闭环控制系统的组成及作用分析

各种PLC都有用于PID控制的指令、子程序或功能块，调用它们来编写PID控制程序并不困难。PID控制的难点不是编写或阅读控制程序，而是整定控制器的参数。如果使用PID控制，需要整定的主要参数有比例增益GAIN、积分时间TI、微分时间TD和采样时间CYCLE。如果使用PI控制器，也有3个主要的参数需要整定。如果参数整定得不好，即使程序设计没有问题，系统的动、静态性能也达不到要求，甚至会使系统不能稳定运行。

为了学习整定PID控制器参数的方法，必须做闭环实验，开环运行PID程序没有任何意义。如果用实际的闭环控制系统来学习调试PID控制器参数的方法，可能有一定的风险。

随书光盘中的例程“PID控制”用功能块FB100模拟实际的执行机构和被控对象，不需要任何硬件，就可以用PLCSIM对闭环控制系统仿真。可以用STEP 7集成的PID参数赋值工具，显示PID控制器的方波给定曲线和被控量的阶跃响应曲线，观察闭环控制的效果。还可以用PID参数赋值工具修改PID控制器的参数，通过观察PID控制器的参数与系统性能之间的关系，来学习整定PID控制器参数的方法。

1.闭环仿真系统的结构

随书光盘中的例程“PID控制”中的闭环控制系统，由PID连续控制器FB41“CONT_ C”和用来模拟被控对象的功能块FB100“过程对象”组成（见图8-14）。DISV是系统的扰动量，其默认值为0.0。

图8-14 闭环仿真系统的结构(www.xing528.com)

FB100用来模拟3阶惯性环节，其比例增益为GAIN，3个串联的惯性环节的时间常数分别为TM_LAG1～TM_LAG3。将某一时间常数设置为0，可以减少惯性环节的个数。

2.示例程序的结构

例程“PID控制”的主体程序是OB100和OB35，刚进入RUN模式时，CPU调用一次OB100，在HW Config中将OB35的时间间隔（即PID控制的采样时间T_S）设置为200ms，程序运行时每隔200ms自动调用一次OB35。

在OB100中调用FB41和模拟被控对象的FB100，对PID控制器和被控对象的参数初始化。在OB35中调用FB41和FB100，实现PID控制和被控对象的功能。各逻辑块和数据块的符号名见图8-15。

图8-15 符号表