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比较简单的实现PID闭环控制的PID控制的难点在于整定控制器的参数。为了学习整定PID控制器参数的，必须做闭环实验，开环运行PID程序没有任何意义。用硬件组成一个闭环需要PLC的CPU模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块，此外还需要被控对象、检测元件、变送器和执行机构。例如可以用电热水壶作为被控对象，用热电阻检测温度，用温度变送器将温度转换为电压，用移相控制的交流固态调压器作执行机构。 有没有比较简单的实现PID闭环控制的呢？ 在控制理论中，用传递函数来描述被控对象、检测元件、执行机构和PID控制器。 被控对象一般是串联的惯性环节和积分环节的组合。在实验室可以用以运算放大器为核心的模拟电路来模拟广义的被控对象（包括检测元件和执行机构）的传递函数。我曾将这种运放电路用于S7-200和S7-1200的PID参数自动调节实验。 用运算放大器模拟被控对象一般需要做印刷电路板，还是比较麻烦。有没有更简单的呢？ 除了用运算放大器来模拟被控对象的传递函数，也可以用PLC的程序来模拟。为此我编写了用来模拟被控对象的S7-200的子程序，它也可以用于S7-200 ART。使用模拟的被控对象的PID闭环示意图如下图所示，虚线右边是被控对象，DISV是的扰动输入值。虚线左边是PLC的PID控制程序。  被控对象的数学模型为3个串联的惯性环节，其增益为GAIN，3个惯性环节的时间常数分别为TIM1～TIM3。其传递函数为 数学模型为3个串联的惯性环节 分母中的“s”为自动控制理论中拉普拉斯变换的拉普拉斯算子。将某一时间常数设为0，可以惯性环节的个数。图中被控对象的输入值INV是PID控制器的输出值。被控对象的输出值OUTV作为PID控制器的变量（反馈值）PV。 下图是模拟被控对象的子程序，实际上只用了两个惯性环节，其时间常数分别为5000ms和2000ms。用与PID的采样周期相同的定时中断时间间隔来调用这个子程序。 图中被控对象的输入值INV是PID控制器的输出值 下图是用来PID回路运行情况的STEP 7-Micro/WIN的PID调节控制面板，可以用它进行PID参数自整定或手动调节PID参数的实验。标有PV（即被控量）的是变量的阶跃响应曲线。

概述

稳压直流电源具有电子控制电路，可以维持输出直流电压在一个特定的值，尽可能波动。特定功能区域可以电子补偿例如输入电压变化或者输出端负荷变化的影响。

稳压直流电源输出电压的纹波处于毫伏级，且主要取决于输出端的负荷。

稳压直流电源的设计可以采用不同的工作原理。zui常见的电路类型有：

线性稳压电源

磁稳压器

次级脉冲开关式电源

初级脉冲开关式电源

适用于特定应用实例的zui适原理将主要地取决于应用。其目标为特定负荷产后直流供电电压，且成本尽可能地低，度尽可能地高。

进行同相位调节的电源

方框图 进行同相位调节的变压器

带有同相位调节的变压器按常规原理运行。其供电采用交流供电供电（单相、两相或者三相供电）。

使用变压器进行转换，以所需次级电压。

经整流和滤波的二次侧电压在整流阶段转换为输出的电压。区包括一个末控制元件和一个控制放大器。输出电压和过滤电容处的非电压之间的差值转变成了末控制元件的热损。此处，末控制元件的功能就像一个快速可调电阻。无论哪种情况所的热损，都是由末控制元件上的输出电流和压降所产生。

该适应性较强。即使没有其他，也可提供几个输出电压。在多输出的情况下，单个二次侧电路一般分别由输入变压器的二次侧绕组产生。某些应用，仅能根据该电路原理解决。尤其是需要具备高调节精度、小残余纹波和快补偿时间的情况。

然而，其效率比较低，重量和体积也很大。因此，带同相位调节的变压器只是一种较低特定功率下的经济替代方案。

优点：

电路原理简单、可靠

具备良好直至的控制特性

快速补偿时间

缺点：

因带有 50 Hz 变压器，重量相对较高，体积较大

效率低，散热存在问题

存储时间低

电磁式稳压器

磁器的方框图

完整的变压器包括两个部分。所谓的“铁共振器”和一个串联式辅助调节器。由于气隙，电磁式稳压器的输入线圈和振荡线圈的去耦作用较大。电磁式稳压器可以提供性能良好的交流电压。它利用了整流和滤波。变压器自身工作于饱和区域。

铁磁谐振器常常带有一个在下游连接的同相位调节变压器以控制精度。下游还常常连接次级脉冲开关式调节器。

磁稳压器技术可靠且坚固耐用，但其也是大容量、笨重且相对较贵。

优点：

良好到优异控制特性，并在下游位置连接可进行同相位调节的变压器

效率比只带同相位调节的变压器显着

缺点：

铁共振器的性能取决于

电源因带有磁性部件体积和重量都较大

次级脉冲开关式电源：

次级脉冲式开关电源的方框图

这里，采用 50 Hz 变压器，实现与供电设施的隔离。经整流和滤波后，通过位于滤波和存储回路之间的开关管**经的脉冲将电能以开关送至输出端。由于输入侧的变压器可作为一个很好的滤波器，线路的污染很低。

