1770-KFDG 输入输出变量的转换
PID控制有两个输入量:给定值(sp)和过程变量(pv)。多数工艺要求给定值是固定的值，如加热炉温度的给定值。过程变量是经A/D转换和计算后得到的被控量的实测值，如加热炉温度的测量值。给定值与过程变量都是与被控对象有关的值，对于不同的系统，它们的大小、范围与工程单位有很大的区别。应用PLC的PID指令对这些量进行运算之前，必须将其转换成标准化的浮点数(实数)。
同样，对于PID指令的输出，在将其送给D/A转化器之前，也需进行转换。
3.3 回路输入的转换
转换的**步是将给定值或A/D转换后得到的整数值由16位整数转换成浮点数，可用下面的程序实现这种转换:
XORD AC0, ACO
//清除累加器
MOVW AIWO, AC0
//将待转化的模拟量存入累加器
LDW＞＝ AC0, 0
//如果模拟量数值为正
JMP 0
//直接转换成实数
ORD 16#FFFF0000, ACO
//将AC0内的数值进行符号扩展，扩展为32位负数
LBL 0
DTR AC0, AC0
//将32位整数转换成实数
转换的下一步是将实数进一步转换成0.0~1.0之间的标准化实数，可用下面的式(3)对给定值及过程变量进行标准化:
RNorm=(RRaw/Span)+Offset (3)
式中:
RNorm－标准化实数值;
RRaw－标准化前的值;
Offset－偏移量，对单极性变量为0.0，对双极性变量为0.5;
Span－取值范围，等于变量的**值减去**小值，单极性变量的典型值为32000，双极性变量的典型值为64000。
下面的程序将上述转换后得到的AC0中的双极性实数(其Span=64000)转换成0.0~1.0之间的实数:
/R 64000.0， AC0
//累加器中的实数标准化
＋R 0.5， AC0
//加上偏移值，使其在0.0~1.0之间
MOVR ACO， VD100
//加标准化后的值存入回路表内
3.4 回路输出的转换
回路输出即PID控制器输出，它是标准化的0.0~1.0之间的实数。将回路输出送给D/A转换器之前，必须转换成16位二进制整数。这一过程是将pv与sp转换成标准化数值的逆过程。用下面的公式将回路输出转换成实数:
RScal=(Mn－Offset)×Span (4)
式中，RScal是回路输出对应的实数值，Mn是回路输出标准化的实数值。
下面的程序用来将回路输出转换为对应的实数:
MOVR VD108, AC0
//将回路输出送入累加器
-R 0.5, AC0
//仅双极性数才有此语句
*R 64000.0, AC0
//单极性变量乘以32000.0
用下面的指令将代表回路输出的实数转换成16位整数:
ROUND AC0, AC0
//将实数转换为32位整数
MOVW AC0, AQW0
//将16位整数写入模拟输出(D/A)寄存器
3.5 PID指令及回路表
S7-200的PID指令如图3所示:
图3 PID指令
指令中TBL是回路表的起始地址，LOOP是回路的编号。编译时如果指令指定的回路表起始地址或回路号超出范围，CPU将生成编译错误(范围错误)仪器编译失败。PID指令对回路表中的某些输入值不进行范围检查，应保证过程变量、给定值等不超限。回路表参见附表。
附表 PID指令的回路表
如果PID指令中的算术运算发生错误，特殊存储器SMI.1(溢出或非法数值)被置1，并将终止PID指令的执行。要想消除错误，在下次执行PID运算之前，应改变引起运算错误的输入值，而不是更新输出值。
4 PID指令编程举例
某一水箱里的水以变化速度流出，一台变频器驱动的水泵给水箱打水，以保持水箱的水位维持在满水位的75％。过程变量由浮在水面上的水位测量仪提供，PID控制器的输出值作为变频器的速度给定值。过程变量与回路输出均为单极性模拟量，取值范围为0.0~1.0。
本例采用PI控制器，给定值为0.75，选取控制器参数的初始值为:KC＝0.25，TS＝0.1s，TI＝30min。编程如下:
//主程序(OBI)
LD SM0.1 //首次扫描时
CALL 0 //调用初始化子程序
//子程序
LD SM0.0
MOVR 0.75, VD104 //装入给定值75％
MOVR 0.25, VD112 //装入回路增益0.25
MOVR 0.10, VD116 //装入采样时间0.1s
MOVR 30.0 VD120 //装入积分时间30min
MOVR 0.0, VD124 //关闭微分作用
MOVB 100, SMB34
//设置定时中断0的时间间隔为100ms
ATCH 0, 10
//设定定时中断以执行PID指令
ENI
//允许中断，子程序0结束
//中断程序0
LD SM0.0
LTD AIW0, AC0
//单极性模拟量经A/D转换后存入累加器
DTR AC0, AC0
//32位整数转换为实数
/R 32000.0, AC0
//标准化累加器中的实数
MOVR AC0, VD100 //存入回路表
LD 10.0
//在自动方式下，执行PID指令
PID VB100, 0
//回路表的起始地址为VB100，回路号为0
LD SM0.0
MOVB VD108, AC0
//PID控制器的输出值送入累加器
*R 32000.0 AC0
//将累加器中的数值标准化
ROUND AC0, AC0
//实数转换为32位整数
DTI AC0, AQW0
//将16位整数写入到模拟量输出(D/A)寄存器
CH Westinghouse 5HLE-400E Fuse 5.5kV Size E NEW
Ferraz Shawmut TRS350R Tri-Onic 350 Amp Fuse 600V RK5 A
Gould Shamut Amp Trap A155F1D0R0-100E 100A 15.5kV Fuse
Gould Shawmut TRS300R 300A Tri-onic Time Delay Fuse
Bussmann LAG-H03 Fuse 1000 Amp Tri-Pac LAGH03 1000NBP14
