西门子1500PLC(模拟器)与Matlab经由Modbus通信联合PID仿真

一、仿真思路

由西门子1500PLC(模拟器)提供PID，由Matlab模拟系统，系统模型采用之前

参数辨识的加热器的传递参数

双方通过ModbusTCP通信。

二、PLC工程中添加PID模块

在原有基于西门子1500仿真软件PLCSIM Advanced 7.0的本机Modbus TCP通信的PLC工程中，添加PID相关模块。

1、添加循环中断块

由于对积分微分时间的精确计算，PID函数必须在循环中断OB中调用，为此，首先在项目中点击“添加新块”，选择“组织块”和“Cyclic Interrupt”类型，设置循环时间为200ms，代表该OB块每隔200ms被调用执行一次。

2、添加PID_Compact块

在“指令”栏中选择“工艺”指令组，在“PID控制”文件夹中，选择“PID_Compact”指令，将它拖放到循环中断OB中，在弹出的“调用选项”对话框中，可以定义新生成的PID工艺对象即一个数据块的名称，点击“确定”，这样将创建一个PID工艺对象。

PID_Compact主要有三个参数，一个设定值，即被控变量温度，压力的设定值，如控制温度在40度。比如；input为被控变量的当前值，如当前温度37度。

output为输出给执行器的数值，在本例中，为加热器的功率。

在本例中，设定值、反馈值由matlab客户端传至PLC；输出值由PLC传至matlab。

3、在工艺对象栏中，选择组态模式，设置PID的一些参数，把input/ouput参数设置为input，output，这样三个变量按实型处理，其他按默认设置。

4、数据类型转换

由于PID_Compact的三个参数都是real型，但modbus通信是用word，因此需要一个转换，将两个word转为一个real。

首先将通信的数据数组改为Dword型。

其次，在梯形图中进行显示类型转换。

至此，PLC端设置告一段落。

三、Matlab端配置

在原有传递函数的Simulink工程中，添加Modbus通信交互部分。在simulink的库中，有现成的modbus通信块，而且读写块是分开的。

在本项目中，PLC为服务器端，matlab为客户端。

1、配置客户端

首先，将Modbus Client Read/Write块拖入视图中，然后查看属性，配置客户端。

新增客户端，输入IP。

2、配置读变量

在Read块中，增加读取的变量。数据类型选为单浮点，地址为5，因为前面还有两个数据，每个浮点型占两个word。

3、配置写变量

在Write块中，配置写入设定值、反馈值的变量。

4、配置数字、图形显示

添加3个数字显示器，用于分别显示设定值、反馈值、输出值。

配置图形显示，示波器

5、构建系统整体框图

四、系统整体调节

1、自动调节

先启动matlab仿真，把仿真时间设置的长一些，一边让PLC能完成自整定，然后在PLC中进行自动调节，自动调节完后，将参数上传。

调节参数过程输出曲线如下。

获得参数如下

将CPU重启一下，重新仿真，获得的效果如下

2、手动调节

在调试界面，可以手动输入PID参数，先上载再下载到PLC中。

效果如下：

效果比自动调的要好。

设置微分权重为0，效果如下，响应貌似更迅速了。