数字式控制器.ppt

《数字式控制器.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字式控制器.ppt（52页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置数字式控制器 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学

2、院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置2.3.1.数字式控制器构成原理 数字式控制器由以微处理器（CPU）为核心构成的硬件电路硬件电路和由系统程序、用户程序构成的软件软件二大部分组成 2控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置2.3.1.1.数字式控制器的硬件电路 3控制仪表和计算机控制

3、装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置 主机电路 用于实现仪表数据运算处理，各用于实现仪表数据运算处理，各组成部分之间的管理组成部分之间的管理ROM存放系统程序。存放系统程序。EPROM存放用户程序存放用户程序.RAM存放输入数据、显示数据、运算的中间值和结果值。存放输入数据、显示数据、运算的中间值和结果值。CTC的定时功能用来确定控制器的采样周期，的定时功能用来确定控制器的采样周期，并产

4、生串行通信接口所需的时钟脉冲；并产生串行通信接口所需的时钟脉冲；计数功能主要用来对外部事件进行计数。计数功能主要用来对外部事件进行计数。4控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置 IO接口 I IO O接口是接口是CPUCPU同过程输入、输出通道等同过程输入、输出通道等进行数据交换的器件，进行数据交换的器件，它有并行接口和它有并行接口和串行接口两种。串行接口两种。并行接口

5、具有数据输入、输出双向传送和位并行接口具有数据输入、输出双向传送和位传送的功能，用来连接过程输入、输出通道，或传送的功能，用来连接过程输入、输出通道，或直接输入、输出开关量信号。直接输入、输出开关量信号。串行接口具有异步或同步传送串行数据的功能，串行接口具有异步或同步传送串行数据的功能，用来连接可接收或发送串行数据的外部设备用来连接可接收或发送串行数据的外部设备 5控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过

6、程控制仪表及装置过程控制仪表及装置 过程输入通道 模拟量输入通道模拟量输入通道 将多个模拟量输入信号分别转换为将多个模拟量输入信号分别转换为CPU所接受的数字量。所接受的数字量。多路模拟开关将多个模拟量输入信号分别连接到采多路模拟开关将多个模拟量输入信号分别连接到采样保持器。样保持器。采样保持器具有暂时存储模拟输入信号的作用采样保持器具有暂时存储模拟输入信号的作用 AD转换器的作用是将模拟信号转换为相应的数字量。转换器的作用是将模拟信号转换为相应的数字量。利用利用DA转换器与电压比较器，按逐位比较原理来实现转换器与电压比较器，按逐位比较原理来实现模数转换的。模数转换的。6控制仪表和计算机控制装

7、置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置 过程输入通道开关量输入通道开关量输入通道 开关量输入通道将多个开关输入信号转换成能被计算开关量输入通道将多个开关输入信号转换成能被计算机识别的数字信号。机识别的数字信号。开头量指的是在控制系统中电接点的通与断，或者逻开头量指的是在控制系统中电接点的通与断，或者逻辑电平为辑电平为“1”与与“0”这类两种状态的信号。这类两种状态的信号。开关量输入通道常采用

8、电耦合器件作为输入电路进行开关量输入通道常采用电耦合器件作为输入电路进行隔离传输。隔离传输。7控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置 过程输出通道 模拟量输出通道模拟量输出通道依次将多个运算处理后的数字信号进行数模转换依次将多个运算处理后的数字信号进行数模转换DA转换器起数模转换作用。转换器起数模转换作用。UI转换器将转换器将15V的模拟电压信号转换成的模拟电压信号转换

9、成420mA的的电流信号。电流信号。8控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置 过程输出通道开关量输出通道开关量输出通道 开关量输出通道通过锁存器输出开关量（包括数字、脉开关量输出通道通过锁存器输出开关量（包括数字、脉冲量）信号，以便控制继电器触点和无触点开关的接通冲量）信号，以便控制继电器触点和无触点开关的接通与释放，也可控制步进电机的运转。与释放，也可控制步进电机的运

10、转。采用光电耦合器件作为输出电路进行隔离传输采用光电耦合器件作为输出电路进行隔离传输 9控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置人机联系部件 正面板测量值和给定值显示器，输正面板测量值和给定值显示器，输出电流显示器，运行状态（自动出电流显示器，运行状态（自动串级手动）切换按钮、给定值增串级手动）切换按钮、给定值增减按钮和手动操作按钮等，还有减按钮和手动操作按钮等，还有一些

