基于S7-1200PLC的电加热器模糊PID控制.pdf

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1、万方数据第26卷第1期2011年3月青岛大学学报(工程技术版)JOURNALOFQINGDAOUNIVERSITY(E&T)V01．26No．1Mar．201文章编号：1006—9798(2011)Ol—0014—05基于S7—1200PLC的电加热器模糊PID控制冯博，徐淑华(青岛大学自动化工程学院，山东青岛266071)摘要：选用西门子公司新推出的SIMATICS7—1200PLC为核心控制器，以实验室自主设计的实验平台为基础，采用模糊PID控制策略，在MATLAB中离线计算控制量表，以在线查表的方式寻址得到PID控制器各个参数并在线修改，实现对电加热器的控制。利用S7—1200的组

2、态软件，在线监测，得到清晰的控制效果图。实验结果证明，S7—1200完全实现了模糊PID控制，并且具有优异的控制效果，可以很好地应用到工业工程当中。关键词：S7—1200；温度控制；模糊PID中图分类号：TP273+．4文献标识码：A在工业生产中，电加热器是一种极为常用的设备，但由于其具有大时间滞后、非线性，因而难以建立精确的数学模型，使得对其温度进行精确控制比较困难，是过程控制的一个难点。PID(ProportionalIntegralDe-rivative／比例一积分一微分)控制已经在工业控制领域得到广泛使用，它不需要精确的数学模型，有较强的灵活性和适应性，程序设计简便，参数调整方便

3、，在工程上很容易实现口]。但实践证明，传统的PID控制超调量过大，且易受到环境的干扰，所以在某些情况下，PID控制就难以满足要求口1；而模糊控制是一种对于存在滞后和随机干扰的系统有较好控制效果的控制方法。如果将模糊控制与PID控制结合使用，融合这两种控制方法的优点，从而获得良好的控制效果，并能够有效降低设计和生产成本。SIMATICS7—1200可编程控制器是西门子公司推出的一款紧凑型的模块化控制器，作为S7系列中的升级替代产品，具有更高的性能比。S7—1200的PID功能继承了S7—200和S7—300／400的PID块的优点，还增加了很多新的特点，为模糊PID控制方法的实现提供了良好

4、的条件。模糊PID控制在PLC中的实现，不仅可以有效降低成本，而且更能够有效提高工程效率，获得良好的控制效果。并且S7—1200所具备的强大的通讯功能，也能将该工程轻松地接入整个工厂的控制网络，实现集中控制。1S7—1200PLC技术特点作为S7—200的升级替代产品，S7—1200具有更高的性能比，在涵盖了S7—200原有功能的基础上又新增了许多功能，能够满足更广泛领域的应用。采用模块化设计，结构紧凑，扩展灵活方便；集成了强大的工艺功能，如高速输入、高速输出、PID控制等，可完成多种特殊工艺需求。S7—1200具备强大且灵活的通讯功能，本体集成了一个PROFINET接口，可用于编程、H

5、MI通讯和PLC间的通讯，并且还可以通过开放的以太网协议支持与第三方设备的通讯。S7—1200CPU也可以安装通信模块(最多3个，左侧添加)以支持其它通信协议，通过RS485和RS232物理传输介质实现为点到点的串行通讯。S7—1200的P1D功能新特点：1)图形调试工具和参数自整定功能。2)采用图形方式组态参数，PID调试工具的趋势图有4种显示方式。3)控制器类型可选控制20多种物理量，例如转速、压力、流量等。4)PID的输入、输出可以是模拟量或用户程序中的变量，输出还可以是PWM开关量。收稿日期：2010—11—16作者简介：冯博(1985一)。男，平原县人，硕士研究生，主要研究方向

6、为电工新技术。万方数据第1期冯博，等：基于S7—1200PLC的电加热器模糊PID控制155)有自动／手动切换功能，可以手动设置PID的参数。6)与S7—200相比，可用的PID回路数由8个增加到16个。7)S7—200在PID参数值整定之前，需要确定滞后值和偏差值。S7—1200的参数自整定是完全自动的，先作“首次启动自调节”，然后作“运行中自调节”。8)与S7—300／400一样，可以下载被控对象的仿真功能块，用它组成模拟的PID闭环，用户可以用模拟闭环来学习PID工艺对象的使用方法和参数整定的方法。SIMATICSTEP7Basic是西门子公司开发的高集成度工程组态系统，集成了SI

7、MATICWinCCBasic，用于对SIMATICS7—1200和基于PROFINET的SIMATICHMI精简系列面板进行高效组态。除了支持编程以外，SIMATICSTEP7Basic还为硬件和网络配置、诊断等提供通用的项目组态框架口]。S7—1200相比于s7—200，作为后者的升级替代品，价格接近，但功能更强大，便于控制功能的实现；相比于S7—300／400，在能够完全实现该功能的前提下，S7—1200的价格优势及其简单易用