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。
1.误差
PLC只能处理数字量,而要用它控制模拟量,必须先对这些模拟量进行量化。即求出与实际的模拟量最接近的数字量。
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位模拟量输入模块,其量化的值只能是0~255(十六进制FF)的整数。故其分辨率为1/256。如用的是12位模拟量输入模块,其量化的值只能是0~4095(十六进制FFF)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,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。靠模拟控制的金属切削机床被数控机床所代替,原因之一也与这有关。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
模拟量本身变化总是连续的。但对PLC系统的“采样”,即取值则是按一定时间间隔进行的。只在采样的瞬间才能代表当时的模拟量,其他时刻的模拟量值它不代表。(www.daowen.com)
这样的采样说明,它是断续的。只是在PLC输入刷新时,模拟量输入模块才把实际值读入PLC。同理模拟量输出也是断续的。因为也只是在PLC输出刷新时,模出模块或输出点才把控制信号送给系统,并控制系统。
这个断续说明,只是在I/O刷新期间才相当于它的采样开关合上,系统是闭合的。其他较长的时间是用在PLC运行程序、对采集到的数据进行处理。而这期间系统闭环是断开的。可知,PLC模拟量控制系统是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。最大频率是系统幅频特性上幅值为零时的频率。
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……
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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