过程控制与自动化仪表(5-调节器)

1、过程控制与自动化仪表过程控制与自动化仪表湖南大学电气与信息工程学院湖南大学电气与信息工程学院涂春鸣涂春鸣主要内容主要内容o 绪论o 检测仪表o 调节器调节器o 执行器和防爆栅o 调节对象的特性及实验测定o 单回路调节系统设计及调节器参数整定o 复杂调节系统调节器主要内容调节器主要内容o常用调节规律常用调节规律oPID运算电路运算电路oPID调节器的线路实例调节器的线路实例oPID数字数字控制算法控制算法o可编程逻辑控制器（可编程逻辑控制器（PLC）简介）简介o先进过程控制策略先进过程控制策略调节器又称控制器或控制仪表。其作用是把被调节器又称控制器或控制仪表。其作用是把被控变量的测量值和给定值进

2、行比较，得出偏差后，控变量的测量值和给定值进行比较，得出偏差后，按一定的调节规律进行运算，输出控制信号，以推按一定的调节规律进行运算，输出控制信号，以推动执行器动作，对生产过程进行自动调节。动执行器动作，对生产过程进行自动调节。调节器调节器DDZDDZ电动电动调节器调节器DDZ-S单回路调节器单回路调节器 YS100单回路调节器单回路调节器YS80单回路调节器单回路调节器3.1 常用调节规律常用调节规律 调节规律：调节器的输出信号与输入偏差信号之间调节规律：调节器的输出信号与输入偏差信号之间的关系。的关系。 y = f (e) 控制器的输入信号是变送器送来的测量信号和内部人控制器的输入信号是变

3、送器送来的测量信号和内部人工设定的或外部输入的设定信号。设定信号和测量信号经比工设定的或外部输入的设定信号。设定信号和测量信号经比较环节比较后得到偏差信号较环节比较后得到偏差信号 e ，它是设定值信号，它是设定值信号 r 与测量与测量信号信号 x 之差。之差。e = r x 或或 e = x - r常用调节规律有常用调节规律有断续控制断续控制和和连续控制连续控制两类：两类：一、断续控制一、断续控制控制器输出接点信号，如双控制器输出接点信号，如双位控制、多位控制。位控制、多位控制。二、连续控制二、连续控制控制器输出连续信号，如比控制器输出连续信号，如比例例(proportional)控制、比例积

4、分控制、比例积分(integral)控制、控制、比例微分比例微分(derivative)控制、比例积分微分控制，控制、比例积分微分控制，以及其它先进控制方法。以及其它先进控制方法。理想的双位控制器输出理想的双位控制器输出 y 与输入偏差与输入偏差 e 之间的之间的关系为关系为：e 0 0 （或（或e 0 0）时时= =ymaxyminye 0 0 0）时时理想的双位控制特性理想的双位控制特性ymaxyminey有中间区的双位控制特性有中间区的双位控制特性ymaxyminey3.1.1 双位控制双位控制只有两个输出值，相应的执行机构只有开和关两个只有两个输出值，相应的执行机构只有开和关两个极限位

5、置，因此又称开关控制。极限位置，因此又称开关控制。 例例1：温度双位控制系统：温度双位控制系统 温度低于给定值时，温控器输出高电平，继电温度低于给定值时，温控器输出高电平，继电器吸合，加热器通电加热；温度高于给定值时，温器吸合，加热器通电加热；温度高于给定值时，温控器输出低电平，继电器断开，加热器断电。控器输出低电平，继电器断开，加热器断电。220V进水进水出水出水二位式控制器电路原理框图：二位式控制器电路原理框图：测量信号测量信号给定信号给定信号U0是一种最简单的调节器，根据被调量偏差符是一种最简单的调节器，根据被调量偏差符号的正、负，输出只有两个位置，高电平或低电号的正、负，输出只有两个位

