《過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表》課件及教案

《過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表》課件及教案,過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表,過(guò)程,控制系統(tǒng),儀表,課件,教案 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章3.3 數(shù)字式數(shù)字式PID控制器控制器隨隨著著生生產(chǎn)產(chǎn)規(guī)規(guī)模模的的擴(kuò)擴(kuò)大大和和控控制制要要求求的的提提高高，模模擬擬式儀表的局限性越來(lái)越明顯：式儀表的局限性越來(lái)越明顯：（1）功能單一，靈活性差）功能單一，靈活性差（2）信息分散，需大量?jī)x表，監(jiān)視操作不便）信息分散，需大量?jī)x表，監(jiān)視操作不便（3）接線過(guò)多，系統(tǒng)維護(hù)不便）接線過(guò)多，系統(tǒng)維護(hù)不便 大大規(guī)規(guī)模模集集成成電電路路和和計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)技技術(shù)術(shù)的的快快速速發(fā)發(fā)展展，使使儀儀表表行行業(yè)業(yè)不不斷斷推推出出各各種種以以微微處處理理器器為為核核心心的的數(shù)數(shù)字字式式儀表。儀表。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章數(shù)字式控制儀表的優(yōu)點(diǎn)數(shù)字式控制儀表的優(yōu)點(diǎn)（1）運(yùn)算功能豐富，更改靈活）運(yùn)算功能豐富，更改靈活（2）具有自診斷功能）具有自診斷功能（3）具有數(shù)據(jù)通信功能，可以組成測(cè)控網(wǎng)絡(luò)）具有數(shù)據(jù)通信功能，可以組成測(cè)控網(wǎng)絡(luò) 數(shù)字式控制儀表的功能實(shí)現(xiàn)，集中體現(xiàn)了自動(dòng)數(shù)字式控制儀表的功能實(shí)現(xiàn)，集中體現(xiàn)了自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及通信技術(shù)（控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及通信技術(shù)（3C，Control Computer Communication）。其中其中YS-80可編程單回路控制器可編程單回路控制器是數(shù)字式控制是數(shù)字式控制儀表的典型代表。儀表的典型代表。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章YS-80單回路控制器單回路控制器 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章YS-100單回路控制器單回路控制器 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章3.3.1 SLPC3.3.1 SLPC單回路可編程控制器的電路原理單回路可編程控制器的電路原理單回路可編程控制器的電路原理單回路可編程控制器的電路原理 SLPC(Single Loop Programmable Controller)單回路控制器是第一代數(shù)字式控制器的基型品種。單回路控制器是第一代數(shù)字式控制器的基型品種。特點(diǎn)為：特點(diǎn)為：q可可接接受受5路路模模擬擬量量、6路路開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)量量輸輸入入/輸輸出出、2路路15VDC輸輸出出；有有1路路420mADC輸輸出出，只只能能控控制制一一個(gè)執(zhí)行器，這是稱為單回路儀表的原因。個(gè)執(zhí)行器，這是稱為單回路儀表的原因。q能能取取代代多多臺(tái)臺(tái)單單元元儀儀表表，實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)復(fù)復(fù)雜雜的的控控制制運(yùn)運(yùn)算算。外形、操作與模擬儀表相同，可與模擬儀表混用。外形、操作與模擬儀表相同，可與模擬儀表混用。q具有通信及故障診斷功能。具有通信及故障診斷功能。