于冷却。
如果将块用于冷却，必须为
GAIN分配一个负数。
控制器的反转意味着，例如，如果温度上升，可调节变量
LMN会增大，冷却效果也随着加强。
结构略图
PID温度控制器
.控制带
脉冲发生器
可调节变量
LMN
设定值
SP_INT
QPULSE
.
PI/PID参数
过程值
PV_PER
PV_IN
控制带宽度
采样时间
改进的
控制响应
驱动信号
控制器整定
描述
除了设定值和过程值分支中的功能以外，FB还实现了完整的PID温度控制器，具有
连续的和二进制的可调节变量输出。
为了改善对温度过程的控制响应，该功能块包
含了一个控制带，并且在发生设定值阶跃变化时还会减小P作用。
该功能块可以使用控制器整定功能，自行设置PI/PID参数。
1.2FB59“TCONT_S”
FB59“TCONT_S”用于控制工艺温度过程，其二进制控制器输出信号用于将执行
器集成到SIMATICS7可编程控制器上。
通过设置参数，可以启用或禁止PI步进控
制器的子功能，使控制器和过程相适应。
在参数分配用户界面，可以很简单地进行
这些设置。
在SIMATIC管理器内，可以双击一个项目内的背景数据块来启动参数分
配过程。
其功能以采样控制器的PI控制算法为基础。
这是通过从模拟量驱动信号中产生二进
制输出信号的功能来实现的。
还可以在级联控制中将控制器用作次级定位控制器。
通过设定值输入SP_INT来指
定执行器的位置。
在这种情况下，必须将过程值输入和参数TI（积分时间）设置为
零。
其应用可能是，例如，具有使用脉冲间断激励进行加热动力控制和使用蝶阀进
行冷却控制的温度控制。
要完全关闭阀门，可调节变量（ER*GAIN）应该是负值。
除了过程变量分支中的功能以外，FB59“TCONT_S”还实现了完整的PI控制器，
具有二进制调节值输出，并能选择手动影响控制器输出信号。
步进控制器的运行不
需要定位反馈信号。
2连续温度控制器FB58“TCONT_CP”
2.1控制器部分
2.1.1形成偏差信号
下面的方框图解释了偏差的形成过程：
CRP_INPV_NORM
PV_FAC、
*0,10C
*0,010C
%
1
0
PV
ER
+
参数分配FB
FB调用接口
PER_MODE
PV_OFFS
PVPER_ON
DEADBAND
DEADB_W
用户接口，调用接口
设定值分支
设定值在SP_INT上以浮点数格式输入，可以是物理值，也可以是百分比。
用于形
成偏差的设定值和过程值必须具有相同的单位。
过程值选项（PVPER_ON）
根据PVPER_ON，可以以外围设备（I/O）或浮点数格式采集过程值。
PVPER_ON过程值输入
TRUE过程值是通过外围设备I/O模拟量（PIWxxx）在输入端PV_PER上读取
的。
FALSE过程值是以浮点数格式在输入端PV_IN上采集的。
连续温度控制器FB58“TCONT_CP”
过程值格式转换CRP_IN（PER_MODE）
CRP_IN功能根据开关PER_MODE，依据下列规则，将外围设备值PV_PER转换
成浮点数格式：
PER_MODECRP_IN的输出模拟量输入类型单位
0PV_PER*0.1热电偶；
PT100/NI100；
标准°
C；
°
F
1PV_PER*0.01PT100/NI100；
气候；
°
2PV_PER*
100/27648
电压/电流%
过程值规格化PV_NORM（PF_FAC，PV_OFFS）
PV_NORM功能依据下列规则计算CRP_IN的输出：
“PV_NORM的输出”=“CPR_IN的输出”*PV_FAC+PV_OFFS
它具有下列用途：
.通过过程值因子PV_FAC和过程值偏移量PV_OFFS，对过程值进行修正。
.将温度值规格化为百分比值
需要以百分比形式输入设定值，现在必须将测得的温度值转换成百分比值。
.将百分比值规格化为温度值
需要按照物理温度单位输入设定值，现在必须将测得的电压/电流值转换成温度
值。
参数的计算：
.PV_FAC=PV_NORM的取值范围/CRP_IN的取值范围；
.PV_OFFS=LL（PV_NORM）-PV_FAC*LL（CRP_IN）；
其中，LL是下限值。
对于缺省值（PV_FAC=1.0和PV_OFFS=0.0），禁止规格化。
有效的过程值在PV
输出端输出。
注意
对于脉冲控制，必须在更快的脉冲调用中将过程值传送到功能块中（原因：
均值过
滤）。
否则，控制质量可能会恶化。
过程值规格化实例
如果要输入一个百分比形式的设定值，并且要施加-20～85°
C的温度范围到
CRP_IN，则必须将温度范围规格化为百分比值。
下图给出了一个实例，将温度范围
-20～85°
C调整到内部刻度0～100%：
PV_NORM[%]
100
75
50
25
-20204060
=19.05
8085[°
c]CRP_IN
PV_OFFS=0-0.9524*（-20）
PV_FAC=100/（85-（-20））
=0.9524
形成偏差信号
设定值和过程值之间的差值便是到达死区之前的偏差。
设定值和过程值必须具有相同的单位。
死区（DEADB_W）
为抑制由于可调节变量量化所引起的小幅恒定振荡（例如，在使用PULSEGEN进行
脉宽调制时），对偏差应用了死区（DEADBAND）。
如果DEADB_W=0.0，则取消激
活死区。
有效的偏差信号由ER参数指示。
SP_INT-PV
ER=（SP_INT-PV）-DEAD_WER=（SP_INT-PV）+DEAD_W
2.1.2PID算法
下图是PID算法的方框图：
X
DIF
++
f（）
GAIN
FBcallinterface
INT
LMN_P
LMN_I
LMN_D
LMN_Sum
PFAC_SP
TD,D_F
INT_HPOS
INT_HNEG
TI,I_ITL_ON,
I_ITLVAL
DISV
Parameterassignmentuserinterface
Parameterassignmentuserinterface,FBcallinterface
PID算法（GAIN、TI、TD、D_F）
PID算法采用位置算法形式运行。
比例、积分（INT）和微分（DIF）作用并行连接在一
起，可以单独进行激活或取消激活。
这样，就允许组态P、PI、PD和PID控制器。
控制器整定支持PI和PID控制器。
通过使用一个负的GAIN值来实现控制器反转
（冷却控制器）。
如果将TI和TD设置为0.0，则可以在工作点上获得一个纯比例控制器。
时间范围内的阶跃响应是：
1
LMN_Sum（t）=ER（0）（1*GAIN+t*+*D_FeTD（t）/D_F）
TI
其中：
LMN_Sum（t）控制器处于自动模式时的可调节变量
ER（0）规格化的偏差信号的阶跃变化
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