11、状态显示灯。侧面板有设置和一些状态显示灯。侧面板有设置和指示各种参数的键盘、显示器。指示各种参数的键盘、显示器。10控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置通信接口电路 通信接口将欲发送的数据转换成标准通信接口将欲发送的数据转换成标准通信格式的数字信号，经发送电路送至通信格式的数字信号，经发送电路送至通信线路（数据通道）上；同时通过接通信线路（数据通道）上；同时通过接收电

12、路接收来自通信线路的数字信号，收电路接收来自通信线路的数字信号，将其转换成能被计算机接受的数据将其转换成能被计算机接受的数据。通信接口有并行和串行两种：通信接口有并行和串行两种：并行传送是以位并行、字节串行形式并行传送是以位并行、字节串行形式 串行传送为串行形式，即一次传送一位，连续传送串行传送为串行形式，即一次传送一位，连续传送 11控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及

13、装置2.3.1.2.数字式控制器的软件 数字式控制器的软件分为系统程序和用户数字式控制器的软件分为系统程序和用户程序两大部分程序两大部分 系统程序系统程序:系统程序是控制器软件的主体部分，通常由监控系统程序是控制器软件的主体部分，通常由监控程序和功能模块两部分组成程序和功能模块两部分组成。12控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置 系统程序 监控程序使控制器各硬件电路能

14、正常工作监控程序使控制器各硬件电路能正常工作并实现所规定的功能，同时完成各组成部分之并实现所规定的功能，同时完成各组成部分之间的管理。其主要完成的任务有：间的管理。其主要完成的任务有：系统初始化系统初始化 中断管理中断管理 自诊断处理自诊断处理 键处理键处理 定时处理定时处理 通信处理通信处理掉电处理掉电处理运行状态控制运行状态控制 13控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表

15、及装置系统程序功能模块提供了各种功能，用户可以选择所功能模块提供了各种功能，用户可以选择所需要的功能模块以构成用户程序，使控制器实现需要的功能模块以构成用户程序，使控制器实现用户所规定的功能。控制器提供的功能模块主要用户所规定的功能。控制器提供的功能模块主要有有数据传送数据传送 高值选择和低值选择高值选择和低值选择PID运算运算 上限幅和上限幅上限幅和上限幅 四则运算四则运算 折线逼近法函数运算折线逼近法函数运算 逻辑运算逻辑运算 一阶惯性滞后处理一阶惯性滞后处理 开平方运算开平方运算 纯滞后处理纯滞后处理 取绝对值运算取绝对值运算 移动平均值运算移动平均值运算 脉冲输入计数与积算脉冲输出脉冲

16、输入计数与积算脉冲输出 控制方式切换控制方式切换 14控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置用户程序 用户程序是用户根据控制系统要求，用户程序是用户根据控制系统要求，在系统程序中选择所需要的功能模块，在系统程序中选择所需要的功能模块，并将它们按一定的规则连接起来的结果，并将它们按一定的规则连接起来的结果，其作用是使控制器完成预定的控制与运其作用是使控制器完成预定的控制与

17、运算功能。使用者编制程序实际上是完成算功能。使用者编制程序实际上是完成功能模块的连接，也即组态工作功能模块的连接，也即组态工作。用户程序的编程通常采用面向过程用户程序的编程通常采用面向过程POL语言语言(Procedure-OrientedLanguage)。15控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置用户程序 控制器的编程工作是通过专用的编程器控制器的编程工作是通过专用

18、的编程器进行的，有进行的，有“在线在线”和和“离线离线”两种编两种编程方法程方法：第一种，编程器与控制器通过总线连接共用一个第一种，编程器与控制器通过总线连接共用一个CPU 第二种，编程器自带一个第二种，编程器自带一个CPU构成一台独立的仪表构成一台独立的仪表 16控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置 2.3.1.3.数字式控制器的特点 运算控制功能强运算控制功能强

19、通过软件实现所需功能通过软件实现所需功能带有自诊断功能带有自诊断功能带有数字通讯功能带有数字通讯功能具有和模拟控制器相同的外特性具有和模拟控制器相同的外特性保持常规模拟式控制器的操作方式保持常规模拟式控制器的操作方式 17控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置 2.3.2.SLPC可编程控制器 SLPC可编程控制器是一种有代表性可编程控制器是一种有代表性的、功能较为齐全