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章采采用用8位位微微處處理理器器8085A，10MHz，可可使使儀儀表表在在0.2s的的控控制制周周期期內(nèi)內(nèi)運(yùn)運(yùn)行行240步步用用戶戶程程序，還可根據(jù)需要將控制周期加快到序，還可根據(jù)需要將控制周期加快到0.1s。2.6.1 SLPC型可編程序控制器的電路結(jié)構(gòu)型可編程序控制器的電路結(jié)構(gòu)過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章模擬量輸入模擬量輸入X1 X5 接受接受1 5V DC 信號(hào)信號(hào)6個(gè)開(kāi)關(guān)量個(gè)開(kāi)關(guān)量DI/DO可編程接口，可編程接口，通過(guò)高頻變壓器隔離通過(guò)高頻變壓器隔離過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章Y1輸出輸出4 20mA DCY2、Y3 輸出輸出1 5V DC與控制室其它儀表聯(lián)絡(luò)與控制室其它儀表聯(lián)絡(luò)故障報(bào)警輸出故障報(bào)警輸出8251可編程通信口可編程通信口與上位機(jī)通信與上位機(jī)通信過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章系系統(tǒng)統(tǒng)ROM：1片片27256EPROM，32K，存存放放系系統(tǒng)統(tǒng)管管理理程序及運(yùn)算子程序。程序及運(yùn)算子程序。用戶用戶ROM：1片片 2716EPROM，2K，存放用戶程序。存放用戶程序。RAM：2片片PD4464低低功功耗耗CMOS存存貯貯器器，8K，存存放放現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定數(shù)據(jù)及中間計(jì)算結(jié)果?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)定數(shù)據(jù)及中間計(jì)算結(jié)果。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章儀儀表表正正面面板板：測(cè)測(cè)量量值值、設(shè)設(shè)定定值值、操操作作值值顯顯示示；自自動(dòng)動(dòng)/手動(dòng)手動(dòng)/串級(jí)切換開(kāi)關(guān)；數(shù)據(jù)設(shè)定按鈕串級(jí)切換開(kāi)關(guān)；數(shù)據(jù)設(shè)定按鈕儀儀表表側(cè)側(cè)面面板板：顯顯示示各各種種運(yùn)運(yùn)行行參參數(shù)數(shù)，可可通通過(guò)過(guò)鍵鍵盤(pán)盤(pán)上上16個(gè)調(diào)整健進(jìn)行參數(shù)修改；并有編程器接口。個(gè)調(diào)整健進(jìn)行參數(shù)修改；并有編程器接口。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章YS-80單回路控制器單回路控制器 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章 可編程可編程DI/DODI/DO接口原理接口原理 作開(kāi)關(guān)量輸出接口時(shí)，電子開(kāi)關(guān)作開(kāi)關(guān)量輸出接口時(shí)，電子開(kāi)關(guān) S1斷開(kāi)、斷開(kāi)、S2受輸出數(shù)據(jù)的控制，按受輸出數(shù)據(jù)的控制，按50%占空比作通斷切換，輸占空比作通斷切換，輸出數(shù)據(jù)脈沖：出數(shù)據(jù)脈沖：S2接通沿接通沿 N1通電通電 N3感應(yīng)電壓使感應(yīng)電壓使C1充電充電、建立建立VT1導(dǎo)工作電壓，導(dǎo)工作電壓，N2感應(yīng)儲(chǔ)能。感應(yīng)儲(chǔ)能。S2斷開(kāi)沿?cái)嚅_(kāi)沿 N2感應(yīng)電壓使感應(yīng)電壓使VT1導(dǎo)通導(dǎo)通、C1放電放電 DO口口輸出輸出一個(gè)脈沖。一個(gè)脈沖。DI/DODI/DO過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章 作作開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)量量輸輸入入接接口口時(shí)時(shí)，S1接接通通、S2作作通通斷斷切切換來(lái)接收數(shù)據(jù)：換來(lái)接收數(shù)據(jù)：DI=1（輸輸入入口口通通）VN3 0 VN1 0 S2接接通通時(shí)時(shí)，觸發(fā)器數(shù)據(jù)口觸發(fā)器數(shù)據(jù)口D=5V DATA=1DI=0（輸輸入入口口斷斷）N3 高高阻阻 N1 高高阻阻 S2接接通通時(shí)時(shí)，觸發(fā)器數(shù)據(jù)口觸發(fā)器數(shù)據(jù)口D=0 DATA=0 DI/DO過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章q1片片PC648D型型12位位高高速速D/A芯芯片片，將將CPU的的運(yùn)算結(jié)果轉(zhuǎn)換為模擬電壓，供給模擬量輸出口。