6ES7215-1HF40-0XB0參數(shù)詳細(xì)

受控系統(tǒng)和執(zhí)行器

受控系統(tǒng)

通過加熱系統(tǒng)控制室溫是受控系統(tǒng)的一個(gè)簡單示例,。傳感器測量室溫并將溫度值傳送給控

制器,。控制器將當(dāng)前室溫與設(shè)定值進(jìn)行比較,，并計(jì)算加熱控制的輸出值（調(diào)節(jié)變量）,。

如果 PID 控制器的設(shè)置正確，則會(huì)盡快達(dá)到此設(shè)定值,，然后使其保持為常數(shù)值,。輸出值

更改后，過程值通常僅隨時(shí)間延遲而變化,?？刂破鞅仨氠槍?duì)此響應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償。

執(zhí)行器

執(zhí)行器是受控系統(tǒng)元件,，受控制器影響,。其功能是修改質(zhì)量和能量流。

下表概述了執(zhí)行器的應(yīng)用,。

應(yīng)用 執(zhí)行器

液體或氣體質(zhì)量流 閥門,、遮板、閘門閥

固體質(zhì)量流,，如大塊材料 鉸鏈?zhǔn)綋醢?、傳送帶、振?dòng)器通道

電流 開關(guān)觸點(diǎn),、接觸器,、繼電器,、可控硅

可變電阻、可調(diào)變壓器,、晶體管

控制原理

2.1 受控系統(tǒng)和執(zhí)行器

PID 控制

22 功能手冊, 11/2019, A5E35300232-AE

執(zhí)行器分為以下幾種：

● 帶有恒定起動(dòng)信號(hào)的比例執(zhí)行器

這些元件用于設(shè)置開啟角度,、角位置，或與輸出值成比例的位置,。輸出值在控制范圍

內(nèi)會(huì)對(duì)過程產(chǎn)生模擬量作用,。

此組中的執(zhí)行器包括彈簧支撐的氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器，以及構(gòu)成位置控制系統(tǒng)的帶位置反饋的

電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器,。

連續(xù)控制器（如 PID_Compact）會(huì)生成輸出值,。

● 帶脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的比例執(zhí)行器

這些執(zhí)行器用于在采樣時(shí)間間隔內(nèi)生成長度與輸出值成比例的脈沖輸出。執(zhí)行器（如

加熱電阻或制冷裝置）在等時(shí)模式下接通,，持續(xù)時(shí)間根據(jù)輸出值的不同而有所不同,。

起動(dòng)信號(hào)可呈現(xiàn)單極“打開"或“關(guān)閉"狀態(tài)，或表示雙極狀態(tài),，如“打開/關(guān)閉",、“向前/向

后"、“加速/制動(dòng)",。

輸出值由兩位控制器（如具有脈寬調(diào)制的 PID_Compact）生成,。

● 具有積分作用和三位起動(dòng)信號(hào)的執(zhí)行器

執(zhí)行器經(jīng)常由電機(jī)操作，操作周期與阻塞元件的執(zhí)行器進(jìn)給成比例,。包括閥門,、遮板

和閘門閥等元件。盡管所有這些執(zhí)行器的設(shè)計(jì)有所不同,，但它們都受到受控系統(tǒng)輸入

端的積分作用的影響,。

步進(jìn)控制器（如 PID_3Step）會(huì)生成輸出值。

詳細(xì)介紹

1．SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC,，它適用于各行各業(yè),，各種場合中的自動(dòng)檢測、監(jiān)測及控制等,。S7-200 PLC的強(qiáng)大功能使其無論單機(jī)運(yùn)行,，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 S7-200PLC可提供4個(gè)不同的基本型號(hào)與8種CPU可供選擇使用,。

2．SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng),，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng),。與S7-200 PLC比較,，S7-300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速（0.6~0.1μs）的指令運(yùn)算速度；用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算比較有效地實(shí)現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算,；一個(gè)帶標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值,；方便的人機(jī)界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi)，人機(jī)對(duì)話的編程要求大大減少,。SIMATIC人機(jī)界面（HMI）從S7-300中取得數(shù)據(jù),，S7-300按用戶的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自動(dòng)地處理數(shù)據(jù)的傳送,；CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常,、記錄錯(cuò)誤和特殊系統(tǒng)事件（例如：超時(shí)，模塊更換,，等等）,；多級(jí)口令保護(hù)可以使用戶高度、有效地保護(hù)其技術(shù)機(jī)密,，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改,；S7-300 PLC設(shè)有操作方式選擇開關(guān)，操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出,，當(dāng)鑰匙拔出時(shí),，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序,。具備強(qiáng)大的通信功能，S7-300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能,，這使得組態(tài)非常容易,、簡單。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口,，并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng),；串行通信處理器用來連接點(diǎn)到點(diǎn)的通信系統(tǒng)；多點(diǎn)接口（MPI）集成在CPU中,，用于同時(shí)連接編程器,、PC機(jī)、人機(jī)界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動(dòng)化控制系統(tǒng),。