6、置，高电平或低电平，可以当一个电子开关用。平，可以当一个电子开关用。有中间区的双位控制效果：有中间区的双位控制效果：被控温度在被控温度在T0 上下振荡，无法稳定。上下振荡，无法稳定。理想双位控制效果：理想双位控制效果：tyTT0ttyTT0t3.1.2 三位控制三位控制 控制器有三个输出位值，可以控制两个继电器。控制器有三个输出位值，可以控制两个继电器。ymaxymineye2e1测量信号测量信号给定给定1U01U02给定给定2三位控制器电路原理框图：三位控制器电路原理框图： 例例2：温度三位控制系统：温度三位控制系统 温度低于温度低于T1时，温控器使继电器时，温控器使继电器1、2都吸合，都吸

7、合，加热器加热器1、2都通电加热；温度高于都通电加热；温度高于T1低于低于T2时，温时，温控器使继电器控器使继电器1吸合、继电器吸合、继电器2断开，只有加热器断开，只有加热器1通通电；温度高于电；温度高于T2时，继电器时，继电器1、2都断开。都断开。J1J2T2T1122220V进水进水出水出水 温度三位控制效果：温度三位控制效果：温度偏差大时，升温速度温度偏差大时，升温速度快；温度偏差小时，小幅调整。快；温度偏差小时，小幅调整。tyTT2T1t要使调节过程平稳准确，必须使用输出值能要使调节过程平稳准确，必须使用输出值能连续变化的调节器。连续变化的调节器。PY( )W( )E( )ssKs=传

8、递函数为传递函数为 3.1.3 比例控制（比例控制（P）控制器输出控制器输出y（t）和偏差信号）和偏差信号e（t）成比例关系）成比例关系py(t)K e(t)=Kp比例增益比例增益 Pye被控变量被控变量测量值测量值x被控变量被控变量给定值给定值xr浮球为水位传感器，杠杆为控制器，活塞阀为浮球为水位传感器，杠杆为控制器，活塞阀为执行器。如果某时刻执行器。如果某时刻Q2加大，造成水位下降，则浮加大，造成水位下降，则浮球带动活塞提高，使球带动活塞提高，使Q1加大才能阻止水位下降。加大才能阻止水位下降。 如果如果e = 0，则活塞，则活塞无法提高，无法提高，Q1 无法加无法加大，调节无法进行。大，调

9、节无法进行。例：自力式液位比例控制系统例：自力式液位比例控制系统peba=eabp= PyK e=abhQ1Q2ep比例控制过程比例控制过程Q2htepQ1tttt 原来系统处于平衡，原来系统处于平衡，进水量与出水量相等，此进水量与出水量相等，此时进水阀有一开度。时进水阀有一开度。 t=0时，出水量阶跃增时，出水量阶跃增加，引起液位下降，浮球加，引起液位下降，浮球下移带动进水阀开大。下移带动进水阀开大。 当进水量增加到与出当进水量增加到与出水量相等时，系统重新平水量相等时，系统重新平衡，液位也不再变化。衡，液位也不再变化。 v 比例控制的特点比例控制的特点q控制控制及时及时。只要有偏差，输出立

10、刻成比例地变。只要有偏差，输出立刻成比例地变化，偏差越大，输出的控制作用越强。化，偏差越大，输出的控制作用越强。q增大增大KP ，会使系统的稳定性和动态性能变差，会使系统的稳定性和动态性能变差，但可相应地减小余差，提高静态精度。但可相应地减小余差，提高静态精度。q控制结果控制结果存在静差存在静差。因为，如果被调量偏差为零，。因为，如果被调量偏差为零，调节器的输出也就为零调节器的输出也就为零 y = KP e以偏差存在为前提条件，不能做到无静差调节。以偏差存在为前提条件，不能做到无静差调节。peba=eabp= abhQ1Q2eph1abhQ1Q2eph2ababKP=ee SGSAf)()()

11、(SGSGSGfi=由由PI和和PD两个运算电路串联而成，两个运算电路串联而成，各信号电各信号电压都是以压都是以VB=10V为基准起算的。为基准起算的。 PIPD 1、 PD电路分析电路分析 PD电路电路以以A2为核心组成。微分作用可选择用与为核心组成。微分作用可选择用与不用。开关不用。开关S8打向打向“断断”时，构成时，构成 P电路；开关电路；开关S8打向打向“通通”时，构成时，构成 PD电路。电路。IDo11V ( )V( )I ( )dDsss Rn=o1o1o11( )( )1( )V (s)11DdDDDDVsVsC snnIsnR C sRC s=qPD传递函数传递函数V ( )

