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时，调节器才会有输出；如果e为零，此时将失去调节作用。或者说，比例调节器是利用偏差实现控制的，它只能使系统输出近似跟踪给定值。比例调节系统的稳态误差随比例系数的增大而减小，所以要减小误差就要增大比例增益Kc。但这样做往往会使系统的稳定性下降。
2.积分(I)控制
在积分调节中，调节的输出信号u与输入偏差信号e的积分成正比关系，即
u=SIòedt （2.2）
0t式中S称为积分速度。由式可见只要有偏差e存在，调节器的输出会不断地随时间
I的增大而增大，只有当偏差为零时，调节器才会停止积分，此时调节器的输出就会维持在一个数值上不变，这就说明，当被控系统在负载扰动下的过程结束后，系统的静差虽然已经不存在，但输出到执行器的信号将保持不变，这与P调节时，当e为零时调节器输出为零是不同的。当采用积分调节时，系统的开环增益与积分速度
SI成正比。增大积
分速度会增强积分效果，使系统的开环增益增大，从而导致系统稳定性降低。在工程实际应用中，一般将比例和积分结合起来组成PI调节器，将比例调节的快速反应与积分调节的消除稳态误差相结合，从而能收到比较好的控制效果。
3.微分(D)控制
在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件(环节)或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，
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这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。微分时间的选择对系统质量的影响具有两面性。当微分时间较小时，增大微分时间可以减小偏差，缩短响应时间，减小震荡程度，从而能改善系统的质量；但当微分时间较大时，一方面有可能将测量噪声放大，另一方面也可能使系统响应产生震荡。对于滞后较小的系统一般不采用微分控制。
2.4 西门子S7—200简介
2.4.1 概述
S7-200系列是一类可编程序控制器。这一系列产品可以满足多种多样的自动化控制需要，图2.3是一台S7-200 Micro PLC外形结构图。由于具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格以及强大的指令，使得S7-200可以近乎完美地满足小规模的控制要求。此外，丰富的CPU类型和电压等级使其在解决用户的工业自动化问题时，具有很强实用性。S7-200系列适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。
图.2.3 S7-200 Micro PLC
S7-200系列出色表现在以下几个方面： 1）极高的可靠性
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2）极丰富的指令集 3)易于掌握 4)便捷的操作 5)丰富的内置集成功能 6)实时特性 7)强劲的通讯能力 8)丰富的扩展模块
S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。
2.4.2 一般特性
S7-200系列产品具有高性能的中央处理器和种类繁多的扩展模块，因其模块化的灵活设计而具有广泛的适用范围，同时具有极高的性价比。S7-200无论单机运行，还是互相或者与其他设备组成网络，都具有优异的表现。
S7-200的主要性能有： 1)快速的中央处理运算能力。 2)极丰富的编程指令集。
3）响应快速的数字量和模拟量输入/输出通道。 4）操作便捷，易于掌握。 5）强大的通信能力。 6）丰富的扩展模块。
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S7-200CPU集成了丰富的内置功能： 1）高速计数器输入。 2）短暂脉冲捕捉功能。 3）高速脉冲输出。 4）I/O硬件中断事件。 5）特殊功能相关的中断功能。 6）PID控制，PID自整定功能。 7）支持多种生产工艺配方。 8）数据记录（归档）。
此外，S7-200还支持以下功能：
1）用户自定义的库指令，便于模块化编程。 2）完善的密码和知识产权保护功能。 3）在RUN状态下的在线编程能力。 4）直接读/写实际I/O。
5）可调整的数字量和模拟量的输入滤波。 6）定义数字量和模拟量在STOP时的状态。 7）多种数据保持设置。
8）一个可由用户定义的LED状态指示灯。 2.4.3 扩展模块
S7—200CPU为了扩展I/O点和执行特殊的功能，可以连接扩展模块（CPU221除外）。扩展模块主要有如下几类：
1）数字量I/O模块。 2）模拟量I/O模块。
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3）通信模块。 4）特殊功能模块。 1. 数字量I/O扩展模块
数字量信号就是用电信号的有、无，分别表示控制逻辑上的“1”和“0”状态信号又称为开关量信号。数字量I/O扩展模块专门用于扩展S7—200系统的数字量I/O数量。
EM221：数字量输入扩展模块 EM222: 数字量输出扩展模块 EM223：数字量输入/输出扩展模块 2. 模拟量I/O扩展模块
生产过程中有许多电压、电流信号，用连续变化的形式表示流量、温度、压力等工艺参数的大小，就是模拟量信号。这些信号在一定范围内连续变化，如-10～+10V电压，或者4～20mA电流。S7—200提供了专用的模拟量模块来处理模拟量信号。
EM231：模拟量输入扩展模块 EM232：模拟量输出扩展模块 EM235：模拟量输入/输出扩展模块 3. 通信模块
S7—200系统提供以下几种通信模块，以适应不同的通信方式。 EM227： PROFIBUS-DP从站通信模块，同时也支持MPI从站通信。 EM241： 调制解调器通信模块。 CP243-1： 工业以太网通信模块。
CP243-1 IT：工业以太网通信模块,同时支持Web/E-mail等IT应用功能。 CP243-2：AS-Interface主站模块，可连接最多62个AS-Interface从站。 4.特殊功能模块
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