PLC教程理论篇之PLC用于过程控制三.doc

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1、PLC教程理论篇之PLC用于过程控制三一、控制目的一是，使系统的某个量保持恒值，即，要求可控系统在受到扰动时，其调节量仍能保持在设定值附近，基本上不变。这种控制称为镇定控制，或称自动调节。二是，使系统的状态按预先给定的方式随时间，或按预定的程序变化，这种控制称为程序控制。三是，使系统的状态按外来信号的变化而变化，这种控制称为随动控制。随动控制在实施控制以前不知道控制程序所需要的全部信息，但可以在控制系统运行期间获得这些必要的信息。四是，使控制系统在满足一组约束条件下，目标函数值取极大值或极小值，即使系统的

2、某一参数达到最优值，这种控制称为最优控制。五是，使系统适应内外环境的变化，始终处于最有利的状态下运行，这种控制称为自适应控制。适应控制往往需要一个学习和记忆的过程，通常采用搜索法来选择系统最有利的运行状态。六是，使系统在对抗中取胜。在军事、经济、生态等系统中存在着竞争现象。这种系统往往出现两个受控部分的交互作用。在实施控制时要考虑对方的反作用。因而控制策略由两部分组成：①要对竞争中出现的情况迅速作出反应。②采用最优策略使系统在对方施加最不利的影响时也能处于尽可能好的地位。虽然以上介绍了模拟量控制的六种目的

3、，但最基本的、最常用的只是自动调节。在自动调节的基础上，如设定值是随时间按要求变化的，则变为程序控制系统；如设定值是本系统外的物理量随机确定的，则变为随动控制系统；如这些系统的控制规律、或控制参数可变的，并追求在满足一组约束条件下，目标函数值取极大值或极小值，则可能变为最优控制系统，或自适应控制。由于PLC是基于计算机技术的控制器，有很强的数字处理与逻辑处理功能，所以，只要有合适的算法，一般讲以上讲的多数控制总是可以实现的。只是算法设计得有相应的自控知识，所以，模拟量控制程序设计，与其说是取决于设计者对P

4、LC的了解，不如说是取决于设计者对自控知识的掌握；它的难点，似乎不在于PLC程序本身，而在于要很好地运用好有关自控知识。二、控制方法一是，单回路反馈控制。它只有一个控制回路，是闭环的。具体有：ON/OFF控制，最简单。其办法是，把检测到的模拟量的实际值与设定值进行比较，当实际值超过时定值到某界限时，其执行回路ON（或OFF）；而低过某界限时，执行回路OFF（或ON）。也可检测及处理实际值与设定值的偏差，并根据此调节控制输出ON与OFF的时间比例，以实现控制。这种控制，仅输入须用模拟量，而输出则用开关量。P

5、（比例）I（积分）D（微分）控制，它由传感器、模拟量输入单元、PLC程序、模拟量输出单元（或逻辑量输出点）及执行器组成。它对偏差作PID运算，然后产生控制输出。当然，也可只有P，或PI的控制。视系统的要求而定。PID运算可用PLC的数学运算指令实现。也可直接用PID指令，或调用PID函数块实现。也可使用PID控制的硬件单元（模块）实现。其它控制，如模糊控制，它的输出按其与输入对应的模糊关系确定。OMRON、西门子就有模糊控制单元，可用以实现这种控制。二是，串级控制。它有主辅两个控制回路，主回路与辅回路，它

6、的主回路的设定值按要求给定，其输出不用以推动执行器，而用作辅调节器设定值。辅调节器的输出才用以推动执行器。串级控制多了辅回路，可使所控制的参数免受或少受一些其它干扰，从而提高系统的控制品质。三是，前馈控制：它是按扰动进行的开环控制。如果弄清物料流量对温度的影响规律，可作到系统的误差为零。当然，前馈与反馈控制也可结合起来进行，以得到更高系统的控制品质。四是，比值控制：在生产中，有时要求若干变量间保持一定的比例关系，如煤气加热炉，就要求煤气与空气要有合适的比例，即空燃比。比例调节器就是要保证在煤气变化的同时，

7、空气也要有相应的变化。比值控制有开环、闭环及多变量比值等。五是、其他控制：其他常用的控制方法还有均匀控制、分程控制、多冲量控制等。均匀控制用于连续生产的过程中。目的是保证，前后设备间的物料流动能得以平衡，以达到均匀生产的目的。分程控制用于有不同工况的生产过程。可作到在各个工况下，都能实现合适的控制。多冲量控制用于有多个相互有联系的被控对象，被控量不仅与控制量有关，还与其它变量有关。多冲量控制就是将这些变量组合起来，一起去控制控制量。等等。此外，还有一些高级控制，如模糊控制、专家控制、最优控制、自适应控制、

8、自学习控制、预测控制及复合控制。等等。一、控制程序1．开环比值控制：其实例见图12-9。它可使流量Qb按比例k，跟随流量Qa变化。图12-9为它的相应程序。a–OMRONPLCb–西门子PLCc–三菱PLC图12-9比例控制梯形图程序从图知，图a的“模出通道”的BCD码值为“三路模拟量BCD码”与“比例系数K”的乘积。再转换为16进制，后再输出给“模出通道“，即可使“模出通道”控制的模拟量，按比例系数K，随“三路模拟量BCD码