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学PLC模拟量控制程序设计无压力,做到更加专业入门,收好不谢

此次主要讨论PLC怎样进行“再处理“,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。

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。

一、PLC模拟量控制过程

一个完整的模拟量PLC控制,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。

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。图4-1-1-2示的就是反馈控制的原理图。

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。

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。可知,这里的信息流是开路的,所以前馈控制又称开环控制。

二、PLC模拟量控制目的

模拟量控制的目的,是多种多样的,具体为:

1、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给定值附近,基本上不变,这种控制称镇定控制,或称自动调节。

2、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。

3、使系统的状态按外来信号的变化而变化,这种控制称随动控制。

三、PLC模拟量控制要求

对PLC模拟量控制系统的要求,以自动调节为例,与对一般控制系统的要求是相同的,也是要使受控系统能稳定、准确地快速自动调节。

控制过程具体可用时域或频域方法表示:

1、时域指标

它用在给定值阶跃扰动时,系统的控制量随时间的变化过程反映控制品质。图4-1-3-1所示的即为这个过程。从图可看出控制量在时域上的变化过程。

2、频域指标

它用系统的开环频率特性代表控制品质。具体是,在不同频率的单位信号作用下,系统开环时,其输出对信号的响应特性,即系统输出的幅值及它与作用信号的相位差。图4-1-3-2为系统开环频率特性图,图4-1-3-3为幅频特性曲线。从图可看出控制量在频域上的变化过程。

3、积分指标

用积分指标可综合反映控制系统的稳定性、准确性及快速性,所有这些值都应尽可能的小。 一般控制有这个要求,用PLC控制也不例外。

四、PLC模拟量控制类型

1、单回路反馈控制:

它只有一个控制回路,是闭环的。视系统的要求而定。

单回路反馈控制简单,易于调整、投运,适用于纯滞后和惯性较小、负荷和干扰变化比较平缓的系统的控制。

2、串级控制:

它有主辅两个控制回路,主回路与副回路,见图4-1-4-1。从图知,它的主回路的给定值按要求给定,其输出不用以推动执行器,而用作副调节器给定值。副调节器的输出才用以推动执行器。

图4-1-4-2说明单回路与串级控制的区别。图a为单回路控制,控制量为炉温θ,测出的炉温经变送器变换后,送调节器T, 调节器的输出直接控制调节阀的开度,从而控制送入加热炉中的的燃油量。这个系统虽较简单,但燃油压力的波动将影响炉温变化。特别是燃油的压力波动值大、且频繁时,炉温的波动更大。

而图b为串级控制,就是要解决这个压力波动对炉温的干扰。它先构成一个压力控制回路。用副调节器G,去克服燃油压力波动对流量的影响。主调节器则按给定值的要求,依炉温,去确定应给的燃油流量。

由于多了个副回路,可使所控制的炉温免受或少受燃油压力波动的干扰,从而提高系统的控制品质。

应提醒的是,这里调节器用的不是硬件,而是软件、是PLC程序。靠运行PLC程序实现调节器的控制功能。

3、前馈控制

图4-1-4-3 为前馈控制的例子。它是按扰动进行的开环控制。如图示的换热器,加热的物料流入量是主要的干扰因数时,可用如图的办法,随着进料的变化,通过前馈补偿器,调节用以加热物料的蒸汽流量,从而控制容器的温度。

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。如图4-1-4-4 所示。

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。

应提醒的是,这里的前馈补偿器也不是硬件,而是软件、也是PLC程序。靠运行PLC程序实现前馈补偿器的控制功能。

4、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,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。

图4-1-4-5 为开环比值控制。Qb的流量按比例k,跟随流量Qa变化。

图4-1-4-6 为闭环比值控制。Qb的流量为闭路控制。但,它的给定值为kQa,隋Qa而变。

图4-1-4-7 为双闭环控制,两个回路都是闭环的。Qa 调节器的给定值是独立的,而Qb调节器的给定值由Qa的变送器,经比例器换算后给出。这种空置的目的是Qb要随Qa变,以保证其间比例关系不变。

图4-1-4-8 为多值比例控制。这里画出两个闭环控制回路。它们的调节器的给定值都是由Qa的变送器送出、经比例器K1、K2 换算后确定。以此保证Qa、Qb1、Qb2之间的比例关系。

图4-1-4-9 也为多值比例控制。这里也画出两个闭环控制回路。Qb1调节器的给定值都是由Qa的变送器送出、经比例器K1 换算后确定。而Qb2调节器的给定值则是由Qb1的变送器送出、经比例器K2/K1 换算后确定。它是用丛变量间的协调,保证Qa与Qb1以及Qb1与Qb2之间的比例关系。

图4-1-4-10 有三个调节回路。调节器T,用以调节炉温。当温度变化时,它改变燃气调节器的给定值。进而改变燃气流量Qa。而当燃气流量改变时,经比例器K也改变空气调节器的给定值。也会改变空气的流量Qb。从而达到当温度变化时,既改变燃气,又改变空气的流量,以保证炉温恒定。

图4-1-4-11 变比值的控制回路。流量Qb的调节器的给定值由乘法器给定。乘法器进行K(c)与Qa的乘运算。而K(c)则由成分分析仪测出成分值c后,由控制器A把其与

给定值cr比较、换算得出。这种控制可保证不同的流量Qa时,将有不同比例的Qb值。

应提醒的也是,这里除变送器、调节阀之外,其它的如调节器、比利器、成份分析仪、乘法器等均为软件,为PLC程序,靠运行PLC的这个程序实现有关的控制功能。

5、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。

五、PLC模拟量控制特点

用 PLC实现模拟量控制有三个基本特点:

1、有误差;

2、断续的;

3、有时延。

关于PLC模拟量控制程序设计就是这些啦!有问题可进行讨论哦!

以上,欢迎动动手分享及收藏!

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