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模擬量是指一些連續(xù)變化的物理量，如電壓、電流、溫度、壓力、速度、流量等。在現(xiàn)實世界中，特別是在連續(xù)型的生產(chǎn)，如化工生產(chǎn)過程中，常見到模擬量，并要求能對其進行控制。 一、PLC模擬量控制過程 一個完整的模擬量PLC控制，其過程是： 用傳感器采集信息，并把它變換成標(biāo)準(zhǔn)電信號，進而送到模入模塊； 模入模塊把標(biāo)準(zhǔn)電信號轉(zhuǎn)換成CPU可處理的數(shù)字信息； CPU按要求對此信息進行處理，并產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息送模出模塊； 模出模塊得到控制信息后，經(jīng)變換，再以標(biāo)準(zhǔn)信號的形式傳給執(zhí)行器； 執(zhí)行器對此信號進行放大和變換，產(chǎn)生控制作用，施加到受控對象上。 圖 4-1-1-1 示出以上介紹的模擬量控制過程。  要弄清的是，這里“基于信息采集和處理”的信息，可能是調(diào)節(jié)量，也可能是干繞量。 如為調(diào)節(jié)量，則要用反饋控制。它是一種模擬量最基本的控制方式。圖4-1-1-2示的就是反饋控制的原理圖。  如圖示，這里的傳感器不斷地監(jiān)測被控對象的調(diào)節(jié)量，接著把它送給模入單元。PLC程序把模入單元送來的反饋值與系統(tǒng)預(yù)定的設(shè)定值進行比較，進而產(chǎn)生控制量。這控制量再經(jīng)摸出單元、執(zhí)行器作用到被控對象上，其目的是盡快地縮小這個差值。可知，這里的信息流是閉合的，所以反饋控制又稱閉環(huán)控制。 如信息為干擾量，也可用前饋控制。它是另一種控制方式。它基于擾動補償原理，依擾動的情況作相應(yīng)控制。圖4-1-1-3為它的工作原理圖。  從圖知，它的傳感器監(jiān)測的是擾動量。PLC程序依擾動量、控制量與調(diào)節(jié)量間的關(guān)系產(chǎn)生相應(yīng)的控制量，進而再通過摸出單元、執(zhí)行器作用到被控對象上，其目的是在干擾量作用于系統(tǒng)的同時，這個控制量也作用于該系統(tǒng)，以補償干擾對系統(tǒng)的不利影響。可知，這里的信息流是開路的，所以前饋控制又稱開環(huán)控制。 二、PLC模擬量控制目的 模擬量控制的目的，是多種多樣的，具體為： 1、使系統(tǒng)的某個量保持恒值，即，要求可控系統(tǒng)在受到擾動時，其調(diào)節(jié)量仍能保持在給定值附近，基本上不變，這種控制稱鎮(zhèn)定控制，或稱自動調(diào)節(jié)。 2、使系統(tǒng)的狀態(tài)按預(yù)先給定的方式隨時間，或按預(yù)定的程序變化，這種控制稱為程序控制。 3、使系統(tǒng)的狀態(tài)按外來信號的變化而變化，這種控制稱隨動控制。 三、PLC模擬量控制要求 對PLC模擬量控制系統(tǒng)的要求，以自動調(diào)節(jié)為例，與對一般控制系統(tǒng)的要求是相同的，也是要使受控系統(tǒng)能穩(wěn)定、準(zhǔn)確地快速自動調(diào)節(jié)。 控制過程具體可用時域或頻域方法表示： 1、時域指標(biāo) 它用在給定值階躍擾動時，系統(tǒng)的控制量隨時間的變化過程反映控制品質(zhì)。圖4-1-3-1所示的即為這個過程。從圖可看出控制量在時域上的變化過程。  2、頻域指標(biāo) 它用系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性代表控制品質(zhì)。具體是，在不同頻率的單位信號作用下，系統(tǒng)開環(huán)時，其輸出對信號的響應(yīng)特性，即系統(tǒng)輸出的幅值及它與作用信號的相位差。圖4-1-3-2為系統(tǒng)開環(huán)頻率特性圖，圖4-1-3-3為幅頻特性曲線。從圖可看出控制量在頻域上的變化過程。   3、積分指標(biāo) 用積分指標(biāo)可綜合反映控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性及快速性，所有這些值都應(yīng)盡可能的小。 一般控制有這個要求，用PLC控制也不例外。 四、PLC模擬量控制類型 1、單回路反饋控制： 它只有一個控制回路，是閉環(huán)的。視系統(tǒng)的要求而定。 單回路反饋控制簡單，易于調(diào)整、投運，適用于純滯后和慣性較小、負(fù)荷和干擾變化比較平緩的系統(tǒng)的控制。 2、串級控制： 它有主輔兩個控制回路，主回路與副回路，見圖4-1-4-1。從圖知，它的主回路的給定值按要求給定，其輸出不用以推動執(zhí)行器，而用作副調(diào)節(jié)器給定值。副調(diào)節(jié)器的輸出才用以推動執(zhí)行器。  圖4-1-4-2說明單回路與串級控制的區(qū)別。