PLC在模拟量闭环控制中的应用课件

PLC在模擬量閉環控制中的應用

10.1模擬量閉環控制的基本概念1、模擬量單閉環控制系統的組成PLC模擬量閉環控制系統方框圖

例如在加熱爐溫度閉環控制系統中，用熱電偶檢測爐溫，溫度變送器將熱電偶輸出的微弱電壓信號轉換為標準量程的電流或電壓，然後送給模擬量輸入模組，經A/D轉換後得到與溫度成比例的數字量，CPU將它與溫度設定值比較，並按某種控制規律（例如PID控制演算法）對誤差進行運算，將運算結果（數字量）送給模擬量輸出模組，經D/A轉換後變為電流信號或電壓信號，用來控制電動調節閥的開度，通過它控制加熱用的天然氣的流量，實現對溫度的閉環控制。為系統的輸出量，即被控量，例如加熱爐中的溫度。天然氣壓力的波動、工件進入加熱爐，這些因素稱為擾動量，它們會破壞爐溫的穩定。閉環控制可以有效地抑制閉環中各種擾動的影響，使被控量趨近於給定值。2複雜控制系統的結構

（1）級聯控制級聯控制又稱串級控制，兩個控制器串行連接，第一個控制器（主控制器）的輸出SP2是伺服控制器的設定值

主控制器的給定值為SP1，回饋值為PV1，它調整SP2，以便盡可能快地使過程變數PV1在沒有超調的情況下達到設定值。以電動調節閥為執行機構的控制系統就是一個級聯控制系統。電動調節閥有一個位置隨動系統，圖10-2中的PV2是閥門的開度，即閥芯的位置。通過輔助回路的調節作用，閥門的開度與主控制器的輸出量SP2成正比。級聯控制器

（2）混合控制器混合控制器總的設定值SP按一定的比例分配給各控制組件，各混合係數之和應為1，例如圖4-11中的FAC1+FAC2+…+FAC4=1。圖10-3混合控制器（3）單閉環比例控制器對於某些控制系統來說，控制兩個過程變數之間的比例比控制它們的絕對數值更重要，例如控制兩臺需要同步的設備的速度，可以使用圖10-4中的單閉環比例控制器。圖10-4單閉環比例控制器（4）多閉環比例控制器多閉環比例控制器使兩個過程變數PV1和PV2之比保持為常數。為此用第1個控制閉環的過程量PV1來計算第2個控制閉環的設定值。在過程變數PV1動態變化的過程中也能保證PV1與PV2之間保持設定的比例。如圖10-5所示。圖10-5多閉環比例控制器3數字PID控制器PID控制器是應用最廣的閉環控制器，有人估計現在有90%以上的閉環控制採用PID控制器。這是因為PID控制器具有不需要被控對象的數學模型、結構簡單容易實現、有較強的靈活性和實用性、使用方便等特點。

在S7-300/400中可以通過使用閉環控制模組、使用閉環控制專用的系統功能塊和使用閉環控制軟體包等三種方式來實現數字式模擬量閉環控制。在不改變現有設備組成的情況下，我們選擇了使用閉環控制專用的系統功能塊的方法來實現閉環控制。使用連續PID控制器SFB41、脈衝發生器SFB43、步近PI控制器SFB42等系統功能塊實現閉環控制。

10.2SFB41及其應用

SFB41使用舉例某水箱裏的水以變化的速度從水箱的出水口流出，為了保持一定的水位，需要有一個水泵以不同的速度通過水箱的進水管向水箱供水。假設供水系統的設定值為滿水位的75%，調節量為水位。過程變數是來自水位表的單極性模擬量，用來控制水泵速度。這個模擬量的範圍為0.0～1.0，解析度為1/32000。由於水泵的機械慣性比較大，故系統決定採用PI控制，初步確定的控制參數為：比例增益0.25，採樣週期=0.2s，積分時間=20分鐘。第一步先建立專案，在S7-300中，可以在OB35中編寫SFB41的控制程式，先根據事先定好的採樣週期設置OB35的執行週期（如圖10-8所示）。圖10-8改變OB35的迴圈週期

在程式中添加OB35、OB100並添加作為SFB41背景數據塊的DB1，為了方便編程，在符號表編輯器中將DB1命名為DI_CONT_C（如圖10-9），打開DB1將其中的“CYCLE”參數更改為T#200MS，“TI”參數更改為T#20M，如圖10-10所示。圖10-9符號表圖10-10設置採樣週期及積分時間在OB100中進行初始化，如圖10-11所示。

圖10-11初始化程式OB35中調用SFB41進行控制，如圖10-12