20、的可编程控制器，它的、功能较为齐全的可编程控制器，它具有基本具有基本PID、串级、选择、非线性、采、串级、选择、非线性、采样样PI、批量、批量PID等控制功能，并具有自整等控制功能，并具有自整定功能，可使定功能，可使PID参数实现最佳整定。用参数实现最佳整定。用户只需使用简单的编程语言，即可编制户只需使用简单的编程语言，即可编制各种控制与运算程序，使控制器具有规各种控制与运算程序，使控制器具有规定的控制运算功能。定的控制运算功能。18控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目

21、目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置SLPC可编程控制器 SLPC还具有通信功能，可与上位计还具有通信功能，可与上位计算机联系起来构成集散型控制系统；具算机联系起来构成集散型控制系统；具有可变型给定值平滑功能，能够改善给有可变型给定值平滑功能，能够改善给定值变更的响应特性；具有自诊断功能，定值变更的响应特性；具有自诊断功能，在输入输出信号、运算控制回路、备用在输入输出信号、运算控制回路、备用电池及通信出现异常情况时，进行故障电池及通信出现异常情况时，进行故障处理并进行故障显示处理并进行故障显示 19控制仪表和计算机控制装置控制

22、仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置 2.3.2.2.SLPC可编程控制器的硬件电路 20控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置 (1)主机电路 CPU采用采用8085A

23、HC，时钟频率为，时钟频率为10MHz。ROM分为系统分为系统ROM和用户和用户ROM 系统系统ROM采用两片采用两片27256型型EPROM，32KB，用于存放监控程序和各种功能模块；用户，用于存放监控程序和各种功能模块；用户ROM采用一片采用一片2716型型EPROM，用于存放用户程序。，用于存放用户程序。RAM采用两片采用两片PD4464C低功耗低功耗CMOS存储器，存储器，8KB。21控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程

24、大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置 (2)过程输入通道 SLPC控制器共有控制器共有5个模拟量输入个模拟量输入通道，通道，AD转换器是利用转换器是利用PC648D型高速型高速12位位DA转换器和比较器，转换器和比较器，X1输入通道具有备用方式输入通道具有备用方式，正常工，正常工作时的信息途径之外，发生故障时，作时的信息途径之外，发生故障时，进行测量值指示进行测量值指示。22控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录

25、武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置 (3)过程输出通道 SLPC控制器共有控制器共有3个模拟量输出通道，其个模拟量输出通道，其中一路中一路Y1为为420mADC电流输出，两路电流输出，两路Y2、Y3为为15VDC电压输出，相互间也不隔离电压输出，相互间也不隔离。23控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置 过程输出通道24控制仪表和计算

26、机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置(4)开关量输入和输出通道 SLPC控控制制器器有有六六个个开开关关量量输输入入和和输输出出通通道道，它它们们既既可可以以当当作作输输入入也也可可以以当当作作输输出出，由由使使用用者者设设定定。开开关关量量输输入入输输出出通通道道都都经经过过高高频频变变压压器隔离器隔离26控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武

27、汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置 (5)人机联系部件 侧面板有触摸式键盘和数字显示侧面板有触摸式键盘和数字显示器，用以显示或修改输入、输出数器，用以显示或修改输入、输出数据、据、PID参数和其他数据，显示的参数和其他数据，显示的项目由键操作来选择项目由键操作来选择正面板的布置类似于模拟式控制器，正面板的布置类似于模拟式控制器，显示器可显示主被控变量的测量值、给显示器可显示主被控变量的测量值、给定值，控制器输出值，故障显示灯和报定值，控制

28、器输出值，故障显示灯和报警灯警灯27控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置 (6)通信接口电路 采用半双工、串行异步通讯方式采用半双工、串行异步通讯方式 28控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信

29、息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置 2.3.2.3.SLPC可编程控制器的软件部分 包括系统程序和功能模块:系统程序用于保证整个控制器正常运行，这部分用户是不能调用的 功能模块提供了各种功能，用户可以根据需要选用，以构成用户程序，功能模块以指令形式提供 29控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置 指令对各种寄存器进行操作，寄存器实际上是对应于随机读写存

30、储器RAM中各个不同的存储单元，只是为了使用和表示方便，才特地定义了不同的名称和符号。指令都与五个运算寄存器S1S5有关。这五个运算寄存器以堆栈方式构成.功能模块功能模块-以指令形式提供以指令形式提供30控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置 运算寄存器结构示意图运算寄存器结构示意图及工作原理运算寄存器结构示意图及工作原理 31控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控