運(yùn)算結(jié)果轉(zhuǎn)換為模擬電壓，供給模擬量輸出口。q此此D/A芯芯片片在在CPU的的支支持持下下，還還可可以以用用逐逐位位比比較法實(shí)現(xiàn)較法實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。D/AD/A、A/DA/D轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章從最高位從最高位 100000000000開(kāi)始，開(kāi)始，CPU逐位變逐位變1輸出輸出鎖存鎖存OP放大放大逐位比較法原理圖逐位比較法原理圖CMP比較比較 CPU決定取舍：決定取舍：若若Vi Vf，此，此位位變變0。逐位比較法逐位比較法A/DA/D轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 逐位比較完后，逐位比較完后，鎖存器數(shù)據(jù)為鎖存器數(shù)據(jù)為A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。轉(zhuǎn)換結(jié)果。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章 3.3.2 SLPC的數(shù)字控制算法的數(shù)字控制算法理想理想PID調(diào)節(jié)規(guī)律在時(shí)域的表達(dá)式為調(diào)節(jié)規(guī)律在時(shí)域的表達(dá)式為 數(shù)數(shù)字字調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器的的特特點(diǎn)點(diǎn)是是采采樣樣一一次次、計(jì)計(jì)算算一一次次。必必須把連續(xù)方程用離散方程表示：須把連續(xù)方程用離散方程表示：第第n次采樣時(shí)次采樣時(shí)過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章如如果果調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器的的輸輸出出是是控控制制閥閥門(mén)門(mén)的的話話，yn是是對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)的的閥閥門(mén)門(mén)開(kāi)開(kāi)度度位位置置，故故上上式式稱稱為為“位位置置型型PID”算算式式。此式計(jì)算時(shí)，需要占用大量?jī)?nèi)存空間。此式計(jì)算時(shí)，需要占用大量?jī)?nèi)存空間?？筛倪M(jìn)為增量型可改進(jìn)為增量型PID算式：算式：如如果果將將上上一一次次的的輸輸出出值值yn-1保保持持住住，則則只只需需計(jì)計(jì)算算出本次與上次輸出之間的增量出本次與上次輸出之間的增量yn即可得控制量：即可得控制量：yn=yn-1+yn 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章 yn=yn-yn-1增量計(jì)算：增量計(jì)算：過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章增量型增量型PID算式的優(yōu)點(diǎn)：算式的優(yōu)點(diǎn)：q輸輸出出yn僅僅決決定定于于最最近近三三次次的的采采樣樣值值，所所需需內(nèi)內(nèi)存存不大，運(yùn)算比較簡(jiǎn)單。不大，運(yùn)算比較簡(jiǎn)單。q每每次次輸輸出出增增量量值值，誤誤動(dòng)動(dòng)作作的的影影響響小小，必必要要時(shí)時(shí)可可通通過(guò)過(guò)邏邏輯輯判判斷斷禁禁止止或或限限制制本本次次輸輸出出，容容易易得得到到良良好好的調(diào)節(jié)效果。的調(diào)節(jié)效果。q一一旦旦調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器出出現(xiàn)現(xiàn)故故障障，停停止止輸輸出出，閥閥位位能能保保持持在故障前的狀態(tài)。