PLC的锅炉自控系统设计+源程序+梯形图(6)
3.2 整体程序流程图设计
经过初次上电后，先读入模拟量，并把模拟信号转化为对应的电压值。然后判断锅炉温度是否正常，若正常打开运行指示灯兵顺序执行，否则就是高温报警，按下停止按钮。在启动过程中按下启动按钮后，开始标志位M0.1置位，M0.2复位。打开运行指示灯Q0.1，熄灭并停止指示灯初始化PID。开始运行子程序。在停止过程中按下停止按钮后，开始标志位M0.1复位，点亮停止指示灯，熄灭运行指示灯。并把输出模拟量AQW0清零，停止锅炉继续加热。停止调用子程序0，仍然显示锅炉温度。
子程序的过程为先输入设定温度，把设定温度，P值、I值和D值导入PID，并没间隔100ms中断一次子程序进行PID计算。
中断程序过程中先进行模拟信号的数据采集并进行归一化处理到如PID，再进行PID程序运算，输出PID运算结果逆转换为模拟信号。本设计的整体程序流程图如图6所示，具体的梯形图设计如附录所示。
图6整体程序流程图
3.3 PLC与计算机的通信
在STEP7-Micro/WIN 中双击指令树中的“通信”图标，或执行菜单命令的“查看”/“组件”/“通信”，将出现“通信”对话框,见下图所示。双击“通信”对话框中“双击刷新”旁边的蓝色箭头组成的图标，编程软件将会自动搜索连接在网络上的S7-200，并用图标显示搜索到的S7-200。
这样便可实现用户开发控制程序，同时也可以实时监控用户程序的执行状态。其通信界面如图7所示。
图7通信界面图
3.4 PID控制
PID控制器分别由比例环节、积分环节和微分环节组成，其中输入域输出的关系如公式（1）所示：
（1）
式中积分的上下限分别是0和t。因此它的传递函数为：
（2）
其中 为比例环节常数；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数。
、 、 的物理调节作用如下所述：
为比例增益，能减小误差，但不能消除稳态误差，但 的加大会引起系统不稳定。
为积分时间常数，只要有足够的时间，积分控制将能完全消除误差，但积分作用太强会使系统超调加大，会使系统出现振荡。
为微分时间常数，可以减小调节时间，从而改变系统的动态性能。
3.5 PID在西门子PLC中的回路指令
表5 PID回路指令
名称 PID控制
指令格式 PID
指令表格式 PID TBL LOOP
梯形图
如表5所示，使用方法为当EN允许端有效时，指令执行 PID运算。指令的两个操作数TBL和LOOP,本文采用的是VD100，因为一个PID回路占用了32个字节，所以VD100到VD132都被占用了。LOOP是回路号，可以是0-7，不可以重复使用。PID回路在PLC中的地址分配情况如表6所示。
表6 PID指令回路表
偏移地址 名称 数据类型 说明
0 过程变量（PVn） 实数 在0-1之间
4 给定值（SPn 实数 在0-1之间
8 输出值（Mn） 实数 在0-1之间
12 增益（Kc) 实数 比例常数，或正或可负
16 采样时间（Ts 实数 单位为s，正数
20 积分时间（Ti） 实数 单位为min，正数