31、制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置 指令类型 指令有指令有4种类型种类型1、信号读取指令、信号读取指令LD用于把输入或输出等数据用于把输入或输出等数据S1 2、信号存储指令、信号存储指令ST用于把用于把S1中的数据中的数据有关寄存器有关寄存器3、程序结束指令、程序结束指令END将控制无条件地转移出用户程将控制无条件地转移出用户程序，结束本控制周期内的一切运算序，结束本控制周期内的一切运算32控制仪表和计算机

32、控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置 指令类型 4、功能指令、功能指令完成各种指定功能完成各种指定功能基本运算基本运算+、-、等等 带设备编号的运算带设备编号的运算十段折线函数运算十段折线函数运算等等 条件判断条件判断上下限报警、逻辑运算、转移跳转上下限报警、逻辑运算、转移跳转等等 寄存器移位寄存器移位S寄存器交换、寄存器交换、S寄存器循环移位寄存器循环移位 控制功能控制功能BBC、

33、CSC、SSC33控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置控制功能指令的基本功能 n基本控制指令基本控制指令BSC：内含一个控制单元：内含一个控制单元CNT1，相当于模拟仪表中的一台，相当于模拟仪表中的一台PID控制器；控制器；串级控制指令串级控制指令CSC：内含两个串联的控制单元：内含两个串联的控制单元CNT1、CNT2，可组成串级控制系统，可组成串级控制系统 选择控制

34、指令选择控制指令SSC：内含两个并联的控制单：内含两个并联的控制单 元元CNT1、CNT2和一个单刀三掷切换开关和一个单刀三掷切换开关CNT3，可组成选择控制系统可组成选择控制系统 每台每台SLPC控制器只能选用其中的一种，控制器只能选用其中的一种，且同一应用程序中只能使用一次且同一应用程序中只能使用一次 34控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置控制功能指令的基本功能

35、35控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置控制功能指令的基本功能 被控变量接到模拟量输入通道X1，实现单回路PID控制的程序如下(1)LDX1读入测量值读入测量值X1(2)BSC基本控制基本控制(3)ST Y1 控制输出控制输出MV送送Y1(4)END36控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息

36、学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置控制功能指令的功能扩展 基本控制指令BSC的功能扩展的功能扩展 作用是把运算寄存器S1里的数据与设定值相减，得到偏差。再经过由CNT1所决定的控制算法运算后，把结果再存入S1。37控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置基本

37、控制指令基本控制指令BSCBSC的功能扩展 1.A寄存器(模拟量功能扩展寄存器)提供六种功能；2.FL寄存器(状态量功能扩展寄存器)提供七种功能。（a）实现内、外给定的切换实现内、外给定的切换 （b）输出跟踪输出跟踪 （c）自动、手动切换自动、手动切换（d）输入报警或偏差报警输入报警或偏差报警（e）输入和输出补偿输入和输出补偿（f）引入可变增益引入可变增益 C/AA/M38控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控

38、教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置控制功能指令的功能扩展例如：将外给定值例如：将外给定值由由X2引入引入A1，可由，可由控制器外部信号决控制器外部信号决定其给定值；将补定其给定值；将补偿信号偿信号X3引入引入A4，可实现前馈补偿；可实现前馈补偿；将将FL1和和FL2的报警的报警信号送入信号送入DO1和和DO2，可进行被控，可进行被控变量的上、下限报变量的上、下限报警警39控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学

39、院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置控制功能指令的功能扩展应用程序如下(a)LD X2 读取给定信号读取给定信号(b)ST A1 将将X2存入存入A1(c)LD X3 读输出补偿信号读输出补偿信号(d)ST A4 将将X3存入存入A4(f)LD X1 读取测量值读取测量值X1(h)ST Y1 控制输出送控制输出送Y1(g)BSC 基本控制运算基本控制运算(i)LD FL1 读上限报警状态读上限报警状态(9)ST DO1 上限报警送上限报警送DO1(k)LD FL2 读下限报警状态读下限报警状态(l)ST DO2 下限报警送下限报警送DO2(m)END 结束结束 40控制仪表和计算机

40、控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置 串级控制指令串级控制指令CSC CSC CSC指令中具有两个控制单元指令中具有两个控制单元CNT1和和CNT2，可实现串级控制，也可以副回路单独，可实现串级控制，也可以副回路单独运行。串级控制时，将副回路的测量值运行。串级控制时，将副回路的测量值PV1送送入入S2，主回路的测量值，主回路的测量值PV2送入送入S1，并执行，并执行CNT1和和CNT

