图4-59 PI/AO闭环控制原理框图

脉冲量入模拟量出的闭环控制，可以是PID控制，也可是模糊控制或其他控制。可根据具体情况选定。在选用某种控制时，控制参数也可作不同的选择。

在相同的系统中，根据不同的偏差值，选用不同的控制算法及不同的控制参数，以提高控制效果，是完全可能的。如在偏差很大时，根据经验，干脆输出很大的控制量；而到了调节量接近给定值时，转换用PID控制，慢慢使其达到控制要求。

只是在算法切换时，或参数变换时，其控制输出不应突变，以避免对系统的冲击。为此，在使用多算法、多参数控制时，各种算法应相互跟踪。一旦切换或转换，控制输出不应产生突变。

以下以直流电动机转速控制为例，看怎样使用PID进行闭环控制的。系统的原理框图如图4-59所示。

从图4-59可知，这里一个重要问题是如何读入旋转码盘生产的脉冲信号，并将其转换为频率信号，以用作转速反馈值。而有了这个反馈值，加上给定值，再采用某个控制算法计算，即可得出控制量。如果控制算法合适，选用的控制参数得当，则可有效地实现系统闭环控制了。

图4-60所示为PLC控制程序，设备用的是沈阳旭风电子开发公司的SAC-PLC-TS4测试台。

图4-60 脉冲量入模拟量出控制程序

图4-60a为欧姆龙CPM2A机程序。图中①STIM为定时中断设定及启用指令。它用“P_First_C”（仅在第一个扫描周期ON）作为执行条件。两指令配合使用，使定时中断初始化并启用。选定这些操作数的STIM指令含义是每隔100ms定时中断一次，中断时调子程序1。(www.daowen.com)

图中⑦为子程序1，它用XFER指令，把高速计数器的现值（CPM2A机高速计数器现值存于通道248、249中）传送给“BCD脉冲频率”。接着，使252.00 ON，使高速计数器复位（高速计数器预设成仅用软复位）。再接着把“BCD脉冲频率”转换成“二进制脉冲频率”。当然，为使CPM2A具有高速计数功能，还得做相应设定。

由图4-60a可知，这里“BCD脉冲频率”为每100ms采集的脉冲数。因为CPM2A的高速计数器用BCD码表达，故在XFER指令执行后，得到的就是BCD码的脉冲频率。

由于欧姆龙的PID指令用的反馈值是二进制码。故这里紧接着又做了BCD码到二进制码转换。

图中③为执行PID指令。仅一个执行条件。这里“参数变化”何意？当偏差与“偏差很大”比较变化时，它的常闭触点OFF一个周期，以使所选定的新参数生效。这是因为欧姆龙C系列机PID指令执行后，改变参数无效，用这么处理就能生效了。

执行PID指令后的“原码输出值”也是二进制值，故不必变换，直接用于模拟量出通道就可以了。

要补充的是，最好能依据误差变化，选择不同的控制参数，以提高控制效率。图中④进行偏差大小比较。偏差值大于“很大偏差”时，LR1.10 ON，小于时，LR1.11 ON。这两种情况赋给PID指令不同的控制参数。该程序用了DIST指令（见图中⑤、⑥）。它是偏移传送指令，执行时，把第1个操作数传送给，第2操作数地址加第3个操作数形成的DM地址。如图示，如偏差大于“很大偏差”时，将把500赋给“原码给定值”+1的DM地址，即存储“比例带”参数的地址；而小于时，则把2000赋给它，使控制作用弱些。还可用第3操作数的不同DIST指令，以进行其他参数修改。只是该图未把要改的参数全部列出。

欧姆龙CS系列机的PID指令执行后，参数可即改，即起其作用，就不须进行上述处理。

图4-60b为S7-200机程序。图①为初始化，为PID设定初始化参数。②为把脉冲频率转换为0～1.0的实数，而脉冲频率则用高速计数器采集，其程序如图4-20。③为执行PID指令。④～⑦为数据转换计算，把控制输出传送给AQW0。如需多个PID参数，可对偏差值进行判断，以选定相应的参数，但该程序没有示出。

提示：也可用FX2N实现上述算法。只是在脉冲采集及模拟量输出所用指令略有差别。

图4-60c所示为和利时LM机程序。图中节1为调用定时中断功能块，用它调用中断服务程序（HD_TC7 int1服务程序）。节2为调用定时功能块，以生成定时脉冲。节3为用定时脉冲调用PID功能块。这里“PP”为图4-24中断服务程序（HD_TC7 int1服务程序）输出的脉冲频率，反映了被控电动机速度“SD”为电动机速度设定值。“Kp1”、“Tn1”、“Tv1”等为PID控制参数。PID功能块输出经转换为整型数后，再传送给模拟量输出模块的“%QW4”，再进一步通过模拟量输出模块的输出电压去带动电动机。这样，有了设定值，有了反馈值，又有了控制参数，当控制信号“XK”ON，启动T1功能块，再调用PID功能块就可进行PID控制了。它将使被控电动机的速度保持为设定值。这里程序不太复杂，但参数怎么设定是很关键的。设置不当，将达不到预期的控制效果。