【PID专题】如何用S7-300实现PID控制，SFB41/FB41的数据处理1

S7系列PLC集成了系统功能块SFB41用作连续PID控制，如果安装了标准PID控制软件包的话，也可以调用其中的FB41来实现连续PID控制。

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一、SFB41/FB41简介

SFB41是系统功能块，集成在S7 CPU中，是操作系统的一部分。不同的PLC所支持的系统功能块不尽相同，调用系统功能块时要首先确认该类型PLC是否支持相应的系统功能块。

FB41是标准PID控制软件包中定义的功能块，使用前首先要安装标准PID软件包。

SFB41和FB41在指令树中的位置如图1所示。

FB41在功能上和SFB41兼容，它们可用作单独的PID恒值控制器，也可以在多闭环控制中实现级联控制器、混合控制器及比例控制器，如果需要的话，SFB41/FB41可以用脉冲发生器SFB43/FB43进行扩展，产生脉冲宽度调制的输出信号，来控制比例执行机构的二级或三级控制器。

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二、SFB41/FB41功能框图

如图2所示，为SFB41/FB41的功能框图。

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三、设定值与反馈值的处理

1、设定值输入

SP_INT为设定值输入，数据类型为浮点数；

2、过程值输入

过程值输入即反馈值，有两种方式：

当PVPER_ON=0时，PV_IN作为过程值的输入，数据类型为浮点数。这种情况下，PV_IN的值一般来自于经过FC105转换的外设过程值。

当PVPER_ON=1时，PV_PER（外设过程值）作为过程值的输入，即模拟量输入模块接收的值作为PID控制的反馈值。这种情况下，由于模拟量输入模块直接送来的数据与设定值SP_INT数据类型不同，因此，首先要进行类型转换，才能进行后续处理。数据类型的转换部分如图3所示。

功能'CRP_IN'将外设过程值转换为-100％~+100％之间的浮点数格式的数值，而外设过程值正常范围的最大输出值（100.0％）为27648（6C00H），因此，'CRP_IN'的输出（以%为单位）PV_R满足：

功能'PV_NORM'用于将外设过程值标准化，其输出PV_NORM满足：

其中：PV_FAC为过程变量的系数，默认值为1.0；PV_OFF为过程变量的偏移量，默认值为0.0。PV_FAC和PV_OFF用来调节过程输入的范围。

图2中，'PV'为浮点数类型的实际值：

当PVPER_ON=0时，PV=PV_IN；

当PVPER_ON=1时，PV由PV_PER经过'CRP_IN'和'PV_NORM'转换而来。

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四、误差的计算与处理

如图4所示，'ER'即为负反馈误差值，ER=SP_INT - PV。为了抑制由于控制器输出量的量化造成的连续的较小幅度的振荡，例如用SFB43/FB43进行脉冲宽度调制时可能出现的振荡，可以用'死区Dead Bead'进行处理，死区宽度由DEADB_W来定义，当DEADB_W=0时，死区被关闭。