FB41结构原理框图与详解

Step7中PID控制器（FB41）在重介密度控制中的应用【摘要】可编程序控制器（PLC）在控制领域具有强大的功能，为了充分发挥PLC的功能，相应的编程软件也在不断地改进，本文在阐述西门子编程软件STEP7功能模块在密度控制中自动加水，调节密度的应用时间，着重量介绍了PID参数的作用及常用方法。

【关键词】PID连续控制器;密度控制系统一、引言自动控制理论与实践的发展，为人们设计自动化程度高的系统提供了很好的方法，自动控制，就是指在没人直接参与的情况下，利用外加的设备（控制器）操作被控制对象（电机、执行机构或生产过程）的某个状态或参数（控制量），使其按控制器预先设定的控制量规律的自动运行。

从而提高设备的运行性能、改善工作效率。

密度控制是重介选煤的核心部分，密度控制的好坏，直接影响产品的质量，介耗的大小，系统工艺的稳定，进而影响选煤生产的经济效益。

孔庄煤矿选煤厂密度控制系统为2003年重介工艺改造建立的控制系统，主要完成重介洗煤的密度调节，系统采用单片机，利用A/D转换技术，完成密度控制系统的数据采集与控制。

数据采集、转换精度不高，密度控制波动较大，造成产品质量稳定性较差，介耗高，生产系统经常性混乱，给重介系统带来很大的压力。

另外密度控制系统相对独立，与生产集中控制系统没有构成网络，形成了脱节，造成生产滞后。

图1 PID连续控制为改善密度控制系统对洗煤生产造成的影响，我厂从根本上修改了原有的控制方式，推倒重来，首先在硬件上增加了一个ET200西门子I/O分站，接入现场所有的开关量信号、模拟量信号，利用总线技术与原有的S7-300 315DP连接，从而与原有控制系统形成一体。

其次在控制方式上，考虑到密度控制中控制加水阀门开度大小来完成测量密度值与设定密度值的跟踪，从而控制重介生产密度在一个有效的范围内保持相对稳定，保证产品质量的稳定。

因此，控制方式要求要有快速度性与稳定性，所以，我们采取PID控制方式来实现控制。

FB41称为连续控制的PID用于控制连续变化的模拟量，与FB42的差别在于后者是离散型的，用于控制开关量，其他二者的使用方法和许多参数都相同或相似。

PID的初始化可以通过在OB100中调用一次，将参数COM-RST置位，当然也可在别的地方初始化它，关键的是要控制COM-RST；PID的调用可以在OB35中完成，一般设置时间为200MS，A：所有的输入参数：COM_RST: BOOL: 重新启动PID：当该位TURE时：PID执行重启动功能，复位PID内部参数到默认值；通常在系统重启动时执行一个扫描周期，或在PID 进入饱和状态需要退出时用这个位；MAN_ON：BOOL：手动值ON；当该位为TURE时，PID功能块直接将MAN 的值输出到LMN，这可以在PID框图中看到；也就是说，这个位是PID的手动/自动切换位；PEPER_ON：BOOL：过程变量外围值ON：过程变量即反馈量，此PID可直接使用过程变量PIW（不推荐），也可使用PIW规格化后的值（常用），因此，这个位为FALSE；P_SEL：BOOL：比例选择位：该位ON时，选择P（比例）控制有效；一般选择有效；I_SEL：BOOL：积分选择位；该位ON时，选择I（积分）控制有效；一般选择有效；INT_HOLD BOOL：积分保持，不去设置它；I_ITL_ON BOOL：积分初值有效，I-ITLVAL（积分初值）变量和这个位对应，当此位ON时，则使用I-ITLVAL变量积分初值。

一般当发现PID功能的积分值增长比较慢或系统反应不够时可以考虑使用积分初值；D_SEL ：BOOL：微分选择位，该位ON时，选择D（微分）控制有效；一般的控制系统不用；CYCLE ：TIME：PID采样周期，一般设为200MS；SP_INT：REAL：PID的给定值；PV_IN ：REAL：PID的反馈值（也称过程变量）；PV_PER：WORD：未经规格化的反馈值，由PEPER-ON选择有效；（不推荐）MAN ：REAL：手动值，由MAN-ON选择有效；GAIN ：REAL：比例增益；TI ：TIME：积分时间；TD ：TIME：微分时间；TM_LAG：TIME：我也不知道，没用过它，和微分有关；DEADB_W：REAL：死区宽度；如果输出在平衡点附近微小幅度振荡，可以考虑用死区来降低灵敏度；LMN_HLM：REAL：PID上极限，一般是100%；LMN_LLM：REAL：PID下极限；一般为0%，如果需要双极性调节，则需设置为-100%；（正负10V输出就是典型的双极性输出，此时需要设置-100%）；PV_FAC：REAL：过程变量比例因子PV_OFF：REAL：过程变量偏置值（OFFSET）LMN_FAC：REAL：PID输出值比例因子；LMN_OFF：REAL：PID输出值偏置值（OFFSET）；I_ITLVAL：REAL：PID的积分初值；有I-ITL-ON选择有效；DISV ：REAL：允许的扰动量，前馈控制加入，一般不设置；B：部分输出参数说明：LMN ：REAL：PID输出；LMN_P ：REAL：PID输出中P的分量；（可用于在调试过程中观察效果）LMN_I ：REAL：PID输出中I的分量；（可用于在调试过程中观察效果）LMN_D ：REAL：PID输出中D的分量；（可用于在调试过程中观察效果）C：规格化概念及方法：PID参数中重要的几个变量，给定值，反馈值和输出值都是用0.0~1.0之间的实数表示，而这几个变量在实际中都是来自与模拟输入，或者输出控制模拟量的因此，需要将模拟输出转换为0.0~1.0的数据，或将0.0~1.0的数据转换为模拟输出，这个过程称为规格化规格化的方法：（即变量相对所占整个值域范围内的百分比对应与27648数字量范围内的量）对于输入和反馈，执行：变量*100/27648，然后将结果传送到PV-IN和SP-INT 对于输出变量，执行：LMN*27648/100，然后将结果取整传送给PQW即可；D：PID的调整方法：一般不用D，除非一些大功率加热控制等惯大的系统；仅使用PI即可，一般先使I等于0，P从0开始往上加，直到系统出现等幅振荡为止，记下此时振荡的周期，然后设置I为振荡周期的0.48倍,应该就可以满足大多数的需求。

