plc模拟量控制程序设计概述

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1、第四章模拟量控制程序设计模拟量是指一些连续变化的物理量，如电压、电流、温度、压力、速度、流量等。在现实世界中，特别是在连续型的生产，如化工生产过程中，常见到模拟量，并要求能对其进行控制。PLC是由继电控制电路引进微处理器技术后，发展而来的，可非常方便及可靠地用于开关量的控制。然而，由于模拟量可转换成数字量，数字量实质也就是开关量，故经转换后的模拟量，PLC也完全可以非常方便及非常可靠地进行处理。这里，关键是要有相应的装置。这个装置就是这里讲的特殊单元，有的称模入、模出单元。由这些单元先对信号作预处理，然后送PLC进行再处

2、理。PLC处理后，又由这些单元作后处理。靠这些单元在控制对象与PLC之间架起桥梁，即可实现PLC对具有模拟量对象的控制。本章重点讨论PLC怎样进行“再处理“，但对“预处理“与”后处理”也作适当说明。由于生产过程常有模拟量，故模拟量控制有时也称过程控制。4．1概述关键词：模拟量、过程控制、调节量、控制量、扰动量、开环、闭环、单回路、多回路、自动调节、隋动控制、程序控制、最优控制系统，自适应控制、时域指标、频域时域、频域指标、串级控制、前馈控制、比值控制、均匀控制、分程控制、多冲量控制。4．1．1PLC模拟量控制过程上一章已

3、提到，控制是指，为使系统的状态与行为产生所希望的变化，而加给系统的作用。如果描述更完整一点则是，基于信息采集和处理，使系统的状态与行为产生所希望的变化，而施加给系统的作用。这里加进了“基于信息采集和处理”是重要的。信息又有哪些呢？对于模拟量控制系统有三个：一为被调节量，也称调节量，是反映被控系统的状态、行为、性能或功能的信息；另一为控制量，也称控制，是经PLC处理后、产生控制作用的信息；此外，还有干扰量。它与控制相反，总是使系统的状态与行为产生所不希望的变化。干扰信息有时不好检测，而如采用闭环控制也可不需检测它。在物质世

4、界中，可以进行人工控制的系统，称为可控系统。我们要讨论的系统当然都是可控系统。可控系统总是由控制部分和受控对象组成。如果受控对象有模拟量，则是本章要讨论的模拟量控制。它是工业、农业、交通运输等行业中最常见的控制之一。模拟量是连续量，多数是非电量。而PLC只能处理数字量、电量。为此，一般讲：要有传感器，以把模拟量转换成电量，如果这电量不是标准的，还需要有变送器、以把电量变换为标准的电信号，如4到20毫安、1到5伏、0到10伏等等；要有模入单元（模块），以把这些标准的电信号变换成数字信号；要有模出模块，以把PLC处理后的数字

5、量变换成模拟量；要有执行器，根据模拟量的大小执行相应的模拟动作。当然，如同处理逻辑量一样，PLC的CPU、内存、相应的程序等也是必需的。只是这里多了以上提到的信号的采集、转换、变换及执行等环节。所以，一个完整的模拟量PLC控制，一般讲，其过程是：用传感器采集信息，并把它变换成标准电信号，进而送到模入模块；模入模块把标准电信号转换成CPU可处理的数字信息；CPU按要求对此信息进行处理，并产生相应的控制信息送模出模块；模出模块得到控制信息后，经变换，再以标准信号的形式传给执行器；执行器对此信号进行放大和变换，产生控制作用，施

6、加到受控对象上。图4-1-1-1示出以上介绍的模拟量控制过程。图4-1-1-1要弄清的是，这里“基于信息采集和处理”的信息，可能是调节量，也可能是干绕量。如为调节量，则要用反馈控制。它是一种模拟量最基本的控制方式。它依据系统的实际输出与预期输出间的偏差来进行控制，以期逐步缩小这一偏差，或使这个偏差按某一要求变化。至于产生偏差的原因，它是不理睬的。图4-1-1-2示的就是反馈控制的原理图。图4-1-1-2如图示，这里的传感器不断地监测被控对象的调节量，接着把它送给模入单元。PLC程序把模入单元送来的反馈值与系统预定的设定值

7、进行比较，进而产生控制量。这控制量再经摸出单元、执行器作用到被控对象上，其目的是尽快地缩小这个差值。可知，这里的信息流是闭合的，所以反馈控制又称闭环控制。如信息为干扰量，也可用前馈控制。它是另一种控制方式。它基于扰动补偿原理，依扰动的情况作相应控制。图4-1-1-3为它的工作原理图。图4-1-1-3从图知，它的传感器监测的是扰动量。PLC程序依扰动量、控制量与调节量间的关系产生相应的控制量，进而再通过摸出单元、执行器作用到被控对象上，其目的是在干扰量作用于系统的同时，这个控制量也作用于该系统，以补偿干扰对系统的不利影响。

8、可知，这里的信息流是开路的，所以前馈控制又称开环控制。开环控制使系统在偏差即将发生之前就注意纠正偏差，这是它的优点。但要弄清有多少扰动量，以及它与控制量与调节量间的关系，即输出随扰动变化的规律是不易的。这也是它用得不多的原因。以上讨论的是完整的模拟量控制过程，是较复杂的。既有模入（AI），又有模拟出（AO）。有时，为