41、2所指定的运算，最后将运算结果所指定的运算，最后将运算结果（即将要输出的（即将要输出的MV值）存入值）存入S1中。在副回路中。在副回路单独运行时，测量值单独运行时，测量值PV2由由S1提供，给定值由提供，给定值由侧面板上的键盘给定。这时侧面板上的键盘给定。这时CNT1也处于工作也处于工作状态，但是不将输出送到状态，但是不将输出送到CNT2。对两个控制单元对两个控制单元CNT1和和CNT2通过通过A寄存寄存器分别可以提供八种扩展功能，器分别可以提供八种扩展功能，FL寄存器分别寄存器分别可以提供七种扩展功能可以提供七种扩展功能，串级和副回路单独控，串级和副回路单独控制的切换制的切换41控制仪表和计

42、算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置功能扩展后功能扩展后CSC指令指令的功能结构图的功能结构图 42控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置 2.3.2.4

43、.SLPC可编程控制器的应用 带温压补偿的气体流量控制系统带温压补偿的气体流量控制系统 43控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置带温压补偿的气体流量控制系统己知仪表参数如下：孔板设计压力 Pd=600 kPa；孔板设计温度 Td=300；压力变送器量程 01000 kPa；温度变送器量程 0500；差压变送器量程 032 kPa；流量测量范围 08000 Nm3/h。

44、44控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置SLPC可编程控制器的应用3.确定温差补偿运算的数学模型 1.确定控制器应承担的任务，PID运算和温差补偿运算 2.确定控制功能和控制算法，采用基本控制指令BSC，控制算法采用CNT1=1的标准PID算法(2-108)45控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学

45、电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置SLPC可编程控制器的应用4.数学模型的规格化 设设PS、TS、PS分别为压力变送器、温度变送器和分别为压力变送器、温度变送器和差压变送器的量程，差压变送器的量程，QS为换算为标准状态下的流量量为换算为标准状态下的流量量程，程，Pmin、Tmin分别为用分别为用绝对绝对压力和压力和绝对绝对温度表示的温度表示的压力变送器和温度变送器的下限值，压力变送器和温度变送器的下限值，X1、X2、X3和和Y2分别为差压信号、压力信号、温度分别为差压信号

46、、压力信号、温度信号和补偿后的流信号和补偿后的流量信号（量信号（X、Y信号范围均为信号范围均为01）。且因差压和流量）。且因差压和流量测量范围下限值均为零，因此有下列关系测量范围下限值均为零，因此有下列关系：P=PSX1P=PSX2PminT=TSX3TminQ=QSY246控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置SLPC可编程控制器的应用 根据 可以得到设计状态下的系数

47、K为：设设K1=、K2=、K3=、K4=47控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置 温差补偿运算数学模型因此信号规格化后的温差补偿运算数学模型为因此信号规格化后的温差补偿运算数学模型为 代入已知条件可求得代入已知条件可求得K1=1.422;K2=0.147;K3=0.872;K4=0.477最后得到的温差补偿运算的数学模型为最后得到的温差补偿运算的数学模型为 ：48控制

48、仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置 5.列工作清单(worksheet)n补偿运算式和控补偿运算式和控制指令功能图构制指令功能图构成的组合功能图成的组合功能图49控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电

49、气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置 6.6.填写数据清单填写数据清单（datasheetdatasheet）800.0 0流量10Nm3/h Y2 0.477K4 100.0 0操作输出%Y1 模拟输出 0.872 K3 500.0 0温度 X3 0.147 K2 10.00 0压力kgf/cm2注 X2 1.422 K1 3200 0差压mmH2O X1 模拟输入 记 事 数 值 固定常数 上限 下限 记事 数 据 名 50控制仪表和计算机控制装置控制仪表和计算机控制装置武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院武汉工程大学电气信息学院上页

50、上页下页下页目目 录录上页上页下页下页目目 录录武汉工程大学电气信息学院测控教研室过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置7.7.程序清单程序清单 步步序序程程序序S1S2S3说说明明12345LDX2LDK01LDK02+X2K1K1X2K2aX2K1X2读取压力信号读取压力信号读取读取k1=1.422读取读取k2=0.147压力补偿项压力补偿项a=678910LDX3LDK03LDK04+X3K3K3X3K4bax3aK3X3aaa读取温度信号读取温度信号读取读取k3=0.872读取读取k4=0.477温度补偿项温度补偿项b=1112131415LDX1STY2a/bX1Ca/b压力、温度补偿