第五章常规过程控制策略

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1、2021/9/4赵小强过程控制系统兰州理工大学电信学院*2掌握PLC的基本工作原理和特点掌握PID控制的基本工作原理和特点第5章常规过程控制策略兰州理工大学电信学院了解PID参数整定了解PID控制器的控制规律*3兰州理工大学电信学院可编程序控制器(PLC)系统5.1第5章常规过程控制策略5.1.1可编程序控制器概述PLC(ProgrammableLogicController)是由早期继电器逻辑控制系统与微机计算机技术相结合而发展起来的，它是以微处理器为主的一种工业控制仪表，它融计算机技术、控制

2、技术和通信技术于一体，集顺序控制、过程控制和数据处理于一身，可靠性高、功能强大、控制灵活、操作维护简单。随着科学技术的进步，已经从传统的继电器控制、数字逻辑控制发展到了今天的计算机控制。*4第5章常规过程控制策略5.1.2PLC的基本结构可编程序控制器的具体结构各不相同，但其基本结构一般都由中央处理单元、输入／输出单元、电源及其他外部设备构成如下图：兰州理工大学电信学院*5第5章常规过程控制策略(1)中央处理单元中央处理单元是PLC控制系统的核心，负责指挥、协调整个PLC的工作。它包括微处理器(

3、CPU)和ROM、RAM存储器。微处理器可以采用通用的8位、16位CPU芯片或单片机，也可采用专用的芯片。它通过总线读取指令和数据，根据指令进行运算及数据处理、输出。兰州理工大学电信学院*6ROM存储器里的内容相当于PLC的操作系统，它包括对PLC的监控、故障检测、系统管理、用户程序翻译、子程序及其调用等多项功能。RAM存储器包括用户程序存储器及功能存储器，前者用于存储用户程序，后者可作为PLC的内部器件，如输入／输出继电器、内部继电器、移位继电器、数据寄存器、定时器、计数器等。第5章常规过程控

4、制策略兰州理工大学电信学院*7(2)输入/输出在输入／输出端子的配线上，通常是若干个输入／输出端子共用一个公共端子，公共端子之间在电气上绝缘，这称为汇点方式。若输入／输出设备需独立电源或对干扰较敏感，也可采用各回路间相互独立的隔离方式。PLC一般都提供了这两种配线方式。第5章常规过程控制策略兰州理工大学电信学院*8(3)电源PLC的电源用来将交流电转换成中央处理单元工作所需的低压直流电，它也需要较好的性能及稳定性，以免影响PLC的工作。目前大多采用开关式稳压电源。(4)外部设备中央处理单元、输入

5、／输出单元和电源是PLC工作必不可少的三部分。另外，PLC还配有多种接口，以便进行扩展和连接一些外部设备，如编程器、打印机、磁带机、磁盘驱动器、计算机等。第5章常规过程控制策略兰州理工大学电信学院*95.1.3PLC的工作原理继电器控制系统的一个特点是并行控制，所有继电器的动作在时间上完全并行。而PLC采用的是“循环扫描，顺序执行”的工作方式，一个循环的工作过程通常包括以下几个部分。(1)自诊断每次循环PLC都要通过监控程序对整个PLC进行故障检测并复位监控定时器。监控定时器是一个预置时间的定时

6、器，用来在程序进入死循环后终止程序运行。第5章常规过程控制策略兰州理工大学电信学院*10(2)输入刷新PLC有个专门的存储区域叫“输人状态区”，每次循环都要将输人端口的状态写入该处，用户程序运行时所需的输人数据都从这里读取，一般不直接读取输人端口。(3)用户程序执行CPU从存储器中将用户程序逐条读出，顺序执行每条程序。第5章常规过程控制策略兰州理工大学电信学院*11“状态区”是PLC控制中的一个重要概念。输入状态区的使用保证了在一个扫描周期内输入点的状态对整个用户程序是一致的，不会引起混乱。采用

7、输出状态区则保证了对输出的同时更新。PLC控制系统实际上是一个数字采样控制系统，只要循环扫描周期足够小，输入／输出刷新频率足够高，就可以满足大多数工业设备对实时性、并行性的要求。第5章常规过程控制策略兰州理工大学电信学院*125.1.4PLC的基本技术指标PLC基本技术指标可分为硬件指标与软件指标两大类，详细划分可包括环境、抗干扰性、I／O特性、元件特性、程序容量、运行速度等许多项指标。PLC的分类也是根据这些技术指标来划分。一般来说，主要的基本技术指标有以下几个方面:(1)CPU类型CPU是P

8、LC的核心部件，决定着整个PLC系统的工作能力。CPU的数量及字长是主要的技术指标。第5章常规过程控制策略兰州理工大学电信学院*13(2)存储器容量内存的容量影响着用户程序的规模，从而对被控对象的复杂性有所限制。一般小型PLC的内存容量在2k以下，中型PLC的内存容量在2k一8k之间，大型PLC的内存容量在8k以上。(3)I／O点数这是指PLC外部输入／输出的端子数，它是PLC选型中的一项重要技术指标。一般小型PLC的I／O点数小于128，中型PLC的I／O点数为128～512，大型PLC的I／