西门子S7-200SMART模块山西代理价格

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西门子S7-200系列PLC的PROFIBUS通信协议

    PROFIBUS协议是世界上个开放式的现场总线标准协议，是用于车间级和现场级的标准，通常用于分布式I/O（远程I/O）的高速通信。PROFIBUS- DP协议可以使用不同厂商的PROFIBUS设备，如简单的输入或输出模块、电机控制器和PLC。

    PROFIBUS协议支持传输速率为12Mbit/s，连接使用屏蔽双绞线（长9.6km）或者光缆（长90km），多可接127个从站，其应用覆盖电力、交通、机械加工、过程控制和楼宇自动化等领域。S7-200 CPU可以通过增加扩展模块EM277来支持PROFI-BUS- DP协议。

    PROFIBUS网络通常有一个主站和若干个I/O从站，如图6-17所示。主站设备通过配置可以知道I/O从站的类型和站号。主站初始化网络使网络上的从站设备与配置相匹配。主站不断地读写从站的数据。当一个主站成功配置了一个从站之后，它就拥有了这个从站设备。如果在网络上有第二个主站设备，那么它对个主站的从站的访问将会受到限制。

    1．指令说明

    PID指令说明如下：

    2．PID控制回路参数表

    PID运算由P（比例）、I（积分）和D（微分）三项运算组成，PID运算公式如下：

    Mn=[Kc(SPn-PVn)]+[Kc(Ts/rTI(SPn-PVn)+Mx]

    +[Kc（TD/Ts）（SPn-PVn)]

    在上式中，Mn为PID运算输出值，[Kc（SPn-PVn）]为比例运算项， [Kc(Ts/TI)（SPn-PVn）+Mx]为积分运算项，[Kc（TD/Ts）（SPn-PVn）]为微分运算项。

    要进行PID运算，需先在PID控制回路参数表中设置运算公式中的变量值。PID控制回路参数表见表5-22。在表中，过程变量(PVn)相当于图5-51中的反馈信号，设定值( SPn)相当于图5-51中的给定信号，输出值(Mn)为PID运算结果值，相当于图5-51中的控制信号，如果将过程变量(PVn)值存放在VD200双字单元，那么设定值（SPn）、输出值(Mn)则要分别存放在VD204、VD208单元。

    3．PID运算项的选择

    PID运算由P（比例）、I（积分）和D（微分）三项运算组成，可以根据需要选择其中的一项或两项运算。

    1)如果不需要积分运算，应在参数表中将积分时间(Ti)设为无限大，这样（Ts/TI）值接近0，虽然没有积分运算，但由于有上一次的积分值Mx，积分项的值也不为0。

    2)如果不需要微分运算，应将微分时间(TD)设为0.0。

    3)如果不需要比例运算，但需要积分或微分回路，可以把增益(Kc)设为0.0，系统会在计算积分项和微分项时，把增益(Kc)当做1.0看待。

    4．PID输入量的转换与标准化

    PID控制电路有两个输入量：设定值和过程变量。设定值通常是人为设定的参照值，如设置的水压值；过程变量值来自受控对象，如压力传感器检测到的水压值。由于现实中的设定值和过程变量值的大小、范围和工程单位可能不一样，在执行PID指令进行PID运算前，必须先把输入量转换成标准的浮点型数值。

    PID输入量的转换与标准化过程如下：

    1)将输入量从16位整数值转换成32位实数（浮点数）。

    2)将实数转换成0.0~1.0之间的标准化数值。转换表达式为：输入量的标准化值=输入量的实数值／跨度+偏移量。跨度值通常取32000（针对0~ 32000单极性数值）或64000（针对- 32000~ 32000双极性数值）；偏移量取0.0（单极性数值）或0.5（双极性数值）。

    5．PID输出量的转换

    在PID运算前，需要将实际输入量转换成0.0~1.0之间的标准值，然后进行PID运算，PID运算后得到的输出量也是0.0~1.0之间的标准值，这样的数值无法直接驱动PID的控制对象，因此需要将PID运算输出的0.0~1.0标准值按比例转换成16位整数，再送到模拟量输出单元，通过模拟量输出端子输出。

    PID输出量的转换表达式为

    PID输出量整数值=（PID运算输出量标准值-偏移量）×跨度。

    PID英文全称为Proportion Integration Differentiation，意为比例积分微分PID控制，是一种闭环控制。下面以图5-51所示的恒压供水系统来说明PID控制原理。

    图5-51    恒压供水的PID控制

    电动机驱动水泵将水抽入水池，水池中的水除了经出水口提供用水外，还经阀门送到压力传感器，传感器将水压大小转换成相应的电信号Xf，Xf反馈到比较器与给定信号Xi进行比较，得到偏差信号△X（△X=Xi-Xf）。

    若△X >0，表明水压小于给定值，偏差信号经PID运算得到控制信号，控制变频器，使之输出频率上升，电动机转速加快，水泵抽水量增多，水压增大。

    若△X <0，表明水压大于给定值，偏差信号经PID运算得到控制信号，控制变频器，使之输出频率下降，电动机转速变慢，水泵抽水量减少，水压下降。

    若△X=0，表明水压等于给定值，偏差信号经PID运算得到控制信号，控制变频器，使之输出频率不变，电动机转速不变，水泵抽水量不变，水压不变。

    由于控制回路的滞后性，会使水压值总与给定值有偏差。例如，当用水量增多水压下降时，△X >0，控制电动机转速变快，提高水泵抽水量，从压力传感器检测到水压下降到控制电动机转速加快，提高抽水量，恢复水压需要一定时间。通过提高电动机转速。恢复水压后，系统又要将电动机转速调回正常值，这也要一定时间，在这段回调时间内水泵抽水量会偏多，导致水压又增大，又需进行反调。这样的结果是水池水压会在给定值上下波动（振荡），即水压不稳定。

    采用了PID运算可以有效减小控制环路滞后和过调问题（无法*消除）。PID运算包括P运算、I运算和D运算。P（比例）运算是将偏差信号△X按比例放大，提高控制的灵敏度；I（积分）运算是对偏差信号进行积分运算，消除P运算比例引起的误差和提高控制精度，但积分运算使控制具有滞后性；D（微分）运算是对偏差信号进行微分运算，使控制具有超前性和预测性。

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