3． SIMATIC S7-400 PLC S7-400 PLC是用于中,、性能范圍的可編程序控制器。 S7-400 PLC采用模塊化無風(fēng)扇的設(shè)計(jì),，可靠,，同時(shí)可以選用多種級(jí)別（功能逐步升級(jí)）的CPU，并配有多種通用功能的模板,，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的系統(tǒng),。當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大或升級(jí)時(shí)，只要適當(dāng)?shù)卦黾右恍┠０澹隳苁瓜到y(tǒng)升級(jí)和充分滿足需要

6ES7215-1HF40-0XB0參數(shù)詳細(xì)

受控系統(tǒng)

受控系統(tǒng)的屬性幾乎不受到影響,，因?yàn)檫@些屬性是由過程和機(jī)械的技術(shù)要求決定的,。 只

能通過為特定受控系統(tǒng)選擇合適的控制器類型以及調(diào)整控制器以適應(yīng)受控系統(tǒng)的時(shí)間響

應(yīng)，來實(shí)現(xiàn)可接受的控制結(jié)果,。 因此,，要對(duì)控制器的比例、積分和微分作用進(jìn)行組態(tài),，

很有必要詳細(xì)了解受控系統(tǒng)的類型和參數(shù),。

受控系統(tǒng)類型

根據(jù)受控系統(tǒng)對(duì)輸出值階躍變化的時(shí)間響應(yīng)來對(duì)受控系統(tǒng)進(jìn)行分類。

受控系統(tǒng)有以下分類：

● 自調(diào)節(jié)受控系統(tǒng)

– 比例作用受控系統(tǒng)

– PT1 受控系統(tǒng)

– PT2 受控系統(tǒng)

● 非自調(diào)節(jié)受控系統(tǒng)

● 具有/不具有時(shí)間的受控系統(tǒng)

自調(diào)節(jié)受控系統(tǒng)

比例作用受控系統(tǒng)

在比例作用受控系統(tǒng)中,，過程值幾乎會(huì)立即隨輸出值而變化,。 過程值與輸出值之間的比

率由受控系統(tǒng)的比例 Gain 定義。

示例：

● 管道系統(tǒng)中的閘門閥

● 分壓器

● 液壓系統(tǒng)中的降壓功能

控制原理

2.2 受控系統(tǒng)

PID 控制

24 功能手冊, 11/2019, A5E35300232-AE

PT1 受控系統(tǒng)

在 PT1 受控系統(tǒng)中,，過程值的變化最初與輸出值的變化成比例,。 過程值的變化率隨時(shí)間

減小，直至達(dá)到最終值,，即被延遲,。

示例：

● 彈簧減震系統(tǒng)

● RC 元件的充電

● 由蒸汽加熱的貯水器。

加熱與制冷過程,，或充電和放電特性的時(shí)間常量通常相同,。 時(shí)間常量不同時(shí)，控制顯然

會(huì)更加復(fù)雜,。

PT2 受控系統(tǒng)

在 PT2 受控系統(tǒng)中,，過程值不會(huì)立即跟隨輸出值的階躍變化，即,，過程值的增加與正向

上升率成正比,，然后隨著上升率的下降而逼近設(shè)定值。 受控系統(tǒng)通過二階延遲元件顯示

比例響應(yīng)特性,。

示例：

● 壓力控制

● 流速控制

● 溫度控制

非自調(diào)節(jié)受控系統(tǒng)

非自調(diào)節(jié)受控系統(tǒng)具有積分響應(yīng),。 過程值趨于無限大的值。

示例：

● 流入容器的液體

具有死時(shí)間的受控系統(tǒng)

死時(shí)間總是表示在系統(tǒng)輸出測量系統(tǒng)輸入的變化之前到期的運(yùn)行時(shí)間或傳輸時(shí)間,。

在具有死時(shí)間的受控系統(tǒng)中,，過程值的變化將發(fā)生延遲，延遲時(shí)間等于死時(shí)間量,。

示例：

傳送帶

 控制原理

2.3 控制部分的特征值

PID 控制

功能手冊, 11/2019, A5E35300232-AE 25

2.3 控制部分的特征值

根據(jù)階躍響應(yīng)確定時(shí)間響應(yīng)

受控系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)可根據(jù)輸出值 y 發(fā)生階躍變化之后的過程值 x 的時(shí)間特性來確定,。大

多數(shù)受控系統(tǒng)為自調(diào)節(jié)受控系統(tǒng)。

時(shí)間響應(yīng)可由使用變量延遲時(shí)間 T u ,、恢復(fù)時(shí)間 T g 和最大值 X max 來大致確定,。這些變量

可通過最大值的切點(diǎn)和階躍響應(yīng)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)來確定,。在很多情況下，無法記錄達(dá)到最大值的

響應(yīng)特性,，因?yàn)檫^程值不能超過特定值,。在這種情況下，上升率 v max 用于確定受控系統(tǒng)

(v max = Δ x /Δ t ),。