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控系统和执行器

受控系统

通过加热系统控制室温是受控系统的一个简单示例。传感器测量室温并将温度值传送给控

制器。控制器将当前室温与设定值进行比较，并计算加热控制的输出值（调节变量）。

如果 PID 控制器的设置正确，则会尽快达到此设定值，然后使其保持为常数值。输出值

更改后，过程值通常仅随时间延迟而变化。控制器必须针对此响应进行补偿。

执行器

执行器是受控系统元件，受控制器影响。其功能是修改质量和能量流。

下表概述了执行器的应用。

应用 执行器

液体或气体质量流 阀门、遮板、闸门阀

固体质量流，如大块材料 铰链式挡板、传送带、振动器通道

电流 开关触点、接触器、继电器、可控硅

可变电阻、可调变压器、晶体管

控制原理

2.1 受控系统和执行器

PID 控制

22 功能手册, 11/2019, A5E35300232-AE

执行器分为以下几种：

● 带有恒定起动信号的比例执行器

这些元件用于设置开启角度、角位置，或与输出值成比例的位置。输出值在控制范围

内会对过程产生模拟量作用。

此组中的执行器包括弹簧支撑的气动驱动器，以及构成位置控制系统的带位置反馈的

电动驱动器。

连续控制器（如 PID_Compact）会生成输出值。

● 带脉冲宽度调制信号的比例执行器

这些执行器用于在采样时间间隔内生成长度与输出值成比例的脉冲输出。执行器（如

加热电阻或制冷装置）在等时模式下接通，持续时间根据输出值的不同而有所不同。

起动信号可呈现单极“打开"或“关闭"状态，或表示双极状态，如“打开/关闭"、“向前/向

后"、“加速/制动"。

输出值由两位控制器（如具有脉宽调制的 PID_Compact）生成。

● 具有积分作用和三位起动信号的执行器

执行器经常由电机操作，操作周期与阻塞元件的执行器进给成比例。包括阀门、遮板

和闸门阀等元件。尽管所有这些执行器的设计有所不同，但它们都受到受控系统输入

端的积分作用的影响。

步进控制器（如 PID_3Step）会生成输出值。

详细介绍

1．SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。S7-200 PLC的强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现复杂的控制功能。 S7-200PLC可提供4个不同的基本型号与8种CPU可供选择使用。

2．SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。各种单独的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。与S7-200 PLC比较，S7-300 PLC采用模块化结构，具备高速（0.6~0.1μs）的指令运算速度；用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂的算术运算；一个带标准用户接口的软件工具方便用户给所有模块进行参数赋值；方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内，人机对话的编程要求大大减少。SIMATIC人机界面（HMI）从S7-300中取得数据，S7-300按用户的刷新速度传送这些数据。S7-300操作系统自动地处理数据的传送；CPU的智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件（例如：超时，模块更换，等等）；多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改；S7-300 PLC设有操作方式选择开关，操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出，当钥匙拔出时，就不能改变操作方式，这样就可防止非法删除或改写用户程序。具备强大的通信功能，S7-300 PLC可通过编程软件Step 7的用户界面提供通信组态功能，这使得组态非常容易、简单。S7-300 PLC具有多种不同的通信接口，并通过多种通信处理器来连接AS-I总线接口和工业以太网总线系统；串行通信处理器用来连接点到点的通信系统；多点接口（MPI）集成在CPU中，用于同时连接编程器、PC机、人机界面系统及其他SIMATIC S7/M7/C7等自动化控制系统。

3． SIMATIC S7-400 PLC S7-400 PLC是用于中、性能范围的可编程序控制器。 S7-400 PLC采用模块化无风扇的设计，可靠，同时可以选用多种级别（功能逐步升级）的CPU，并配有多种通用功能的模板，这使用户能根据需要组合成不同的系统。当控制系统规模扩大或升级时，只要适当地增加一些模板，便能使系统升级和充分满足需要