S7系列PLC電氣控制設計與應用第2講 基于S7-200的恒液位控制系統(tǒng)

浙江工商職業(yè)技術學院 李方園

1 前言

圖1所示為調節(jié)閥外觀，該調節(jié)閥能夠接收0～10V信號來進行開度調節(jié)，其中10V代表100%開度，0V表示0%開度。由于容器液體的排放具有不確定性，因此，水位傳感器檢測過來的信號始終處于變化中。現(xiàn)在要求能保證無論是怎樣的擾動，容器的液位始終能保持一個恒定的位置。

2 S7-200實現(xiàn)PID控制的基礎

西門子S7-200 PLC具有標準的PID回路指令來實現(xiàn)各種溫度控制。PID回路（PID）指令根據(jù)表格(TBL)中的輸入和配置信息對引用LOOP執(zhí)行PID回路計算（如表1所示）。同時，邏輯堆棧（TOS）頂值必須是“打開”（使能位）狀態(tài)，才能啟用PID計算。

圖1 調節(jié)閥

表1 PID回路指令操作數(shù)

S7-200程序中可使用八條PID指令，如果兩條或多條PID指令使用相同的回路號碼（即使它們的表格地址不同），PID計算會互相干擾，結果難以預料。因此，必須在程序設計之初為每一個PID控制指定不同的回路號。

LOOP回路表存儲用于控制和監(jiān)控回路運算的參數(shù)，包括程序變量、設置點、輸出、增益、采樣時間、整數(shù)時間（重設）、導出時間（速率）等數(shù)值。PID指令框中輸入的表格（TBL）起始地址為回路表分配80個字節(jié)（具體參考西門子S7編程手冊）。

3 S7-200的硬件接線

恒液位控制的難點在于程序，而硬件接線相對簡單，如圖2所示，采用EM235模塊做為模擬量輸入和模擬量輸出。根據(jù)原理圖可以知道，液位信號為AIW0，而調節(jié)閥輸出信號為AQW0，I0.0為手動/自動切換(自鎖按鈕)。

圖2 液位PID控制硬件接線

4 軟件程序與調試

恒液位控制的軟件可以通過PID向導建立（圖3所示），但是PID程序完成后，并不是萬事大吉，而是需要進行調試。

圖3 進入PID向導

圖4 PID調節(jié)控制面板

圖5 所示為高級PID自動調節(jié)參數(shù)。

圖5 高級PID自動調節(jié)參數(shù)

5 結束語

在恒液位控制系統(tǒng)中，可能有必要僅采用一種或兩種回路控制方法。例如，可能只要求比例控制或比例和積分控制。這時可以通過設置常數(shù)參數(shù)值對所需的回路控制類型進行選擇。

[1] 李方園. 自動化綜合實訓教程[M].北京：科學出版社，2011.

[2] 李方園. 零起點學西門子S7-200 PLC[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.