12、s=DDo11nR C s1V (s)n1sDDR C得得021( )( )VsVs=O202O1V (s)11W ( )V (s)11ndDDdDDT snR C ssTnR C sns=式中：式中： DDdCnRT = =微分时间常数微分时间常数ID又因又因 得得 实际微分因子实际微分因子q 阶跃响应阶跃响应 n0201V ( )1(1)V ( )DtTtnetn=当当V01为阶跃信号时，为阶跃信号时，V02的的阶跃响应为阶跃响应为V02TD/nV01/n63%t 可见，此电可见，此电路的微分是实际路的微分是实际的微分。的微分。 当当 S8 置于置于“断断”时，微分被切除，时，微分被切除，

13、A2只作比只作比例运算。有例运算。有1211OOVVn=21OOVVn=这时微分电容被开关这时微分电容被开关S8接在接在9.1K分压电阻两端，分压电阻两端，使使CD右端始终跟随右端始终跟随电压电压V01/n。当开关。当开关S8切换到切换到“通通”时时，保证无扰动切换。，保证无扰动切换。 2、PI电路分析电路分析PI电路以电路以A3为核心组成，为核心组成，开关开关S3为积分时间倍乘开关。为积分时间倍乘开关。当当S3打向打向1档时，档时，1K电阻被悬空，不起分压作用；电阻被悬空，不起分压作用；当当S3打向打向10档时，档时，1K电阻接到基准线，静态电阻接到基准线，静态V02被被分压输入。分压输入。

14、由于由于10F电容电容积分需要较大电流，积分需要较大电流，在在A3输出端加一功放输出端加一功放三极管。三极管。)()(1)(322sVsCRsVmsVsCOMIOOI = = 030302( )W ( )( )VssVs=)1(sCmRCCMIMI = =)11(sCmRCCIIMI = =则则qPI传递函数传递函数运放运放负输入端节点电流方程（负输入端节点电流方程（S3置于置于10档）：档）：传函为传函为设设:Ti = mRICI 积分时间常数积分时间常数S3打向打向10档时：档时： m=10S3打向打向1档时：档时： m=1 030302( )W ( )( )VssVs=)11(sCmRC

15、CIIMI = =031W (s)(1)TIMICCs= q 阶跃响应阶跃响应 当当V02为阶跃信号时，为阶跃信号时，V03的的阶跃响应为阶跃响应为0302tV (t)(1)VTIMICC= tV03（C I /CM）V02-V03t理想运放时理想运放时实际运放时实际运放时3.3 PID调节器的线路实例调节器的线路实例输入电路、给定电路、输入电路、给定电路、PID运算电路、自动与手动（硬手动和运算电路、自动与手动（硬手动和软手动）切换软手动）切换电路、输出电路及指示电路。电路、输出电路及指示电路。 输入电路PD电路PI电路输出电路测量外给内给定电路给定值指示输出指示软手动电路硬手动电路测量值指

16、示内给S6S1MHADDZ-型调节器结构方框图型调节器结构方框图1-双针垂直指示器双针垂直指示器2-外给定指示灯外给定指示灯3-内给定设定轮内给定设定轮4-自动自动软手动软手动硬手动硬手动 切换开关切换开关5-硬手动操作杆硬手动操作杆6-输出指示器输出指示器7-软手动操作板键软手动操作板键DDZ- 型控制器的组成型控制器的组成全刻度指示调节器的线路实例全刻度指示调节器的线路实例输入电路的首要任务是求偏差输入电路的首要任务是求偏差 e ： V01 = k ( V给定给定 V测量测量 ) 3. 3.1输入电路输入电路差动输入差动输入+电平移动电平移动运放输入节点运放输入节点电流和为零电流和为零RV