在故障前的狀態(tài)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章根根據(jù)據(jù)實(shí)實(shí)際際需需要要，還還可可將將理理想想PID運(yùn)運(yùn)算算式式中中的的理理想想微分部分改為實(shí)際微分。微分部分改為實(shí)際微分。對(duì)應(yīng)差分方程：對(duì)應(yīng)差分方程：實(shí)際微分傳函：實(shí)際微分傳函：DD對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)于于不不同同的的工工況況，為為了了改改善善操操作作性性能能和和控控制制品質(zhì)，常對(duì)基本的品質(zhì)，常對(duì)基本的PID運(yùn)算進(jìn)行修改。運(yùn)算進(jìn)行修改。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章3.3.2.1 微分先行的微分先行的PID算法（算法（PI-D）有有的的生生產(chǎn)產(chǎn)工工藝藝經(jīng)經(jīng)常常要要改改變變給給定定值值。用用基基本本PID控控制制的的話話，給給定定值值突突變變時(shí)時(shí)微微分分作作用用會(huì)會(huì)使使調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器輸輸出出產(chǎn)產(chǎn)生生劇烈的跳動(dòng)，影響工況的穩(wěn)定，稱微分沖擊。劇烈的跳動(dòng)，影響工況的穩(wěn)定，稱微分沖擊。為了改善這種現(xiàn)象，可將微分運(yùn)算移出給定值運(yùn)為了改善這種現(xiàn)象，可將微分運(yùn)算移出給定值運(yùn)算通道外，稱為微分先行的算通道外，稱為微分先行的PI-D算式：算式：II過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章可可將將圖圖（b）等等效效變換為圖變換為圖（c）。比比較較圖圖（c）和和圖圖（a），可可見(jiàn)見(jiàn)PI-D算算法法相相當(dāng)當(dāng)于于在在PID的的給給定定通通道道中中增增加加了了一一個(gè)個(gè)一一階階慣慣性性濾濾波波器器，使使給給定定值值的的快快速速變變化化對(duì)對(duì)輸輸出出的沖擊大為緩和。的沖擊大為緩和。這種算法與基本這種算法與基本PID算法的差別如下：算法的差別如下：II過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章 3.3.2.2 比例微分先行的比例微分先行的PID算法（算法（I-PD）比比例例運(yùn)運(yùn)算算也也能能傳傳遞遞階階躍躍擾擾動(dòng)動(dòng)。由由微微分分先先行行得得到到啟啟示，若對(duì)比例運(yùn)算作同樣修改，比例沖擊也能消除。示，若對(duì)比例運(yùn)算作同樣修改，比例沖擊也能消除。比例微分先行比例微分先行微分先行微分先行 II II過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章可可將將圖圖（b）等等效效變換為圖變換為圖（c）。比比較較圖圖（a）與與圖圖（c），可可見(jiàn)見(jiàn)I-PD算算法法相相當(dāng)當(dāng)于于在在PID的的給給定定值值通通道道中中增增加加了了一一個(gè)個(gè)二二階階慣慣性性濾濾波波器器，當(dāng)當(dāng)給給定定值值快快速速變變化化時(shí)時(shí)，對(duì)對(duì)輸輸出出的的沖沖擊擊更更為為緩緩和。和。圖（圖（c）圖（圖（a）圖（圖（b）I過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章 3.3.2.3 帶可變形設(shè)定值濾波器帶可變形設(shè)定值濾波器SVF的的PID算法算法PI-D算法相當(dāng)于在設(shè)定值通道中加了一階濾波算法相當(dāng)于在設(shè)定值通道中加了一階濾波環(huán)節(jié)，環(huán)節(jié)，I-PD算法相當(dāng)于在設(shè)定值通道中加了二階濾算法相當(dāng)于在設(shè)定值通道中加了二階濾波環(huán)節(jié)。若把兩者揉合在一起，可以對(duì)不同對(duì)象特波環(huán)節(jié)。若把兩者揉合在一起，可以對(duì)不同對(duì)象特性和控制要求進(jìn)行柔性調(diào)整，實(shí)現(xiàn)最佳控制。性和控制要求進(jìn)行柔性調(diào)整，實(shí)現(xiàn)最佳控制。帶可變型設(shè)定值濾波器的帶可變型設(shè)定值濾波器的PID算法正是根據(jù)這一算法正是根據(jù)這一思路設(shè)計(jì)而成。