圖a為單回路控制，控制量為爐溫θ，測出的爐溫經(jīng)變送器變換后，送調(diào)節(jié)器T， 調(diào)節(jié)器的輸出直接控制調(diào)節(jié)閥的開度，從而控制送入加熱爐中的的燃油量。這個系統(tǒng)雖較簡單，但燃油壓力的波動將影響爐溫變化。特別是燃油的壓力波動值大、且頻繁時，爐溫的波動更大。 而圖b為串級控制，就是要解決這個壓力波動對爐溫的干擾。它先構(gòu)成一個壓力控制回路。用副調(diào)節(jié)器G，去克服燃油壓力波動對流量的影響。主調(diào)節(jié)器則按給定值的要求，依爐溫，去確定應(yīng)給的燃油流量。  由于多了個副回路，可使所控制的爐溫免受或少受燃油壓力波動的干擾，從而提高系統(tǒng)的控制品質(zhì)。 應(yīng)提醒的是，這里調(diào)節(jié)器用的不是硬件，而是軟件、是PLC程序。靠運行PLC程序?qū)崿F(xiàn)調(diào)節(jié)器的控制功能。 3、前饋控制 圖4-1-4-3 為前饋控制的例子。它是按擾動進行的開環(huán)控制。如圖示的換熱器，加熱的物料流入量是主要的干擾因數(shù)時，可用如圖的辦法，隨著進料的變化，通過前饋補償器，調(diào)節(jié)用以加熱物料的蒸汽流量，從而控制容器的溫度。  如果弄清物料流量對溫度的影響規(guī)律，可作到系統(tǒng)的誤差為零。如圖4-1-4-4 所示。  當(dāng)然，前饋與反饋控制也可結(jié)合起來進行，以得到更高系統(tǒng)的控制品質(zhì)。 應(yīng)提醒的是，這里的前饋補償器也不是硬件，而是軟件、也是PLC程序。靠運行PLC程序?qū)崿F(xiàn)前饋補償器的控制功能。 4、比值控制 在生產(chǎn)中，有時要求若干變量間保持一定的比例關(guān)系，如煤氣加熱爐，就要求煤氣與空氣要有合適的比例，即空燃比。比例調(diào)節(jié)器就是要保證在煤氣變化的同時，空氣也要有相應(yīng)的變化。比值控制有開環(huán)、閉環(huán)及多變量比值等。 圖4-1-4-5 為開環(huán)比值控制。Qb的流量按比例k，跟隨流量Qa變化。  圖4-1-4-6 為閉環(huán)比值控制。Qb的流量為閉路控制。但，它的給定值為kQa，隋Qa而變。 圖4-1-4-7 為雙閉環(huán)控制，兩個回路都是閉環(huán)的。Qa 調(diào)節(jié)器的給定值是獨立的，而Qb調(diào)節(jié)器的給定值由Qa的變送器，經(jīng)比例器換算后給出。這種空置的目的是Qb要隨Qa變，以保證其間比例關(guān)系不變。 圖4-1-4-8 為多值比例控制。這里畫出兩個閉環(huán)控制回路。它們的調(diào)節(jié)器的給定值都是由Qa的變送器送出、經(jīng)比例器K1、K2 換算后確定。以此保證Qa、Qb1、Qb2之間的比例關(guān)系。 圖4-1-4-9 也為多值比例控制。這里也畫出兩個閉環(huán)控制回路。Qb1調(diào)節(jié)器的給定值都是由Qa的變送器送出、經(jīng)比例器K1 換算后確定。而Qb2調(diào)節(jié)器的給定值則是由Qb1的變送器送出、經(jīng)比例器K2/K1 換算后確定。它是用叢變量間的協(xié)調(diào)，保證Qa與Qb1以及Qb1與Qb2之間的比例關(guān)系。 圖4-1-4-10 有三個調(diào)節(jié)回路。調(diào)節(jié)器T，用以調(diào)節(jié)爐溫。當(dāng)溫度變化時，它改變?nèi)細(xì)庹{(diào)節(jié)器的給定值。進而改變?nèi)細(xì)饬髁縌a。而當(dāng)燃?xì)饬髁扛淖儠r，經(jīng)比例器K也改變空氣調(diào)節(jié)器的給定值。也會改變空氣的流量Qb。從而達到當(dāng)溫度變化時，既改變?nèi)細(xì)猓指淖兛諝獾牧髁浚员ＷC爐溫恒定。 圖4-1-4-11 變比值的控制回路。流量Qb的調(diào)節(jié)器的給定值由乘法器給定。乘法器進行K（c）與Qa的乘運算。而K（c）則由成分分析儀測出成分值c后，由控制器A把其與 給定值cr比較、換算得出。這種控制可保證不同的流量Qa時，將有不同比例的Qb值。 應(yīng)提醒的也是，這里除變送器、調(diào)節(jié)閥之外，其它的如調(diào)節(jié)器、比利器、成份分析儀、乘法器等均為軟件，為PLC程序，靠運行PLC的這個程序?qū)崿F(xiàn)有關(guān)的控制功能。 5、其他控制 其他常用的控制方法還有均勻控制、分程控制、多沖量控制等。 五、PLC模擬量控制特點 用 PLC實現(xiàn)模擬量控制有三個基本特點： 1、有誤差； 2、斷續(xù)的； 3、有時延。 關(guān)于PLC模擬量控制程序設(shè)計就是這些啦！有問題可進行討論哦！ 覺得有用就 點贊 + 轉(zhuǎn)發(fā)，讓更多工控人少走彎路～后面還會拆解更多 PLC 實戰(zhàn)案例，記得關(guān)注！ 想學(xué)習(xí)自動化PLC技術(shù)可以加V |
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