17、VVRVVRVVVOBCMCMi = = )21()(121RVVRVVVRVVBCMSCM = = )(21可列出两输入节点的电流方程：可列出两输入节点的电流方程：120111()32iCMCMBVVVVVV=)(3121BCMCMSVVVVV = = 而而 V+V- 则则 V01 = 2（Vi VS） 得得采用差动输入电路，输入阻抗很高，不从信号采用差动输入电路，输入阻抗很高，不从信号Vi、VS取用电流，使取用电流，使15V的测量信号不受衰减，的测量信号不受衰减，（2） 求偏差求偏差 Vi VS，进行偏差运算。进行偏差运算。（3）将偏差放大将偏差放大 为了提高调节器对偏差的灵敏度，对其后的

18、运为了提高调节器对偏差的灵敏度，对其后的运算有利，这里先将偏差放大两倍。算有利，这里先将偏差放大两倍。 电路的特点电路的特点（1）输入阻抗高输入阻抗高（4） 消除传输线上压降的影响消除传输线上压降的影响 DDZ-采用共用电源，在采用共用电源，在Vi的传输线上可能的传输线上可能包括其它仪表的电流，导线电阻虽不大而其压降有包括其它仪表的电流，导线电阻虽不大而其压降有时不可忽略。时不可忽略。 差动输入可以消除差动输入可以消除导线电阻的影响。导线电阻的影响。（5） 进行电平移动进行电平移动 Vi、VS都是以地为基准的电压信号，而运放都是以地为基准的电压信号，而运放IC器件器件+24VDC供电时，其供电

19、时，其正常正常输入、输出输入、输出信号电压范信号电压范围应在围应在219V。为使运算信号符合要求，必须将基。为使运算信号符合要求，必须将基准电压从准电压从0V抬高到抬高到VB =10V ，即进行电平移动。，即进行电平移动。 因为因为 Vs = 15V， VCM1 = VCM2 = 01V 121()0.33 2.33V3SCMCMBVVVVVV=则则显然，显然，IC不能正常放大。不能正常放大。如果如果 VB = 0VB = 10V时，时， V+ = V- = 3.75.7V 保证了保证了IC共摸共摸电压在允许范围之电压在允许范围之内，能正常放大。内，能正常放大。V+V-而且而且 VB = 0时

20、，时，VO1 = -2（Vi-VS）= -8+8V也不符合后面也不符合后面PID电路电路IC的范围要求。的范围要求。VB = 10时：时：VO1= -2（Vi-VS ） = 218V 使后面使后面PID电路的电路的IC工作于允许电压范围之内。工作于允许电压范围之内。3.3.2 输出电路输出电路其任务是将其任务是将PID电路输出电压电路输出电压VO3 =15V变换为变换为420mA的电流输出，并将基准电平移至的电流输出，并将基准电平移至0V。在在A4后面用后面用VT1、VT2组成复合管，进行电流放大，组成复合管，进行电流放大，同时以强烈的电流负反馈来保证良好的恒流特性。同时以强烈的电流负反馈来保

21、证良好的恒流特性。电量转换电量转换+电平移动电平移动取：取： R3 = R4=10K，R1 = R2 = 4R3 A4输入节点电流和为输入节点电流和为0)244(51=BVV)4(513fOBVVVV=34124OfVV = =由由V+V-得得 q 电量转换电量转换fOORVI43= =则则BfOOIIII = =而而0301 54 204462.5fVImAR=若取若取 R1 = 4（R3+ Rf）= 40.25K时，时，可以精确获得关系：可以精确获得关系：fOfRIV24=由于由于3.3.3 手动操作电路及无扰切换手动操作电路及无扰切换通过切换开关通过切换开关S1可以选择自动调节可以选择自

22、动调节“A”、软手动、软手动操作操作“M”、硬手动操作、硬手动操作“H”三种控制方式。三种控制方式。 切换要求：平滑无扰动切换要求：平滑无扰动手动特点：手动特点：（1）软手动软手动：输出电流与手动输入电压呈：输出电流与手动输入电压呈积分积分关系；关系；（2）硬手动硬手动：输出电流与手动输入电压呈输出电流与手动输入电压呈比例比例关系；关系； AM无冲击无冲击1. A、M间的切换间的切换S1从从A切换到切换到M时时：断开断开A3的输入的输入CM无放电回路无放电回路VO3保持不变保持不变S42闭合闭合-VM接入接入按按TI =100s的时间积分的时间积分 S41闭合闭合-VM接入接入按按TI =6s