思路設(shè)計(jì)而成。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章SVFSVF算法在設(shè)定值通道中設(shè)置了一個(gè)算法在設(shè)定值通道中設(shè)置了一個(gè)柔性柔性濾波器：濾波器：式中：式中：、為調(diào)節(jié)器設(shè)定值通道調(diào)整參數(shù)，為調(diào)節(jié)器設(shè)定值通道調(diào)整參數(shù)，、=0 1 =0，=0 時(shí)，為比例微分先行時(shí)，為比例微分先行PID =1，=0 時(shí)，為微分先行時(shí)，為微分先行PID過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章當(dāng)當(dāng)、在在 0 1間任意取值時(shí)間任意取值時(shí),可得到由可得到由PI-D 到到I-PD連續(xù)的變化，因而有可能實(shí)現(xiàn)二維的最佳整定。連續(xù)的變化，因而有可能實(shí)現(xiàn)二維的最佳整定。其它還有采樣其它還有采樣PI算法、批量算法、批量PID算法等等。算法等等。儀表制造商將上述各種控制算法編成控制程序模儀表制造商將上述各種控制算法編成控制程序模塊，存在儀表系統(tǒng)塊，存在儀表系統(tǒng)ROM中，供用戶調(diào)用。中，供用戶調(diào)用。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章為便于用戶編程，為便于用戶編程，SLPC采用的是面向問(wèn)題、面采用的是面向問(wèn)題、面向過(guò)程的向過(guò)程的“自然語(yǔ)言自然語(yǔ)言”編程平臺(tái)。生產(chǎn)商預(yù)先將常用編程平臺(tái)。生產(chǎn)商預(yù)先將常用的運(yùn)算、控制功能分別編制成標(biāo)準(zhǔn)程序模塊，以指令的運(yùn)算、控制功能分別編制成標(biāo)準(zhǔn)程序模塊，以指令命名。編程時(shí)將所需模塊命名。編程時(shí)將所需模塊“組態(tài)組態(tài)”即可。即可。SLPC的用戶的用戶基本指令共基本指令共46種分三類種分三類.數(shù)據(jù)傳輸類指令兩種：數(shù)據(jù)傳輸類指令兩種：LD，ST結(jié)束指令：結(jié)束指令：END功能指令：功能指令：43種，有基本運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯種，有基本運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯判斷、控制等等。判斷、控制等等。3.3.3 SLPC單回路可編程調(diào)節(jié)器的用戶程序單回路可編程調(diào)節(jié)器的用戶程序過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章3.3.3.1 基本運(yùn)算模塊基本運(yùn)算模塊 11個(gè)個(gè) 有有、運(yùn)運(yùn)算算；運(yùn)運(yùn)算算（小小信信號(hào)號(hào)切切除除點(diǎn)點(diǎn)固固定定）、E運(yùn)運(yùn)算算（小小信信號(hào)號(hào)切切除除點(diǎn)點(diǎn)可可變變）；取取絕絕對(duì)對(duì)值值運(yùn)算；高、低選擇；高、低限幅。運(yùn)算；高、低選擇；高、低限幅。3.3.3.2 函數(shù)運(yùn)算模塊函數(shù)運(yùn)算模塊 13個(gè)個(gè)折折線線函函數(shù)數(shù)，一一階階慣慣性性運(yùn)運(yùn)算算，微微分分運(yùn)運(yùn)算算，純純滯滯后后運(yùn)運(yùn)算算，變變化化率率運(yùn)運(yùn)算算，變變化化率率限限幅幅，移移動(dòng)動(dòng)平平均均運(yùn)運(yùn)算算，狀狀態(tài)態(tài)變變化化監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)，計(jì)計(jì)時(shí)時(shí)，程程序序設(shè)設(shè)定定，脈脈沖沖計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)，積積算算脈沖輸出。脈沖輸出。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章3.3.3.3 條件判斷運(yùn)算模塊條件判斷運(yùn)算模塊 14個(gè)個(gè)上上、下下限限報(bào)報(bào)警警，邏邏輯輯運(yùn)運(yùn)算算，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移移指指令令，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子指指令，子程序模塊，比較指令，信號(hào)切換模塊。