西門子6EP1333-2BA01                            西門子6EP1333-2BA01

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PID控制的難點在于整定控制器的參數。為了學習整定PID控制器參數的，必須做閉環實驗，開環運行PID程序沒有任何意義。用硬件組成一個閉環需要PLC的CPU模塊、模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊，此外還需要被控對象、檢測元件、變送器和執行機構。例如可以用電熱水壺作為被控對象，用熱電阻檢測溫度，用溫度變送器將溫度轉換為電壓，用移相控制的交流固態調壓器作執行機構。
 有沒有比較簡單的實現PID閉環控制的呢？
 在控制理論中，用傳遞函數來描述被控對象、檢測元件、執行機構和PID控制器。
 被控對象一般是串聯的慣性環節和積分環節的組合。在實驗室可以用以運算放大器為核心的模擬電路來模擬廣義的被控對象（包括檢測元件和執行機構）的傳遞函數。我曾將這種運放電路用于S7-200和S7-1200的PID參數自動調節實驗。
 用運算放大器模擬被控對象一般需要做印刷電路板，還是比較麻煩。有沒有更簡單的呢？
 除了用運算放大器來模擬被控對象的傳遞函數，也可以用PLC的程序來模擬。為此我編寫了用來模擬被控對象的S7-200的子程序，它也可以用于S7-200 SMART。使用模擬的被控對象的PID閉環示意圖如下圖所示，虛線右邊是被控對象，DISV是的擾動輸入值。虛線左邊是PLC的PID控制程序。
分母中的“s”為自動控制理論中拉普拉斯變換的拉普拉斯算子。將某一時間常數設為0，可以慣性環節的個數。圖中被控對象的輸入值INV是PID控制器的輸出值。被控對象的輸出值OUTV作為PID控制器的變量（反饋值）PV。
 下圖是模擬被控對象的子程序，實際上只用了兩個慣性環節，其時間常數分別為5000ms和2000ms。用與PID的采樣周期相同的定時中斷時間間隔來調用這個子程序。
由于西門子S7-200PLC的模擬量輸出模塊都需要占占兩個輸出通道。即使個模塊只有一個輸出AQW0，第二個模塊的輸出地址也應從AQW4開始尋址（AQW2被個模塊占用），依此類推。所以自然不會有輸出了。
在S7-200中，單極性模擬量輸入/輸出的數值范圍是 0 - 32000；雙極性模擬量的數值范圍是 -32000－+32000。
格式：
輸入：AIW[起始字節地址]——如AIW6
輸出：AQW[起始字節地址]——如AQW0
每個模擬量輸入模塊，按模塊的先后順序和輸入通道數目，以固定的遞增順序向后排地址。 例如： AIW0、AIW2、AIW4、AIW6、AIW8等。
 對于EM231 RTD（熱電阻）兩通道輸入模塊，不再占用空的通道，后面的模擬量輸入點是緊接著排地址的。溫度模擬量輸入模塊（EM231 TC、EM231 RTD）也按照上述規律尋址，但是所讀取的數據是溫度測量值的10倍（攝氏或華氏溫度）。如520相當于52.0度。
 注意：如果沒有把握，可以在線檢測到模塊的起始地址，是：STEP 7-Micro/WIN中的菜單“PLC > Information”里在線讀到。