6ES7211-1AE31-0XB0西门子

SIMATIC S7-1200，CPU 1211C， 紧凑型 CPU，DC/DC/DC， 机载 I/O： 6 个 24V DC 数字输入；4 个 24V DC 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 30 KB

控制原理 2 

2.1 受控系统和执行器 

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。

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