《电气控制与S7-1200PLC应用》课件 第8章模拟量处理与PID控制

第8章模拟量处理与PID控制8.1模拟量设备组态8.2模拟量处理程序8.3PID指令8.4液位PID控制程序设计

本章内容8.1模拟量设备组态

工业控制现场，特别是流程行业，需要检测液位、流量、温度、压力等物理量，以便进行监视或控制，确保工艺生产过程和产品质量的稳定。S7-1200PLC检测模拟量，进行设备组态时，需根据输入量的点数，选择相应的模拟量输入模块。8.1模拟量设备组态例

液位控制系统中，模拟量输入有罐液位信号和出口流量信号；模拟量输出有罐入口处的填充阀，罐出口处的排放阀。图

设备组态添加AI/AQ模块SM1234AI4×13位模拟量输入/AQ2×14位模拟量输出8.1模拟量设备组态液位检测采用液位计，范围0.0~3.0m，精度±0.5%FS，对应输出4~20mA，DC24V供电（两线制/四线制）；出口流量采用电磁流量计，检测范围0.0~10.0m3/h，精度±0.5%FS，对应输出4~20mA，DC24V供电（两线制/四线制）。罐入口处的填充阀，罐出口处的排放阀均为比例调节阀，控制信号4~20mA，AC220V供电，流量特性为流量与开度成线性关系，执行机构为电动执行器等参数。例

8.1模拟量设备组态液位计接模拟量输入通道0电磁流量计接模拟量输入通道1填充阀接模拟量输出通道0排放阀接模拟量输出通道1图

输入量（液位计）属性设置图

输出量（填充阀）属性设置例

8.1模拟量设备组态模拟量输入还有检测温度的热电偶（TC）和热电阻（RTD）信号模块，TC和RTD都有4点和8点16位的信号模块。类型欠范围最小值℃额定范围下限℃额定范围上限℃超出范围最大值℃25°C时的正常范围精度℃标称范围精度℃

(20℃至60℃)J-210.0-150.01200.01450.0±0.3±0.6K-270.0-200.01372.01622.0±0.4±1.0T-270.0-200.0400.0540.0±0.5±1.0E-270.0-200.01000.01200.0±0.3±0.6R&S-50.0100.01768.02019.0±1.0±2.5B0.0200.0800.0--±2.0±2.5--800.01820.01820.0±1.0±2.3N-270.0-200.01300.01550.0±1.0±1.6C0.0100.02315.02500.0±0.7±2.7表

热电偶（TC）的类型及温度范围SM1231TC8.1模拟量设备组态温度系数RTD类型低于范围最小值°C额定范围下限°C额定范围上限°C超出范围最大值°C25°C时的额定范围精度°C‑20°C到60°C时的额定范围精度°CPt0.00385055

ITS90

DINEN

60751Pt100气候型-145.0-120.0145.0155.0±0.20±0.40Pt10-243.0-200.0850.01000.0±1.0±2.0Pt50、Pt100、Pt200、Pt500、Pt1000-243.0-200.0850.01000.0±0.5±1.0Pt0.003902

Pt0.003916

Pt0.003920Pt100-243.0-200.0850.01000.0±0.5±1.0Pt500、Pt1000-243.0-200.0850.01000.0±0.5±1.0Pt0.003910Pt10-273.2-240.01100.01295.0±1.0±2.0Pt50、Pt100、Pt500-273.2-240.01100.01295.0±0.8±1.6Ni0.006720Ni0.006180Ni100、Ni120、Ni200、Ni500、Ni1000-105.0-60.0250.0295.0±0.5±1.0LG-Ni

0.005LG-Ni1000-105.0-60.0250.0295.0±0.5±1.0Ni0.006170Ni100-105.0-60.0180.0212.4±0.5±1.0Cu0.004270Cu10-240.0-200.0260.0312.0±1.0±2.0Cu0.004260Cu10-60.0-50.0200.0240.0±1.0±2.0Cu50、Cu100-60.0-50.0200.0240.0±0.6±1.2Cu0.004280Cu10-240.0-200.0200.0240.0±1.0±2.0Cu50、Cu100-240.0-200.0200.0240.0±0.7±1.4表

热电阻（RTD）的类型及温度范围SM1231RTD8.2模拟量处理程序模拟量输入的电压和电流范围当输入模拟量是电压信号时，若使用的是16位电压输入的模拟量模块，在设备组态时，共有±10V、±5V、±2.5V、±1.25V四种电压测量范围可供选择，根据模块的实际输入电压范围选择相对应的一种；若使用的是13位电压输入的模拟量模块，输入电压测量范围共有±10V、±5V、±2.5V三种。8.2模拟量处理程序表