令，子程序模塊，比較指令，信號(hào)切換模塊。3.3.3.4 運(yùn)算寄存器位移指令運(yùn)算寄存器位移指令 CHG ROD 3.3.3.5 控制模塊控制模塊 3種種（1）基本控制模塊基本控制模塊BSC內(nèi)內(nèi)含含1個(gè)個(gè)調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)單單元元CNT1，相相當(dāng)當(dāng)于于模模擬擬儀儀表表中中的的1臺(tái)臺(tái)PID調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器，其其功功能能可可定定義義為為：CNT1=1 為為連連續(xù)續(xù)PID，=2 為采樣為采樣PID，=3 為批量為批量PID。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章（2）串級(jí)控制模塊串級(jí)控制模塊CSC 內(nèi)內(nèi)含含兩兩個(gè)個(gè)調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)單單元元CNT1和和CNT2，如如果果作作串串級(jí)級(jí)連連接接，CNT2接接受受CNT1的的輸輸出出作作為為設(shè)定信號(hào)，組成串級(jí)控制。設(shè)定信號(hào)，組成串級(jí)控制。如如果果斷斷開(kāi)開(kāi)串串級(jí)級(jí)連連接接，CNT2可可接接受受設(shè)設(shè)定定信信號(hào)號(hào)SV2，單獨(dú)構(gòu)成控制回路。單獨(dú)構(gòu)成控制回路。CNT2的的定定義義：CNT2=1 為連續(xù)為連續(xù)PID，=2 為采樣為采樣PID過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章 內(nèi)部包含兩個(gè)并行工內(nèi)部包含兩個(gè)并行工作的作的PID調(diào)節(jié)單元調(diào)節(jié)單元CNT1和和CNT2，另有一個(gè)自動(dòng)選擇另有一個(gè)自動(dòng)選擇單元單元CNT3。CNT3的選擇規(guī)律為三的選擇規(guī)律為三選一，由控制字定義：選一，由控制字定義：CNT3=0 為低選為低選CNT3=1 為高選為高選（3 3）選擇控制模塊）選擇控制模塊SSC過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章編程舉例：編程舉例：例例1 把兩個(gè)輸入變量把兩個(gè)輸入變量X1、X2相加后，從相加后，從Y1端口端口輸出。輸出。程序：程序：LD X1 （讀入（讀入X1 數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)）LD X2 （讀入（讀入X2數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)）+（X1、X2相加）相加）ST Y1 (將結(jié)果送往將結(jié)果送往Y1)END (結(jié)束程序結(jié)束程序)過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章3.3.4 3.3.4 用戶程序的寫(xiě)入和調(diào)試用戶程序的寫(xiě)入和調(diào)試1、利用編程器逐句健入用戶程序：利用編程器逐句健入用戶程序：主程序（主程序（MPR）子程序（子程序（SBP）指定指定DI/DO功能功能 指定控制字指定控制字CNT1CNT5 其它參數(shù)其它參數(shù) END2、程序的調(diào)試、程序的調(diào)試仿真調(diào)試仿真調(diào)試 真實(shí)對(duì)象調(diào)試真實(shí)對(duì)象調(diào)試 寫(xiě)入寫(xiě)入EPROM 移入移入ROM插座插座過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章 3.4 可編程邏輯控制器可編程邏輯控制器可編程邏輯控制器簡(jiǎn)稱可編程邏輯控制器簡(jiǎn)稱PLC，是基于微機(jī)技術(shù)，是基于微機(jī)技術(shù)進(jìn)行開(kāi)關(guān)順序控制。與模擬式的繼電器順控相比，進(jìn)行開(kāi)關(guān)順序控制。與模擬式的繼電器順控相比，PLC的最大特點(diǎn)是通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)邏輯控制規(guī)律。