PLC在模拟量闭环控制中的应用.ppt

第十章 PLC在模拟量闭环控制 中的应用 • 10.1 模拟量闭环控制的基本概念 • 10.2 SFB41及其应用 10.1 模拟量闭环控制的基本概念• 1、模拟量单闭环控制系统的组成 PLC模拟量闭环控制系统方框图 例如在加热炉温度闭环控制系统中，用热电偶检测炉温，温度变送器将热电偶输出的微弱电压信号转换 为标准量程的电流或电压，然后送给模拟量输入模块，经A/D转换后得到与温度成比例的数字量，CPU将 它与温度设定值比较，并按某种控制规律（例如PID控制算法）对误差进行运算，将运算结果（数字量） 送给模拟量输出模块，经D/A转换后变为电流信号或电压信号，用来控制电动调节阀的开度，通过它控制 加热用的天然气的流量，实现对温度的闭环控制为系统的输出量，即被控量，例如加热炉中的温度 天然气压力的波动、工件进入加热炉，这些因素称为扰动量，它们会破坏炉温的稳定闭环控制可以有 效地抑制闭环中各种扰动的影响，使被控量趋近于给定值2 复杂控制系统的结构 （1）级联控制 级联控制又称串级控制，两个控制器串行连接，第一个控制器（主控制器）的输出SP2是伺服控制器的设定值 主控制器的给定值为SP1，反馈值为PV1，它调整SP2，以便尽可能快地使过程变量PV1在没有超调的情况下达到设定值。

以电动调节阀为执行机构的控制系统就是一个级联控制系统电动调节阀有一个位置随动系统，图10- 2中的PV2是阀门的开度，即阀芯的位置通过辅助回路的调节作用，阀门的开度与主控制器的输出量 SP2成正比级联控制器 （2）混合控制器 混合控制器总的设定值SP按一定的比例分配给各控制组件，各混合系数之和应为1，例如图4-11中的FAC1 + FAC2 + … + FAC4 = 1 图10-3 混合控制器（3）单闭环比例控制器 对于某些控制系统来说，控制两个过程变量之间的比例比控制它们的绝对数值更重要，例如控制两台需要同步的设备的速度，可以使用图10-4中的单闭环比 例控制器 图10-4 单闭环比例控制器（4）多闭环比例控制器 多闭环比例控制器使两个过程变量PV1和PV2之比保持为常数为此用第1个控制闭环的过程量PV1来计算第2个控制闭环的设定值在过程变量PV1动态变化的 过程中也能保证PV1与PV2之间保持设定的比例如图10-5所示 图10-5多闭环比例控制器• 3 数字PID控制器 • PID控制器是应用最广的闭环控制器，有 人估计现在有90%以上的闭环控制采用 PID控制器这是因为PID控制器具有不 需要被控对象的数学模型、结构简单容 易实现、有较强的灵活性和实用性、使 用方便等特点。

• 在S7-300/400中可以通过使用闭环 控制模块、使用闭环控制专用的系统功 能块和使用闭环控制软件包等三种方式 来实现数字式模拟量闭环控制在不改 变现有设备组成的情况下，我们选择了 使用闭环控制专用的系统功能块的方法 来实现闭环控制使用连续PID控制器 SFB41、脉冲发生器SFB43、步近PI控制 器SFB42等系统功能块实现闭环控制 10.2 SFB41及其应用 • SFB41使用举例 • 某水箱里的水以变化的速度从水箱的出水口流 出，为了保持一定的水位，需要有一个水泵以 不同的速度通过水箱的进水管向水箱供水假 设供水系统的设定值为满水位的75%，调节量 为水位过程变量是来自水位表的单极性模拟 量，用来控制水泵速度这个模拟量的范围为 0.0～1.0，分辨率为1/32000 • 由于水泵的机械惯性比较大，故系统决定采用 PI控制，初步确定的控制参数为：比例增益 0.25，采样周期=0.2s，积分时间=20分钟第一步先建立项目，在S7-300中，可以在OB35中编写SFB41的控制程序，先根据事先定好的采样周期设置OB35的执行周期（如图10-8所示）图10-8 改变OB35的循环周期 在程序中添加OB35、OB100并添加作为SFB41背景数据块的DB1，为了方便编程，在符号表编辑器中将DB1命名为DI_CONT_C（如图10-9），打开DB1将其中的 “CYCLE”参数更改为T#200MS，“TI”参数更改为T#20M，如图10-10所示。

图10-9 符号表图10-10 设置采样周期及积分时间在OB100中进行初始化，如图10-11所示 图10-11 初始化程序OB35中调用SFB41进行控制，如图10-12所示 图10-12 调用SFB41 接下来对SFB41的相关参数（输入和输出，通过背景数据块）进行赋值，如图10-13所示 图10-13 对SFB41的参数赋值 。