6ES7212-1HE31-0XB0西门子

SIMATIC S7-1200，CPU 1212C， 紧凑型 CPU，DC/DC/继电器， 机载 I/O： 8 DI 24V DC；6 个 2A 继电器数字输出； 2 AI 0-10V DC， 电源：直流 20.4-28.8V DC， 程序存储器/数据存储器 50 KB

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。

控制原理

2.2 受控系统

PID 控制

功能手册, 11/2019, A5E35300232-AE 23

2.2 受控系统 

受控系统的属性几乎不受到影响，因为这些属性是由过程和机械的技术要求决定的。 只

能通过为特定受控系统选择合适的控制器类型以及调整控制器以适应受控系统的时间响

应，来实现可接受的控制结果。 因此，要对控制器的比例、积分和微分作用进行组态，

很有必要详细了解受控系统的类型和参数。

受控系统类型 

根据受控系统对输出值阶跃变化的时间响应来对受控系统进行分类。

受控系统有以下分类：

● 自调节受控系统

– 比例作用受控系统

– PT1 受控系统

– PT2 受控系统

● 非自调节受控系统

● 具有/不具有时间的受控系统

自调节受控系统 

比例作用受控系统

在比例作用受控系统中，过程值几乎会立即随输出值而变化。 过程值与输出值之间的比

率由受控系统的比例 Gain 定义。

示例：

● 管道系统中的闸门阀

● 分压器

● 液压系统中的降压功能

控制原理

2.2 受控系统

PID 控制

24 功能手册, 11/2019, A5E35300232-AE

PT1 受控系统

在 PT1 受控系统中，过程值的变化初与输出值的变化成比例。 过程值的变化率随时间

减小，直至达到终值，即被延迟。

示例：

● 弹簧减震系统

● RC 元件的充电

● 由蒸汽加热的贮水器。

加热与制冷过程，或充电和放电特性的时间常量通常相同。 时间常量不同时，控制显然

会更加复杂。

PT2 受控系统

在 PT2 受控系统中，过程值不会立即跟随输出值的阶跃变化，即，过程值的增加与正向

上升率成正比，然后随着上升率的下降而逼近设定值。 受控系统通过二阶延迟元件显示

比例响应特性。

示例：

● 压力控制

● 流速控制

● 温度控制

非自调节受控系统 

非自调节受控系统具有积分响应。 过程值趋于无限大的值。

示例：

● 流入容器的液体

具有死时间的受控系统 

死时间总是表示在系统输出测量系统输入的变化之前到期的运行时间或传输时间。

在具有死时间的受控系统中，过程值的变化将发生延迟，延迟时间等于死时间量。

示例：

传送带

控制原理

2.3 控制部分的特征值

PID 控制

功能手册, 11/2019, A5E35300232-AE 25

2.3 控制部分的特征值 

根据阶跃响应确定时间响应 

受控系统的时间响应可根据输出值 y 发生阶跃变化之后的过程值 x 的时间特性来确定。大