基于PLC的单神经元PID控制器的设计与实现

　　西门子S7系列PLC在国内工控领域中使用很广，它的编程软件STEP7除了支持梯形图(LAD) ,指令表((STL)和功能块(FDB)语言编程，还提供结构控制语言SCL (Structure Control Language)编程，SCL非常适合复杂控制算法的编程。以S7300PLC作为控制器，采用SCL语言编写了功能块FB3来实现单神经元PID控制算法。

　　3.1 变量声明及初始化

　　采用SCL编写单神经元PID算法时，先要进行变量声明及初始化。变量包括输人变量、输出变量及中间变量。

根据单神经元PID控制算法，定义的输入变量包括设定值、过程值、学习速率、权系数、神经元的比例系数以及单神经元PID控制器输出的最大值最小值，并且在变量声明时给出了变量数据类型和初始值。SCL语言编写如下:

　　输出变量传送当前输出值到产生调用的块。单神经元PID控制算法的输出操作值即为输出变量。SCL语言的编写:

　　3.2 单神经元PID控制算法SCL编程

　　实现单神经元PID控制算法的SCL程序编程步骤如下:

　　1)计算偏差e(k);

　　2)计算神经元输人x;(k);

　　3)计算加权系数的调整值w;(k);

　　4)对w;(k)的归一化处理，计算可(k),

　　5)计算控制器的输出u(k)，并进行限幅处理。

　　对SCL源程序文件进行编译，编译成功就生成单神经元PID功能块FB3，并保存在S7程序中的Blocks文件夹中，可以被其他程序调用，也可以作为通用功能块被其他用户使用。单神经元PID功能块FB3被调用时的梯形图如图2所示，左侧为输入参数，对应输入变量;右侧为输出参数，对应输出变量。在调用FB3时要对相应的参数赋实参，还需要指定一个背景数据块。

图2单神经元PID控制算法功能块