23、的时间积分的时间积分同理，同理，S43（或（或S44）闭合闭合+VM接入接入反向积分反向积分 用这种手用这种手动操作来改变动操作来改变调节器输出，调节器输出，信号变化比较信号变化比较缓和，称为缓和，称为 “软手动软手动”。2A、H间的切换间的切换当切换开关当切换开关S1由自动位置由自动位置A，切向硬手动切向硬手动 H 时，放大器时，放大器A3接成具有惯性的比例电路。接成具有惯性的比例电路。 由于由于CM充充电迅速，电迅速，A3的输出近似的输出近似为比例电路。为比例电路。 )()1()(3sVsCRRsVOMFHH = =3( )1( )1OFHHFMVsRVsRR C s= v 传递函数传递函

24、数时间常数时间常数 T = RFCM =301031010-6 = 0.3s可见，可见，VH 改变时，改变时，VO3很快达到新的稳态值。很快达到新的稳态值。vAH前，须先调前，须先调RPH与当时的与当时的VO3一致，才能一致，才能做到无扰动切换。做到无扰动切换。 MH也同样。也同样。3M、HA间的切换间的切换 S1由由A切向切向M或或H时，联动开关同时将积分电容时，联动开关同时将积分电容CI接接VB，使，使VCI始终等于始终等于V02。当。当S1再由再由H、M切回切回A时，由于电压没有突变，切换也是无扰动的。时，由于电压没有突变，切换也是无扰动的。自动（自动（A）软手动（软手动（M） 无扰无扰

25、 无扰无扰硬手动（硬手动（H）无扰无扰需平衡需平衡才无扰才无扰总结：总结：3. 3.4 测量及给定指示电路（测量及给定指示电路（电压到电流转换电压到电流转换） 用动圈表头来指示测量值和给定值。用动圈表头来指示测量值和给定值。S5切换到切换到“标定标定”时，可进行示值标定。时，可进行示值标定。 流过动圈表头的电流为流过动圈表头的电流为OiOOORVRVI= = DDZ-型是模拟仪表的典型代表。实际电路中还型是模拟仪表的典型代表。实际电路中还有电源、补偿、滤波、保护、调整等辅助环节。有电源、补偿、滤波、保护、调整等辅助环节。3.4 PID数字控制算法数字控制算法数字仪表：用微处理器及数字电路代替模

26、拟数字仪表：用微处理器及数字电路代替模拟电路电路特点：功能丰富、灵活；自诊断功能；数据特点：功能丰富、灵活；自诊断功能；数据通信功能；尺寸、功耗、价格优势通信功能；尺寸、功耗、价格优势基本概念：离散、采样、数字信号、模拟信基本概念：离散、采样、数字信号、模拟信号、号、A/D、D/A离散离散PID算式算式 （位置式）（位置式）oe（k）：第）：第k次采样所获得的偏差信号次采样所获得的偏差信号 oe（k） -e（k-1）：）： 本次和上次测量值偏差的差本次和上次测量值偏差的差连续型：连续型： )()(1)()(0dttdeTdtteTteKtuDtIP=) 1()()(1)()(1TkekeTTi

27、eTkeKkuDkiiIP=离散离散PID算式算式 （增量增量式）式）)2() 1(2)()(1) 1()() 1()()(TkekekeTTkeTkekeKkukukuDIp=优点：计算量小，切换冲击小，误动作影响小，优点：计算量小，切换冲击小，误动作影响小，故障时保持输出故障时保持输出缺点；积分截断效应大，有静差缺点；积分截断效应大，有静差适用范围：适用范围：位置式离散位置式离散PID精度要求高，精度要求高，SCR为执行器为执行器增量式离散增量式离散PID步进电机或电动阀为执行器步进电机或电动阀为执行器改进的改进的PID控制算法控制算法 o积分饱和积分饱和 n在启动阶段或具有设定值大幅度变

