PLC编程理论·算法及技巧(第2版)(含1CD)
4.4 闭环控制
更新于2009-05-25 14:33:50

4.4 闭环控制
关键词:反馈、反馈控制、输出ON/OFF控制、偏差、偏差控制、无差控制

        闭环控制的目的也是多种多样的,如定值控制、随动控制、程序控制等等。其实,这3个控制本质上是相同的。所差的只是,定值控制的设定值是定值,而其它两个控制的设定值是变化的。所以,以下仅对定值控制,即自动调节,进行讨论。
        实现自动调节的方法有:输出ON/OFF控制、负反馈控制、偏差控制、无差控制等等。以下将对这些方法进行讨论。此外,还有PID控制、智能控制等。这些将在后续的各节中讨论。


4.4.1  ON/OFF输出控制

        这种控制的方法是,把被控量的实际值与设定值进行比较,再按照比较结果,产生相应的ON或OFF的继电控制输出。图430所示即为最简单这类梯形图程序。该程序不断执行“设定值”与“实际值”比较,只要“实际值”小于“设定值”,标志“P_GT”ON,进而使“输出”ON;反之,“输出”将OFF。用它即可进行输出ON/OFF控制。

图4-30简单ON/OFF控制


        这种控制只需用模拟量输入单元,而输出则用普通的I/O点,较简单。但可能在设定点附近ON、OFF动作变换过于频繁。
        为避免这种ON、OFF动作变换过于频繁,可在比较后增加延时,再产生控制输出,或把临界点改为临界范围,比临界点大于一定数(+A)时作一种转换,比临界点小于一定数(-A)时作另一种转换。

        图4-31所示为用上、下限比较,以产生控制输出的程序。
        从图知,这个系统所控制的“实际值”低于“设定值-A”时,使其增大;高于“设定值+A”时,使其减少。
        在啤酒发酵罐温度控制自动控制实例程序中,用比较加延时控制。发酵是啤酒生产的重要过程,占的时间也最长(约一个月)。发酵过程会自动升温,但温度过高会使啤酒变质。故要经常向罐中冷却管道注入冷气,以保持罐不超温。但,注入冷气太多罐温度太低也不行。那样,将影响发酵进程。故须在啤酒发酵过程中,对其温度进行控制。
        图4-32为其梯形图程序。图中110通道的内容为处理后的输入温度值,而DM981的内容为温度设定值。

图4-31上限下限比较控制程序


图4-32延时ON/OFF控制


从图知,当输入值大或等于设定值,并超过20s,则可使00500 ON产生输出,打开冷气阀门,向冷却系统放入冷气。若温度低于设定值,并超过20s,则00500 OFF,阀门关闭,停止放冷气。
        这里设的延时为20s,实际可依系统的惯性调整。这里适当的延时可避免干扰对系统的影响。
        此外,啤酒发酵工艺,要求罐的温度要逐步下降,直到某个值后,再保持恒温。所以,在事实上,它的控制是程序控制。所以,图432中的DM981的内容是随时间变化,即给设定值不是常数。
        图4-33是使DM981变化的梯形图程序。这里用的是随时间作线性减小变化。总的时间范围设在HR50中,最大不大于9999min,最小不能为零。这是在运行这段程序前确定好了的。变化范围高位值放在HR20中,低位值放在HR10中。

 


图4-33给定值变化的自动控制


        提示:这里可把HR50直接作为CNTR设定值的地址,也可实现CNTR计数最大值的控制,但如中途改变HR50的值,此改变值计数器须复位后才起作用。而现在的处理,HR50的值随时改,随时就起作用。

        这里先进行减运算,把HR20被HR10减,其结果存于HR31中。然后作双字除运算。OMRON C200H机的除指令,只能进行整除,不计小数。故这里用的被除数为HR30,其含义是HR31、30作被除数(HR30为零),而除数为HR50及HR51(HR51为零)。其商存于HR40及HR41中。
        接着进行乘,这里用HR41与C000的现值相乘。因在进行除时,被除数放大10000倍,而在乘时,又缩小10000倍(HR40不用),两者相抵,等于不放大,也不缩小。乘后的积再与HR20相减,并存于DM981(低4位)及DM982(高4位)中。但DM982是恒等于零的。而D981正是我们所需要的。

        提示:由于用的是PLC整除指令,若温差(HR31)值小于时间范围(HR50)值,相除后,商肯定为零,……那是不可能使DM981随时间作减的变化的。

        上述计算程序,用于沈阳华润啤酒厂的发酵罐温度控制,经多年使用,效果甚佳。
 

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