制定控制方案是应用系统设计的首要基础工作,控制方案的优劣直接影响到被控对象的运行效果和控制系统的经济性。制定控制方案主要包含两方面的内容。
1.选取核心控制器或控制系统
通过上节内容,在分析被控对象的工艺过程后,可以将其归入离散型,连续型或混合型三类对象之一,深入分析控制要求,在满足所有控制要求的前提下,选取某一类控制器或控制系统,如PLC,工业计算机(简称IPC),单片机,甚至DCS系统,作为本项目的控制系统核心,并在此基础上定性地配备外围设备。例如,IPC是通用微型计算机适应工业生产控制要求发展起来的一种控制设备,成本相对较低,硬件结构的总线标准化程度高、兼容性强,软件资源丰富,特别是有实时操作系统的支持,适用于要求快速、实时性强、模型复杂及计算工作量大的控制对象。
PLC是专为工业现场应用而设计的数字式控制器,控制灵敏、反应迅速,在模拟量信号处理、数值运算、实时顺序控制等方面具有突出优势,几乎适用于所有工业控制领域。
单片机具有控制功能强、体积小、成本低、功耗小等一系列特点,在工业控制、智能仪表、节能技术改造、通信系统、信号处理及家用电器产品中应用广泛。(www.daowen.com)
用户可以在满足控制要求的前提下,根据性价比、可靠性与稳定性等因素综合考虑后最终确定适合的控制器。当然,必须选取技术路线成熟且通用性好的产品。在选取控制器的功能模块或外部设备时,也应在满足控制要求的前提下,多中选优地选取合适的设备。
2.控制策略的制定
在搭建起控制系统的硬件平台后,需确定适合的控制策略。对于离散型对象所涉及的顺序控制、逻辑控制问题,控制策略较为简单,根据控制要求分析清楚各控制动作的相互关系,画出顺控图,并据此编写梯形图程序。第5章已介绍了顺控图设计法,在此不再赘述。
对于连续型或混合型对象所涉及的模拟量控制问题则比较复杂,控制策略既有常规PID控制、改进PID控制、串级控制、前馈-反馈控制、解耦控制,又有为满足特定要求而开发的比值控制、均匀控制、选择性控制、推断控制,还有许多新型控制系统,如模糊控制、预测控制、最优控制等。用户凭借经验针对不同模拟量控制问题制定适合的控制策略,并借助系统框图来表达。
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