S7-200PLC程序电子皮带秤自动配料系统：PID模糊控制的梯形图与原理图解析

S7-200PLC程序电子皮带秤自动配料系统PID模糊控制 我们主要的后发送的产品有，带解释的梯形图接线图原理图图纸，io分配，组态画面

上周帮车间里的老皮带秤配料系统改了个新程序，本来老系统总是配料不准，换料的时候误差能差个几公斤，班长都要骂娘了，这次用S7-200来搭的，折腾了小半个月，总算把误差压到0.5kg以内了，今天把这套东西整理一下分享出来。

先从最基础的IO分配吧，毕竟接线的时候电工师傅还要对着这个表来，我整理了个简单的表格，都是车间里常用的点，别搞那些花里胡哨的：

接线的时候记得把急停串在硬回路里，别全靠PLC的软逻辑，不然PLC死机了就麻烦了，这个坑我之前踩过，上次车间的老电工特意提醒我加了硬急停，现在就算PLC崩了，按急停直接断接触器，稳得一批。

接下来是核心的控制逻辑，先写一下测速的部分，皮带秤的核心就是算清楚当前的物料流量，我用了S7-200的高速计数器HSC1来读编码器的脉冲，先初始化一下：

// 开机第一次扫描的时候初始化高速计数器 LD SM0.1 MOVB 16#F8, SMB37 // 开启HSC1，模式0，上升沿计数 MOVW 0, SMD42 // 初始计数值清零 HDEF 1, 0 HSC 1

这段代码就是让HSC1开始计数，SM0.1是开机第一个扫描周期才执行一次，别像我一开始那样每次都初始化，不然计数值直接清零，流量算出来全是错的，当时调试的时候发现流量一直跳0，查了半天发现是这个地方写错了，尴尬死。

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算流量的部分其实也简单，我们车间的编码器是1000脉冲/转，皮带轮周长是0.5米，所以转一圈皮带走0.5米，也就是2000脉冲/米，标定的时候我们用秤称了10kg的物料跑过1米皮带，所以每米物料是10kg，那流量就是（当前脉冲数 / 2000）10，转换成实际的kg/s，这个公式我一开始算错了，一开始写成了脉冲数10/2000，后来跟仪表班的老大哥帮我调了半天，总算算对了。

本来我一开始用的是S7-200自带的PID指令，单纯的PID，但是当物料突然变多的时候，比如物料突然堆积在皮带上，流量一下就上来了，单纯的PID参数跟不上，超调特别大，比如设定的流量是10kg/s，实际突然变成15kg/s，PID就会慢慢把变频器转速降下来，但是降得太慢，导致后面又配料少了，后来我就加了个简单的模糊参数修正，就是根据当前的误差来调整PID的Kp和Ki，不用搞那种复杂的模糊推理，就用几个简单的规则就行：

1. 当误差e>5kg/s的时候，说明实际流量比设定大太多了，赶紧把Kp调到3，Ki调到0.05，让PID快速降速，减少超调
2. 当误差在0到2kg/s之间的时候，就用原来的参数，稳定控制
3. 当误差<0的时候，说明实际流量比设定小，就把Kp调到1.5，加快响应速度，赶紧提转速加料

这个模糊修正的梯形图大概是这样的：

// 先把设定流量和实际流量读出来 LD SM0.5 // 1秒定时器，每秒采样一次 MOVW AIW0, VD100 // 设定流量放到VD100 MOVW HC1, VW200 // 把HSC1的当前值放到VW200 MOVR *VD200, VD204 // 算出来的实际流量放到VD204 // 算误差：设定流量 - 实际流量 MOVR *VD100, VD208 MOVR *VD204, VD212 SUBR VD208, VD216 // VD216就是误差e // 判断误差范围 LDR> VD216, 5.0 = M0.0 LDR<= VD216, 5.0 LDR>= VD216, 2.0 = M0.1 LDR< VD216, -2.0 = M0.2 // 对应修改PID参数 LD M0.0 MOVR 3.0, VD300 // Kp=3 MOVR 0.05, VD304 // Ki=0.05 LD M0.1 MOVR 2.0, VD300 MOVR 0.1, VD304 LD M0.2 MOVR 1.5, VD300 MOVR 0.1, VD304 // 把参数写到PID的参数块里 MOVR VD300, PID1.Kp MOVR VD304, PID1.Ki

这里要注意的是，我用的是S7-200的PID向导生成的PID指令，参数块的地址别写错了，一开始我把参数块的地址写成了VD1000，结果改参数的时候直接把初始化的地址搞错了，导致PID根本没改参数，当时调试的时候发现参数没变化，查了半天发现是地址错了，尴尬到抠脚。

然后是组态画面的部分，我用的是KTP700的触摸屏，画面上搞了几个主要的东西：

• 设定配比的输入框，比如设定每批次配100kg，直接输数字就行
• 实时流量的显示，用动态的数字显示，实时跳着变
• 手动调速的滑块，要是自动模式坏了的时候可以手动调变频器转速
• 报警显示区，急停、缺料的时候直接亮红灯，还有配料完成的时候亮绿灯
• 历史曲线，把最近1小时的流量曲线拉出来，方便看配料的稳定性，不用天天盯着看

我当时还加了个配方功能，把不同物料的配比存在PLC的V区里，换物料的时候直接调用就行，不用重新改程序，这个功能还是挺好用的，班长当时还夸了我一下。

最后我把所有的东西都打包好了，里面有：

1. 带注释的梯形图程序，每一段都标了功能，比如“// 高速计数器初始化”“// 模糊参数修正”，电工师傅看了也能看懂，不用天天找我问
2. 接线原理图，画了PLC的接线端子怎么接编码器、变频器、急停回路，还有变频器的模拟量输出怎么接到PLC的AQW0，这个图我用CAD画的，导出了PDF和源文件，下次换传感器的时候直接对着接就行
3. IO分配表，就是刚才列的那个，打印出来贴在PLC柜里，下次换传感器的时候直接查就行
4. 组态画面的源文件和截图，还有导出的画面文件，要是换触摸屏的话直接导入就行，不用重新画
5. 标定手册，就是怎么标定皮带秤的系数，怎么调整PID的参数，怎么设置模糊控制的阈值，这个手册我写的很简单，都是大白话，比如“先按启动按钮，然后设定配比，等配料完成就行”，连刚入职的电工都能看懂。

折腾了这么久，总算是把车间的问题解决了，现在班长再也不用天天盯着配料不准的问题了，要是大家有类似的皮带秤配料的问题，也可以参考一下这个东西，有啥不懂的也可以留言问我。