模拟量输入电压测量范围（16位）系统采样值电压测量范围十进制

十六进制±10V±5V±2.5V±1.25V

327677FFF11.851V5.926V2.963V1.481V上溢325127F00…………325117EFF11.759V5.879V2.940V1.470V过冲范围276496C01…………276486C0010V5V2.5V1.25V额定范围2073651007.5V3.75V1.875V0.938V11361.7μV180.8μV90.4μV45.2μV000V0V0V0V-1FFFF-361.7μV-180.8μV-90.4μV-45.2μV-20736AF00-7.5V-3.75V-1.875V-0.938V-276489400-10V-5V-2.5V-1.25V-2764993FF…………下冲范围-325128100-11.759V-5.879V-2.940V-1.470V-3251380FF…………下溢-327688000-11.851V-5926V-2.963V-1.481V8.2模拟量处理程序当输入模拟量是电流信号时，有输入电流的范围0~20mA或4~20mA两种，在设备组态时，选择与实际对应电流范围，例如，2线制的传感器电流测量范围选择4mA到20mA。系统采样值电流测量范围十进制

十六进制0mA到20mA4mA到20mA

327677FFF>23.52mA>22.81mA上溢325117EFF23.52mA22.81mA过冲范围276496C01……276486C0020mA20mA额定范围20736510015mA16mA11723.4nA4mA+578.7nA000mA4mA-1FFFF……下冲范围-4864ED00-3.52mA1.185mA-327677FFF…<1.185mA断路（4到20mA）-327688000<-3.52mA

下溢（0到20mA）表

模拟量输入电流测量范围8.2模拟量处理程序模拟量输出的电压和电流范围当模拟量模块用于电压输出时，电压输出范围是±10V；当模拟量模块用于电流输出时，电流输出范围可选择0~20mA或4~20mA。8.2模拟量处理程序系统输出值电压输出范围十进制

十六进制±10V额定范围276486C0010V2073651007.5V11361.7μV000V-1FFFF-361.7μV-20736AF00-7.5V-276489400-10V-2764993FF…下冲范围-325128100-11.759V-3251380FF（STOP模式的替代值）下溢-327688000表

模拟量模块电压输出范围表

模拟量模块电流输出范围系统输出值电流输出范围十进制

十六进制0mA到20mA4mA到20mA4mA到20mA

327677FFF（STOP模式的替代值）上溢325127F00325117EFF23.52mA22.81mA过冲范围276496C01……276486C0020mA20mA额定范围20736510015mA16mA11723.4nA4mA+578.7nA000mA4mA-1FFFF…4mA到578.7nA下冲范围-6912E500

0mA-6913E4FFF

输出值

限制在0mA-325128100

-3251380FF

（STOP模式的替代值）下溢-3276880008.2模拟量处理程序模拟量处理程序（1）模拟量电压或电流输入信号处理程序模拟量电压或电流输入时，电压额定测量范围或电流额定测量范围，对应的采样值均为0~27648。将模拟量输入的数字量按照一定的比例关系，转换为实际工程物理量（如液位、温度、压力、流量等）的过程称为标度变换或工程量转换。8.2模拟量处理程序例

液位控制系统中，罐液位范围0~300cm，对应的液位计电流范围为4~20mA，PLC采样值为0~27648，采用标准化指令、缩放指令得到实际液位值（液位过程值）、或用百分数表示的液位值（液位过程值%）。液位检测程序8.2模拟量处理程序流量检测程序对于液位控制系统的罐出口处的流量计，若流量检测范围0.0~10.0m3/h，对应的采样值均为0~27648。例

8.2模拟量处理程序（2）TC和RTD的温度检测模拟量处理程序采用TC模块检测温度时，在TC的温度检测范围之内，采样值除以10.0得到温度值；如通道测量值为268，则对应的温度值为26.8度。采用RTD模块检测温度时，在RTD的温度检测范围之内，气候型RTD的精度为0.01，即转换时采样值需除以100.0，若通道测量值为2680，则对应的温度值为26.8度；标准型RTD的精度为0.1，即转换时采样值（先转换为Real型数据）需除以10.0，如通道测量值为268，则对应的温度值为26.8度。8.2模拟量处理程序模拟量处理程序8.3PID指令PID用于对闭环过程进行控制，PID适用于温度、压力、流量、液位等物理量的控制，是工业现场中应用最为广泛的一种控制方式。STEP7和S7-1200提供PID控制，可控制具有连续输入变量和输出变量的工艺过程；可控制电机驱动的设备，如需要通过离散信号实现打开和关闭动作的阀门；通用PID控制，可用于处理温度控制的特定需求。8.3PID指令1.PID_Compact指令a)集成视图b)扩展视图图PID_Compact指令块视图c添加循环中断，在循环中断添加PID指令2.PID_3Step指令8.3PID指令a)集成视图b)扩展视图图PID_3Step指令块视图3.PID_Temp指令8.3PID指令a)集成视图b)扩展视图图PID_Temp指令块视图8.4液位PID控制程序设计FactoryIO液位控制场景设置图FactoryIO驱动配置8.4液位PID控制程序设计图PLC变量导入FactoryIO场景变量图PLC变量FactoryIO液位控制场景设置8.4液位PID控制程序设计液位检测程序在创建的检测信号处理FC1块中，编写液位过程值、液位给定值程序。8.4液位PID控制程序设计编写PID控制程序添加循环中断组织块OB30，设定循环时间为300ms，名称为“液位PID控制”在循环中断OB30中编写PID程序。图

添加PID_Comp