的最大特點(diǎn)是通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)邏輯控制規(guī)律。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章限位開(kāi)關(guān)限位開(kāi)關(guān)手動(dòng)開(kāi)關(guān)手動(dòng)開(kāi)關(guān)光電傳感器光電傳感器感應(yīng)開(kāi)關(guān)感應(yīng)開(kāi)關(guān)數(shù)字開(kāi)關(guān)數(shù)字開(kāi)關(guān)編碼器編碼器繼電器繼電器電磁閥電磁閥變頻調(diào)速器變頻調(diào)速器數(shù)碼顯示器數(shù)碼顯示器指示燈指示燈蜂鳴器蜂鳴器 輸輸入入接接口口 輸輸出出接接口口中央處理單元中央處理單元（CPU）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 編程器編程器程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器3.4.1 PLC的主要組成的主要組成PLC的硬件是典型的工業(yè)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要包括的硬件是典型的工業(yè)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要包括中央處理器中央處理器CPU、存儲(chǔ)器和輸入、輸出接口電路。、存儲(chǔ)器和輸入、輸出接口電路。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章3.4.2 PLC的內(nèi)部等效繼電器電路的內(nèi)部等效繼電器電路任何一個(gè)邏輯控制系統(tǒng)，都是由輸入部分、邏任何一個(gè)邏輯控制系統(tǒng)，都是由輸入部分、邏輯部分和輸出部分組成：輯部分和輸出部分組成：輸出部分：輸出部分：控制結(jié)果要驅(qū)動(dòng)的控制結(jié)果要驅(qū)動(dòng)的各種輸出設(shè)備，如電各種輸出設(shè)備，如電磁閥的線圈、電機(jī)的磁閥的線圈、電機(jī)的接觸器、信號(hào)燈等接觸器、信號(hào)燈等邏輯部分：邏輯部分：根據(jù)邏輯根據(jù)邏輯控制要求而控制要求而設(shè)計(jì)的繼電設(shè)計(jì)的繼電器控制線路器控制線路輸入部分：輸入部分：控制按鈕、控制按鈕、操作開(kāi)關(guān)、操作開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、光電管光電管過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章PLC就是用邏輯軟件代替邏輯硬件（繼電器）就是用邏輯軟件代替邏輯硬件（繼電器）的控制器。的控制器。為便于理解邏輯關(guān)系，可將為便于理解邏輯關(guān)系，可將PLC看成是由許多看成是由許多“軟繼電器軟繼電器”組成的控制器，畫(huà)出其內(nèi)部邏輯電路。組成的控制器，畫(huà)出其內(nèi)部邏輯電路。圖圖3.32 PLC等效控制框圖等效控制框圖輸入（外部）輸入（外部）輸輸入入變變換換輸輸出出變變換換 邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系 輸出（外部）輸出（外部）PLC 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章3.4.3 PLC的編程語(yǔ)言的編程語(yǔ)言PLC品種繁多，有各種不同的編程語(yǔ)言，通常品種繁多，有各種不同的編程語(yǔ)言，通常有梯形圖、語(yǔ)句表、控制系統(tǒng)流程圖、邏輯方程或有梯形圖、語(yǔ)句表、控制系統(tǒng)流程圖、邏輯方程或布爾代數(shù)式等。布爾代數(shù)式等。最常用的是梯形圖和語(yǔ)句表。最常用的是梯形圖和語(yǔ)句表。3.4.3.1 梯形圖梯形圖梯形圖是用圖形的方梯形圖是用圖形的方式表達(dá)邏輯控制關(guān)系，因式表達(dá)邏輯控制關(guān)系，因圖形呈階梯形，故有梯形圖形呈階梯形，故有梯形圖之稱。如圖之稱。如 梯形圖梯形圖 線圈線圈觸點(diǎn)觸點(diǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章 邏輯控制關(guān)系的物理意義是多個(gè)邏輯控制關(guān)系的物理意義是多個(gè)繼電器之間的繼電器之間的觸發(fā)關(guān)系。觸發(fā)關(guān)系。