交流接触器结构与工作原理(一)如图l所示为交流接触器的外形与结构示意图。

交流接触器由以下四部分组成：图1 CJ10-20型交流接触器1一灭弧罩 2一触点压力弹簧片 3一主触点 4一反作用弹簧 5一线圈 6一短路环 7一静铁心 8一弹簧 9一动铁心10一辅助常开触点 11一辅助常闭触点（1）电磁机构电磁机构由线圈、动铁心(衔铁)和静铁心组成，其作用是将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触点动作。

（2）触点系统包括主触点和辅助触点。

主触点用于通断主电路，通常为三对常开触点。

辅助触点用于控制电路，起电气联锁作用，故又称联锁触点，一般常开、常闭各两对。

（3）灭弧装置容量在10A以上的接触器都有灭弧装置，对于小容量的接触器，常采用双断口触点灭弧、电动力灭弧、相间弧板隔弧及陶土灭弧罩灭弧。

对于大容量的接触器，采用纵缝灭弧罩及栅片灭弧。

（4）其他部件包括反作用弹簧、缓冲弹簧、触点压力弹簧、传动机构及外壳等。

电磁式接触器的工作原理如下：线圈通电后，在铁芯中产生磁通及电磁吸力。

此电磁吸力克服弹簧反力使得衔铁吸合，带动触点机构动作，常闭触点打开，常开触点闭合，互锁或接通线路。

线圈失电或线圈两端电压显著降低时，电磁吸力小于弹簧反力，使得衔铁释放，触点机构复位，断开线路或解除互锁。

（二）直流接触器直流接触器的结构和工作原理基本上与交流接触器相同。

在结构上也是由电磁机构、触点系统和灭弧装置等部分组成。

由于直流电弧比交流电弧难以熄灭，直流接触器常采用磁吹式灭弧装置灭弧。

交流接触器的分类及基本参数1．交流接触器的分类交流接触器的种类很多，其分类方法也不尽相同。

按照一般的分类方法，大致有以下几种。

①按主触点极数分可分为单极、双极、三极、四极和五极接触器。

单极接触器主要用于单相负荷，如照明负荷、焊机等，在电动机能耗制动中也可采用；双极接触器用于绕线式异步电机的转子回路中，起动时用于短接起动绕组；三极接触器用于三相负荷，例如在电动机的控制及其它场合，使用最为广泛；四极接触器主要用于三相四线制的照明线路，也可用来控制双回路电动机负载；五极交流接触器用来组成自耦补偿起动器或控制双笼型电动机，以变换绕组接法。

PID控制FB41的参数设置
有个PID控制方面的问题请教各位朋友，希望大家指点。

生产线上有个执行机构，主要负责上升和下降动作。

是通过力士乐伺服阀控制，同时依靠位移传感器进行检测上升和下降的距离。

最近发现，PID中SP_INT上升位置为650，可是每次反馈值PV_IN基本在730左右，而且上升的速度比较快，相比较下降，它会在快到最低位置执行减速，可是上升的时候却没实现。

导致上升到最大位置时，撞击声音很大。

昨天晚上，我就参照网上的FB41参数设置资料，对相关参数进行了设置，比如将P和I设置为1，设置LMN_HLM上限值，以及PV_OFF，可是都不起作用。

本来还想改GAIN，可是自己不太懂。

更糟糕的是，之前下降时会有个减速动作，可是现在连下降也不减速了，震动声音很明显。

我已经将所有修改过的地方都恢复成了原样，可是下降时减速现象还是不能恢复。

我现在有两个想法，不知道该怎么实现，请教。

1.如何实现对上升速度进行一个减速，比如现在上升到730，当在700的时候速度变慢，该怎么调试？gain这个参数该怎么设置？一般的设置值是多少？
2.如何在自动运行时设置一个上限值，不超过730,
希望对PID控制熟悉的，指导一下！
图片说明：1，PID控制程序2 2，PID控制程序1
最佳答案
FB41的P比例参数是个实数,从0----无穷大的,越大比例度越大,超调过多,可以减小P,P=1.0不是最小,你的现象是超调过多,需要先减小P,然后观察静差,根据静差调整I来减小静差.微分就不要用了。