Carbone Ferraz A025R800 Fuse 800A 250V 800 Amp Shawmut
Cutler Hammer 6DSL-E4000 4000 Amp DSL Truck Fuse 600VAC
Bussmann LPS-RK-400SP Low-Peak Fuse 400 Amp A RK-1 Buss
Enlarge
Gould Shawmut A6K250R Amptrap Fuse 250 Amp 600V RK1 A
Bussmann SPP-5F500 Semitron Fuse 500 Amp 700 V SPP5F500
Westinghouse 310C095G18 Fuse 4.8kV 200E Amps 200A
Bussmann NOS-225 One-Time 225A Fuse 600V H Amp Buss NIB
Economy Fuse RFL 2700 Type RF Fuse 2700 Amps 750 Volts Division Amp A RFL2700 V
GE 9F60LJD206 Fuse 6R 5.08kV EJ-2 General Electric 9F60
Westinghouse 151D927G02 CLT 2 Fuse 150 C Amps 15.5kV
Bussmann JCL-2R 70A Fuse JCL2R 5.08kV R-rated Buss NIB
Westinghouse 5980C01G03 4000 Amp DSL Truck Fuse E4000
Gould Shawmut A4BY4000 Fuse Amptrap L A4BY 4000 A Amp
Westinghouse De-ion Indoor Fuse Holder 400A 15kV
Cutler Hammer 677C371G01 Fuse Holder 400A 8.25kV
GE 9F60CED005 Fuse 5E EJ-1 5 Amp General Electric 9F60
Bussmann KCZ Cable Limiter # 3 CU 600 VAC NIB Buss Fuse
GE CLF GF8B350 Fuse 350 Amp 600V Class J GF8B
Bussmann KLP-2500 Hi-Cap Fuse 600V 2500A KLP2500 A Amp
Gould Shawmut A50P700 Amptrap Fuse 700A 500V Form 101
Gould Shawmut A4BY3000 3000A/600V Amptrap Fuse Type L A4BY-3000 Amp-trap
Westinghouse CLS-12 Fuse 449D597G04 130 Amp (4R) 130A
Westinghouse CLS-22 Fuse 151D933G03 390 Amp (18R) 390A
Westinghouse CLS-22 Fuse 5259C53H07 390 Amp (18R) 390A
Gould Shawmut Amptrap A6MA Fuse 800A TB15K20 ATI-CM20
Gould Shawmut A70P3600-226 Amptrap Fuse 3600 Amps 700 Volts Class J Amp A V
Cutler-Hammer 5CLE-1100 600 Amp High-Voltage Fuse CLE-600 600A CH 44D595G04 600E
Westinghouse CLE-600 600E Amp High-Voltage Fuse 44D595G02 600 Amp 5.5 kV CLE600
Economy Fuse RFL 1800 Type RF Fuse 1800 Amps 750 Volts Division Amp A RFL1800 V
Westinghouse 9570D02G05 CXN Fuse 85A 15.5kV 15500V NIB
General Electric 9F62FDD175 Fuse 175E 15.5kV 15500V NIB
Shawmut A6KC Amptrap Fuse 400 Amp TB4 K KL Buss LAR-H02
Westinghouse 1000NBP14 Fuse 505C070H03 Tri-Pac LAG-H03
GE 55A213937P425B 425 Amps 5.5 kV 80 kA Limitamp Fuse Amp A General Electric
General Electric GE 9F60FJD050 Fuse 50E Amp 5.5kV 50Amp
Bussmann KDP Cable Limiter 500 MCM CU/AL Buss Fuse NIB
Shawmut Amptrap A6MA Fuse 800A NIB TB15K20 ATI-CM20
20400 kW BBC 13.8 kV 1450 PSI @ 950°F 400/150/50 PSI Ext Backpr Rebuilt /w 0 Hrs
1.5 Million Spent on Professional Rebuild by Alstom
100kW Olympian Natural Gas Generator Set G100F1 360 hr 100 kW Genset 208/120 Cat
Onan/Ford 100 kW 480V 100GGHD-3376825 336 Hours Natural Gas Generator Set Genset
Olympian / Perkins 100 KW 120/208 V D100P1 148 Hours Diesel Generator Set Genset
