南阳理工学院本科生毕业设计（论文）
S7-300 PLC中FB41 PID算法程序设计
The Design Of FB41 PID Algorithm Program In S7-300 PLC
总 计 ： 63 页 表 格 ： 5 个
插 图 ： 44 幅
南 阳 理 工 学 院 本 科 毕 业 设 计（论文）
S7-300 PLC中FB41 PID算法程序设计
The Design Of FB41 PID Algorithm Program In S7-300 PLC
学 院（系）： 电子与电气工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 学 生 姓 名： 学 号： 097108065 指 导 教 师（职称）： ）
评 阅 教 师： 完 成 日 期：
南阳理工学院
Nanyang Institute of Technology
S7-300 PLC中 FB41 PID 算法程序设计
S7-300 PLC中FB41 PID算法程序设计
电气工程及其自动化
[摘 要] 在西门子S7-300 PLC控制系统中，由于FB41 PID模块算法程序不公开，给学习者和使用者带来困难。本设计仿照西门子S7-300 PLC中FB41 标准PID模块的功能和形式，使用梯形图语言自主编写能够实现同样功能的PID算法。本算法为数字PID位置型控制算法，包括偏差死区处理、梯形积分、微分延迟等工程PID技术。分别用自主设计的PID算法和原FB41 PID算法对模拟工业对象的锅炉水温(一阶积分对象、一阶惯性对象)、液位（一阶惯性对象、二阶惯性对象）、流量和压力进行控制。对比监控结果显示，自主设计的PID控制算法与原FB41算法的控制结果接近，自适应能力比较强，而且超调量较小。由于算法源程序中加入了详细的注解和算法说明，给我的学弟学妹们学习自动化技术留下了一份技术资料。它能够对一二阶大小惯性对象进行良好的控制，可以替换FB41使用。
[关键词] 算法；FB41(梯形图)；对比；仿FB41 PID；
The Design Of FB41 PID Algorithm Program In S7-300 PLC
Electrical Engineering and Automation Specialty HUANG Jun-hong [Abstract:]In Siemens S7-300 PLC control system, it is difficult for learns and users to learn and
use it in that the FB41 PID algorithm modules program does not open to the public. Modeled on the function and form of FB41standard PID module of Siemens S7-300, this design which applys the ladder diagram language can achieve an PID algorithm with same function by programing independently . This algrorithm is the digital PID position control algorithm, including deviation dead zone processing, trapezoidal integral，delay differential, and other engineering PID technology . The independent designed PID algrorithm and the original FB41PID algrorithm are used respectively to control the water temperature (first order integral object and first order inertia object), liquid level (first order inertia object and second order inertia object), folw, and pressure of the boiler of the simulated industry object. Compared with the two algorithms, the monitoring result indicates that the control results between the independent designed PID algrorithm and the original FB41PID algrorithm are similar. Besides, the former is adaptive and has small overshoot. The source algrorithm program has added detail annotations and arithmetic explanations. Hope this design will help others to learn automatics. It can control the one and second order inertia well
I
S7-300 PLC中 FB41 PID 算法程序设计 and replace FB41 in
[Key words:] Algorithm;FB41（ladder diagram）;contrast;copy FB41PID;
II
S7-300 PLC中 FB41 PID 算法程序设计
目 录
1 引言 .................................................................... 1
1.1 PID 控制的发展状况 ................................................ 1 1.2 PID 算法的发展 .................................................... 2 1.3 课题的意义 ........................................................ 2 2、FB41 PID模块分析 ...................................................... 3
2.1 FB41的应用 ........................................................ 3 2.2 FB41参数数据类型及描述 ............................................ 3 2.3 CONT_C 的方框图 ................................................... 6 2.4 输入/输出数据类型 ................................................. 6 2.5 FB41输入数据参数处理 .............................................. 6 2.6控制器输出值的处理 ................................................. 8 2.7 完全重启动 ........................................................ 8 3 FB41模块算法分析 ....................................................... 9
3.1 PID控制器在连续控制系统中的表达式 ................................. 9 3.2 死区特性在FB41中的应用 ........................................... 9 3.3 积分部分的近似部分 ............................................... 10 3.4 微分部分的近似部分 ............................................... 10 3.5 PID在FB41中的控制表达式 ......................................... 11 4 仿FB41 PID算法程序设计暨FB41（梯形图）设计 ........................... 12
4.1 硬件组态 ......................................................... 12 4.2 PLC中位置式FB41（梯形图） PID算法编写 ........................... 13 4.3 FB41（梯形图） PID算法封装与调用 ................................. 16 5 FB41（梯形图）与原FB41 PID模块控制效果对比与分析 ...................... 18
5.1 效果验证方法与参数说明 ........................................... 17 5.2、调节器参数的整定方法 ............................................ 17
5.2.1 经验法 ...................................................... 18 5.2.2 临界比例度法 ................................................ 18 5.2.3衰减曲线法（阻尼振荡法） .................................... 19 5.2.4 动态特性参数法 .............................................. 19 5.2 单容锅炉静态水温控制（一阶积分对象） ............................. 20 5.3 单容水箱水位控制（一阶惯性对象） ................................. 22
III
S7-300 PLC中FB41 PID算法程序设计毕业设计 - 图文