28、化的时刻，在在启动阶段或具有设定值大幅度变化的时刻，在短时间内将存在很大的偏差，运算式中的积分项短时间内将存在很大的偏差，运算式中的积分项取值很大；取值很大；n在消除偏差过程中，必然导致系统出现较大的超在消除偏差过程中，必然导致系统出现较大的超调及长时间的振荡，而且会产生严重的积分饱和调及长时间的振荡，而且会产生严重的积分饱和现象，甚至损坏设备。现象，甚至损坏设备。 积分分离的积分分离的PID算法算法oN逻辑判断系数逻辑判断系数 nN= 0 E（k）M ；nN= 1 E（k）M 。oM预先设定的门限值。预先设定的门限值。 )2() 1(2)()() 1()()(TkekekeTTkeTNkek

29、eKkuDIp=带有死区的带有死区的PID控制控制 o只要测量值与给定值的差值在死区范围内，调节只要测量值与给定值的差值在死区范围内，调节器输出无变化。器输出无变化。 nu（k）= 0 当当 调节器输出不变调节器输出不变n u（k）= u（k）当当 调节器输出变化调节器输出变化 )(ke)(ke变形的变形的PID控制算法控制算法 o微分先行微分先行PIDo比例先行比例先行PIDo带可变型设定值滤波器带可变型设定值滤波器SVF的的PID目的：改善控制品质目的：改善控制品质微分先行的微分先行的PID算法（算法（PI-D ）o问题：微分冲击。在给定值变化频繁的情况问题：微分冲击。在给定值变化频繁的情

30、况下，下，PID中的中的D作用会使调节器输出产生剧作用会使调节器输出产生剧烈跳变。烈跳变。o措施：措施：D作用由对偏差改为对测量值，不对作用由对偏差改为对测量值，不对设定值作用。设定值作用。 PI-D算式：算式：DPI11Y( )(+1)E( )T sV (s)PTsss=这种算法与基本这种算法与基本PID算法的差别如下：算法的差别如下： )11( STi 可将图（可将图（b）等效变等效变换为图换为图（c）。）。 比较图（比较图（a）与）与图图（c），可见），可见PI-D算法，算法，相当于在相当于在PID的给定值的给定值通道中，通道中，增加了一个一增加了一个一阶惯性滤波器阶惯性滤波器，从而给，

31、从而给定值快速变化时，对输定值快速变化时，对输出的出的冲击大为缓和冲击大为缓和。 STd11)11( STio问题：比例冲击。在给定值变化频繁的情况问题：比例冲击。在给定值变化频繁的情况下，下，PID中的中的P作用也会使调节器输出产生作用也会使调节器输出产生剧烈跳变。剧烈跳变。o措施：措施：P、D作用由对偏差改为对测量值，作用由对偏差改为对测量值，不对设定值作用。不对设定值作用。 比例先行的比例先行的PID算法（算法（I-PD）DI11Y( )( )(1)( )PsE sT s VsP T s=比例微分先行比例微分先行微分先行微分先行)11( STi可将图（可将图（b）等效等效变换为图变换为图

32、（c）。）。比较图（比较图（a）与）与图图（c），可见），可见I-PD算法，算法，相当于在相当于在PID的给定值的给定值通道中，增加了通道中，增加了二阶二阶惯性滤波器惯性滤波器，从而给，从而给定值快速变化时，对定值快速变化时，对输出的输出的冲击更为缓和冲击更为缓和。 图（图（b）图（图（a）图（图（c）STi11STd11 特点：设定值滤波环节可调整，综合了比例先行特点：设定值滤波环节可调整，综合了比例先行和微分先行。和微分先行。 带可变型设定值滤波器带可变型设定值滤波器SVF的的PIDSVFSVF算法在设定值通道中设置了一个二阶滤波器：算法在设定值通道中设置了一个二阶滤波器：sTsTsTsT

