西门子6ES7223-1PM22-0XA8代理直销
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PID控制的难点在于整定控制器的参数。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。用硬件组成一个闭环需要PLC的CPU模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块，此外还需要被控对象、检测元件、变送器和执行机构。例如可以用电热水壶作为被控对象，用热电阻检测温度，用温度变送器将温度转换为标准电压，用移相控制的交流固态调压器作执行机构。
有没有比较简单的实现PID闭环控制的方法呢？
在控制理论中，用传递函数来描述被控对象、检测元件、执行机构和PID控制器。
被控对象一般是串联的惯性环节和积分环节的组合。在实验室可以用以运算放大器为核心的模拟电路来模拟广义的被控对象（包括检测元件和执行机构）的传递函数。我曾将这种运放电路用于S7-200和S7-1200的PID参数自动调节实验。
用运算放大器模拟被控对象一般需要做印刷电路板，还是比较麻烦。有没有更简单的方法呢？
除了用运算放大器来模拟被控对象的传递函数，也可以用PLC的程序来模拟。为此我编写了用来模拟被控对象的S7-200的子程序，它也可以用于S7-200 SMART。使用模拟的被控对象的PID闭环示意图如下图所示，虚线右边是被控对象，DISV是系统的扰动输入值。虚线左边是PLC的PID控制程序。
被控对象的数学模型为3个串联的惯性环节，其增益为GAIN，3个惯性环节的时间常数分别为TIM1～TIM3。其传递函数为
分母中的“s”为自动控制理论中拉普拉斯变换的拉普拉斯算子。将某一时间常数设为0，可以减少惯性环节的个数。图中被控对象的输入值INV是PID控制器的输出值。被控对象的输出值OUTV作为PID控制器的过程变量（反馈值）PV。
下图是模拟被控对象的子程序，实际上只用了两个惯性环节，其时间常数分别为5000ms和2000ms。用与PID的采样周期相同的定时中断时间间隔来调用这个子程序。
下图是用来监视PID回路运行情况的STEP 7-Micro/WIN的PID调节控制面板，可以用它进行PID参数自整定或手动调节PID参数的实验。标有PV（即被控量）的是过程变量的阶跃响应曲线。
将上图中的积分时间由0.03min（分钟）增大到0.12min，下图的超调量有明显的减小。通过修改PID的参数，观察被控量阶跃响应曲线给出的超调量和调节时间等特征量的变化情况，可以形象直观、快速地学习和掌握PID参数的整定方法。
一、实验目的：
1：掌握PLC与上位机的接线。
2：进一步熟悉PLC的一些指令，如移位寄存器指令。
3：熟练应用GPP软件。
二、实验器件：
1：个人电脑PC。
2：PLC程控器实验装置，型号FX2N 。
3：RS—232数据通讯线。
4：舞台艺术灯饰控制板。
5：稳压电源一台。
6：导线若干。
三、实验内容：
我们平时看到五光十色的舞台灯光,可以用PLC来控制，如下图2所示的舞台灯饰，共有7道灯，上方4道呈拱形，下方3道呈阶梯形，
现要求1 -- 7 号灯闪亮的时序如下图1：
7号灯一亮一灭交替进行，6、5、4号3道灯由内到外依次点亮，3、2、1号阶梯灯由上至下依次点亮，再全灭，整个过程需要60秒，循环往复。
其面板布置图如下图2：
上图可看出，程控器的COM端接24V电源的负端，所有灯的公共端接5V电源的正端，灯的另一端接到程控器的输出端，Y000，Y001，Y002 …… 等。
四、实验步骤
1. 根据时序图，在计算机上编制梯形图。（也可自己设计灯光闪烁时序）。
2. 由面板图，按图3正确接线。
3. 运行自己编制的梯形图，观察灯光闪烁的情况，是否与时序图相吻合。
一、所需设备、工具、材料
见表1。
表1 项目所需设备、工具、材料
二、练内容
1、项目描述
按照三相异步电动机控制原理图（图1）接线或用控制模板代替。图中的QS为电源刀开关。
（1）启动控制 设计一个三相异步电动机的控制程序，要求按下启动按钮电机启动而开始运转，按下停止按钮电机停止转动。
（2）电机正、反转控制 学员设计电机正反转控制程序，要求按正转按钮电机正转，按反转按钮电机反转，为了防止主电路电源短路，正反转切换时，必须先按下停止按钮后再启动。
2、实训要求
2.1 输入点和输出点分配表
表2所示。
表2 输入点和输出点分配表
2.2 PLC接线图
按照图2完成PLC的接线。图中输入端的24V电源可以利用PLC提供的直流电源，也可以根据功率单独提供电源。若实验用PLC的输入端为继电器输入，也可以用220V交流电源。注意停止按钮采用动断按钮。
2.3 程序设计
图3为电机启动控制的梯形图。简单启动控制只用到正转按钮、停止按钮两个输入端，输出只用到KM1交流接触器。该程序采用典型的自保持电路。合上电源刀开关通电后，停止按钮接通，PLC内部输入继电器X0的动合触点闭合。按正转按钮，输出继电器Y0导通，交流接触器KM1线圈带电，其连接在主控回路的主触点闭合，电机通电转动，同时Y0的动合触点闭合，实现自锁。这样，即使松开正转按钮，仍保持Y0导通。按停止按钮，X0断开，Y0断开，KM1线圈失电，主控回路的主触点断开，电机失电而停转。
图4为电机正反转控制程序，采用自锁和互锁控制程序。也可以采用SET和RST指令来实现。
在图2的接线图中，将两个交流接触器的动断触点KM1、KM2分别连接在KM2、KM1的线圈回路中，形成硬件互锁，从而保证即使在控制程序错误或因PLC受到噪声的影响而导致Y0、Y1两个输出继电器同时有输出的情况下避免正、反转接触器同时带电而造成的主电路短路。
由于停止按钮采用动断按钮，在通电后，X0动合触点闭合。若先按正转按钮X1，Y0导通并形成自锁。同时，Y0的动断触点断开，即使按反转按钮Y1也无法接通，也就无法实现反转。
在正转的情况下，要想实现反转，只有先按一下停止按钮，使Y0失电，从而正转接触器断电，即使松开停止按钮Y0、Y1仍失电。再按反转按钮后，由于Y0失电，其动断触点闭合，Y1导通，反转接触器KM2线圈带电。接在图1主控回路中主触点闭合，由于电源相序变化，电机反转。
同样，在反转状态要正转，都需要先按停止按钮。
2.4运行并调试程序
（1）将梯形图程序输入到计算机。
（2）下载程序到PLC，并对程序进行调试运行。观察能否实现正转，在正转的情况下能否直接转换成反转；同时按下正、反转按钮会出现什么情况等。
（3）调试运行并记录调试结果。