梯形圖中觸點(diǎn)表示梯形圖中觸點(diǎn)表示繼電器繼電器的觸發(fā)輸入，的觸發(fā)輸入，線圈表示線圈表示繼電器的輸出繼電器的輸出控制線圈?？刂凭€圈。在在PLC內(nèi)部為用內(nèi)部為用戶提供的等效繼電器戶提供的等效繼電器表達(dá)表達(dá)有：有：梯形圖梯形圖 線圈線圈觸點(diǎn)觸點(diǎn)輸入繼電器、輸出繼電輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、時(shí)間繼電器、輔助繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)繼電器等。這些等器、計(jì)數(shù)繼電器等。這些等效繼電器實(shí)際上是一段段程效繼電器實(shí)際上是一段段程序，用指令命名。序，用指令命名。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章常閉觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)常開(kāi)觸點(diǎn)常開(kāi)觸點(diǎn)等效線圈等效線圈3.4.3.2 語(yǔ)句表語(yǔ)句表用戶只需用指令助記符進(jìn)行應(yīng)用編程。不同類用戶只需用指令助記符進(jìn)行應(yīng)用編程。不同類型的型的PLC使用的助記符有所不同，但都很簡(jiǎn)單。使用的助記符有所不同，但都很簡(jiǎn)單。3.4.3.3 編程舉例編程舉例例例1 根據(jù)圖根據(jù)圖5.33所示的梯形圖，用所示的梯形圖，用ACMYS80指令系統(tǒng)編程。指令系統(tǒng)編程。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章常閉觸頭常閉觸頭1000不動(dòng)作，不動(dòng)作，常開(kāi)觸頭常開(kāi)觸頭1001閉合，則閉合，則繼電器線圈繼電器線圈3000通電通電常開(kāi)觸頭常開(kāi)觸頭3000、1004閉合，閉合，常閉觸頭常閉觸頭1003不動(dòng)作，則不動(dòng)作，則繼電器線圈繼電器線圈2002通電通電常開(kāi)觸頭常開(kāi)觸頭3000閉合（閉合（線線圈圈3000通電通電）；常閉觸）；常閉觸頭頭1003不動(dòng)作；則不動(dòng)作；則繼電器線圈繼電器線圈2000通電通電繼電器線圈繼電器線圈2001通電通電條件與上條相同條件與上條相同梯形圖解讀梯形圖解讀過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章 語(yǔ)句表語(yǔ)句表 指令功能指令功能LD NOT 1000 （常閉接點(diǎn)（常閉接點(diǎn)1000聯(lián)母線）聯(lián)母線）AND 1001 （常開(kāi)接點(diǎn)（常開(kāi)接點(diǎn)1001串聯(lián)母線）串聯(lián)母線）OUT 3000 （輸出（輸出3000的狀態(tài)）的狀態(tài)）LD 3000 （?。ㄈ?000的狀態(tài)）的狀態(tài)）ANT NOT 1003 （將常閉接點(diǎn)（將常閉接點(diǎn)1003聯(lián)母線）聯(lián)母線）OUT 2000 （輸出（輸出2000的狀態(tài)）的狀態(tài)）OUT 2001 （輸出（輸出2001的狀態(tài)）的狀態(tài)）AND 1004 （常開(kāi)接點(diǎn)（常開(kāi)接點(diǎn)1004串聯(lián)母線）串聯(lián)母線）OUT 2002 （輸出（輸出2002的狀態(tài)）的狀態(tài)）ACMYS80的基本邏輯指令有的基本邏輯指令有21條，數(shù)據(jù)操作條，數(shù)據(jù)操作指令有指令有12條。如表?xiàng)l。如表3.3和表和表3.4所示。所示。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章隨著控制需求的多樣化，現(xiàn)在隨著控制需求的多樣化，現(xiàn)在PLC除了可用于除了可用于開(kāi)關(guān)量邏輯控制外，有的開(kāi)關(guān)量邏輯控制外，有的PLC還配有還配有PID模塊，集模塊，集連續(xù)控制和邏輯控制于一身。連續(xù)控制和邏輯控制于一身。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第3章章小結(jié)小結(jié)數(shù)字式數(shù)字式控制控制基本基本PIDPIDPID可編程控制器可編程控制器PLC可編程邏輯控制器可編程邏輯控制器數(shù)字控制數(shù)字控制算法算法變形變形PIDPID特殊特殊PIDPID數(shù)字?jǐn)?shù)字控制器控制器 作業(yè)（作業(yè)（P106）：）：3-18題題