33、ddii 1111 式中：式中：、为调节器设定值通道整定参数，为调节器设定值通道整定参数，、 = 0 1 = 0 ， = 0 时，为比例微分先行时，为比例微分先行PID = 1 ， = 0 时，为微分先行时，为微分先行PID当当、 在在 0 1间任意取值时间任意取值时,可得到由可得到由PI-D 到到I-PD连续变化的响应变化，因而有可能实现二连续变化的响应变化，因而有可能实现二维的最佳整定。维的最佳整定。 混合过程混合过程PID算法算法o控制目标：各成分在输出总量中所占比例。控制目标：各成分在输出总量中所占比例。 o问题：以流量为被控量，则基本问题：以流量为被控量，则基本PID调节器调节器不能

34、满足各成分所占比例的要求。不能满足各成分所占比例的要求。o措施：在基本措施：在基本PID基础上，使瞬时流量的正基础上，使瞬时流量的正负偏差积分为零，补偿成分的含量（或比例）负偏差积分为零，补偿成分的含量（或比例）损失。损失。 对偏差先作积分，再对偏差先作积分，再PID，偏差积分到零之前，偏差积分到零之前，调节器将不断动作。调节器将不断动作。)()11 ()(SESTSTSKSYDIP=3.4可编程逻辑控制器（可编程逻辑控制器（PLC）简介）简介 o可编程逻辑控制器（可编程逻辑控制器（programmable logic controller：PLC）是一种数字式的）是一种数字式的电子装置，早期

35、专用于顺序逻辑和程序控制。电子装置，早期专用于顺序逻辑和程序控制。o使用可编程序的存储器来存储指令，实现逻使用可编程序的存储器来存储指令，实现逻辑运算、顺序控制、计数、计时和算术运算辑运算、顺序控制、计数、计时和算术运算等功能，用来对各种机械或生产过程进行控等功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。制。 PLC特点特点o高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力；高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力；o结构紧凑；结构紧凑；o速度快；速度快；o功能强；功能强；o灵活通用；灵活通用；o编程容易；编程容易；o维护方便。维护方便。 可编程逻辑控制器简称可编程逻辑控制器简称PLC，是基于微机技术，是基于微机技术进

36、行进行开关顺序控制开关顺序控制。随着功能的扩大，现在它除了。随着功能的扩大，现在它除了可用于开关量逻辑控制外，有的可用于开关量逻辑控制外，有的PLC还还配有配有PID模模块，集连续控制和逻辑控制于一身。块，集连续控制和逻辑控制于一身。可编程序控制器与过去的继电器控制系统相比，可编程序控制器与过去的继电器控制系统相比，它的它的最大特点是在于可编程序最大特点是在于可编程序，可通过改变软件来，可通过改变软件来改变控制方式和逻辑规律。改变控制方式和逻辑规律。PLC发展发展o采用高性能的处理器，在保证快速完成顺序采用高性能的处理器，在保证快速完成顺序逻辑运算的前提下，普遍增加：逻辑运算的前提下，普遍增加

37、：n回路调节功能回路调节功能n代数运算功能代数运算功能n高速通讯网络高速通讯网络 o当今的当今的PLC已成为一个集逻辑控制、调节控已成为一个集逻辑控制、调节控制、网络通讯和图形监视于一体的综合自动制、网络通讯和图形监视于一体的综合自动化系统。化系统。 常用常用PLCo西门子（西门子（Siemens）S7-200/300/400、S5系列；系列；o欧姆龙（欧姆龙（Omron）CS1、C200H、CPM系系列；列；o三菱三菱FX系列；系列；oGE Fanuc系列等。系列等。3.5 先进过程控制策略先进过程控制策略 o目前配置在过程控制计算机中的先进控制策略及相目前配置在过程控制计算机中的先进控制策略及相应软件主要有：应软件主要有：n多变量预测控制多变量预测控制n自适应控制（包括自适应自适应控制（包括自适应PID控制）控制）n模糊控制及故障诊断模糊控制及故障诊断n神经元网络等。神经元网络等。o采用先进控制可以克服由于系统本身的时变性、非采用先进控制可以克服由于系统本身的时变性、非线性和外扰的随机性等带来的问题。线性和外扰的随机性等带来的问题。 多变量模型预测控制多变量模型预测控制 o80年代初逐渐发