该电路的效率较高。

对于具备大量输出，且输出电压各不相同的电源，该设计具有许多优点。

然而为了保护连接的负载，必须非常小心，在开关晶体管损坏的情况下，滤波电容器的完全非稳压的直流电压将适用于输出。不过在线性稳压电源中，这种危险依然存在。

优点：

设计简单，效率高

使用多个次级线圈，可以方便地实现多个彼此之间相互电气隔离的输出

与初级脉冲式开关电源相比，问题更少

缺点：

采用 50 Hz 变压器，电源体积相对较大，重量较重

输出纹滤（毛刺）与初级脉冲式开关电源差不多。

单端正激变换器的方框图

初级开关式稳稳压电源可以采用许多不同的电路类型。zui有价值的基本电路有单端正激变换器、反激变换器、半桥变换器、全桥变换器、推挽变换器振变换器。

主要开关调节器的总体运行原理显示在单端前向转换器的框图中。

非稳压的供电电压首先被整流和过滤。直流连接回路电容的容量决定了输入电压发生故障时电源的存储时间。输入为 230 V 时，直流连接回路的电压约为 320 VDC。接下来，将该直流电压输入单端变换器，借助脉宽调节器，以较高的开关，由变压器将初级电能转换至次级一侧。开关管工作于开关状态时，功耗很低，因此，取取决于输入电压和电流的不同，功率平衡度将会在 70% 与 90% 之间。Profibus作为业界应用zui广泛的现场总线技术，除具有一般总线的优点外还有自身的特点，具体表现如下：

（1）zui大传输信息长度为255B，zui大数据长度为244B，典型长度为120B。

（2）网络拓扑为线型、树型或总线型，两端带有有源的总线终端电阻。

（3）传输速率取决于网络拓扑和总线长度，从9.6Kb/s到12Mb/s不等。

（4）站点数取决于信号特性，如对屏蔽双绞线，每段为32个站点（无转发器），zui多127个站点带转发器。

（5）传输介质为屏蔽/非屏蔽双绞线或光纤。

（6）当用双绞线时，传输距离zui长可达9.6km，用光纤时，zui大传输长度为90km。

（7）传输技术为DP和FMS的RS-485传输、PA的IEC1158-2传输和光纤传输。

（8）采用单一的总线方位协议，包括主站之间的令牌传递与从站之间的主从方式。

（9）数据传输服务包括循环和非循环两类。

应用

典型的工厂自动化系统应该是三级网络结构，基于现场总线Profibus-DP/PA控制系统位于工厂自动化系统中的低层，即现场级和车间级。现场总线Profibus是面向现场级和车间级的数字化通信网络。

1.现场设备层

主要功能是连接现场设备，如分散式I/O、传感器、驱动器、执行机构、开关、 灯设备，完成现场设备控制及设备间连锁控制。主站负责总线通信管理及所有从站的通信。总线上所有设备生产工艺控制程序均储存 在主站中，并由主站执行。

2.车间监控层

车间级监控用来完成车间中生产设备之间的连接，如一个车间三条生产线主控制器之间的连接，完成车间级设备监控。车间级监控包括生产设备状态在线监控、设备故障报警及维护等。通常还具有诸如生产统计、生产调度等车间级生产管理功能。车间级监控通常要设立车间监控室，在操作员工作站及打印设备上。车间级监控网络可采用Profibus-FMS，它是一个多主网络，在这一级，数据传输速度不是zui重要的，而是要能够传送大容量信息。

3.工厂管理层

车间操作员工作站可通过集线器与车间办公管理网连接，将车间生产数据送到车间管理层。车间管理网作为主网的一个子网，通过交换机、网桥或路由器等连接到厂区骨干网上，将车间数据集成到工厂管理层。

车间管理层通常所说的以太网，即IEEE 802.3 和IETF TCP/IP的通信协议标准。工厂骨干网可根据工厂实际情况，采用如FDDI或ATM等网络。

Profibus作为业界应用zui广泛的现场总线技术，除具有一般总线的优点外还有自身的特点，具体表现如下：

（1）zui大传输信息长度为255B，zui大数据长度为244B，典型长度为120B。

（2）网络拓扑为线型、树型或总线型，两端带有有源的总线终端电阻。

（3）传输速率取决于网络拓扑和总线长度，从9.6Kb/s到12Mb/s不等。

（4）站点数取决于信号特性，如对屏蔽双绞线，每段为32个站点（无转发器），zui多127个站点带转发器。

（5）传输介质为屏蔽/非屏蔽双绞线或光纤。

（6）当用双绞线时，传输距离zui长可达9.6km，用光纤时，zui大传输长度为90km。

（7）传输技术为DP和FMS的RS-485传输、PA的IEC1158-2传输和光纤传输。

（8）采用单一的总线方位协议，包括主站之间的令牌传递与从站之间的主从方式。

（9）数据传输服务包括循环和非循环两类