PLC编程理论·算法及技巧(第2版)(含1CD)
4.1.4 PLC过程控制特点
更新于2009-05-25 14:32:50

4.1.4 PLC过程控制特点

        用PLC实现模拟量控制有3个基本特点:一是有误差;二是断续的;三是有时延。在解析这3个特点前,以下先对物理量在时间上、取值上的特点作以下说明。
        1.误差
        模拟量在时间上、取值上都是连续的。
        对模拟量按一定时间间隔取值,称为采样。采样后得到的量即为离散量。显然,离散量在时间上是离散的、即只在采样的瞬间代表当时的模拟量值,其它时刻的模拟量值不代表。但取值上是连续的。
        用数值来逼近离散量,即求出与实际的离散量最接近的数字量,称为量化。量化后的离散量称为数字量。数字量在时间上与取值上都是离散的。
        PLC只能处理数字量,用它控制模拟量,必须先对这些模拟量进行采样与量化。
        正是要量化,所以量化后的值与模拟量的原值总是有差异的。即存在误差。但这个误差是可控的。办法靠选用合适的模入、模出模块的位数。如用的是8位模入模块,其量化的值只能是0~255(十六进制FF)之间的整数。故其分辨率为1/256。如用的是12位模入模块,其量化的值只能是0~4095(十六进制FFF)之间的整数。故其分辨率为1/4096。如果选的位数多,分辨率高,精度也高。但位数多,模块也贵。高过16位时,还要用双字指令处理,但这也将多增加资源开销与处理时间。
        误差可得到控制是一个重要的优点。历史上出现用数字计算机代替模拟计算机,正是前者的误差是可控的。靠模控制的金属切削机床被数控机床所代替,原因之一也与着有关。所以,这里量化后有误差可能还是它的优点。
        只是这里也有一个合理的“度”,应在保证精度的要求下,力争减少位数。
        2.断续
        正是要采样,所以它是断续的。只是在PLC I/O刷新时,模入模块才把实际值读入PLC;模出模块或输出点才把控制信号输出给控制对象。只是在这时,才相当于它的采样开关合上,系统是闭合的。但这个闭合时间是很短暂的。而较长的时间是PLC运行程序及处理采集到的数据。而这期间系统闭环是断开的。可知,PLC模拟量控制系统使典型的采样控制系统。
        为了保证采样信号能较少失真地恢复为原来的连续信号,根据采样定理,采样频率一般应大或等于系统最大频率的两倍。而最大频率是指系统幅频特性上幅值为零时的频率。由于PLC工作速度很快,一般讲,这个要求总是能够满足的。
        3.时延
实际系统本身的惯性以及动作传递也有个过程,有一定时延。用PLC进行控制,采样、信息处理及控制输出也有个过程,更有时延。在实施一个新一轮的控制作用之后,不能指望立即就会有所反应。所以,不能因一时未得到所期望的反应,就一味地改变控制作用。那样,很可能使系统出现不稳定。再如,用PID控制,其运算间隔时间不能太短。如无特殊措施,其间隔起码要大于程序的扫描周期等。
        以上3个特点,在确定控制算法、设计控制程序及选定控制参数时,必须考虑到的。

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