理论教育 模拟量输入脉冲量输出的闭环控制优化方案

模拟量输入脉冲量输出的闭环控制优化方案

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:图4-61所示为模拟量入脉冲量出的电炉温度闭环控制框图。现以使用脉宽调制的脉冲输出为例,介绍它的PID控制有关程序。该控制程序PID及其执行条件。反馈输入,即PID指令的第1操作数,直接用模拟量输入通道。最后不进行PID控制时,PWM输出为100,为最大值,目的是停止电炉加温。图4-62b先是S7-200机初始化程序,为脉冲宽度可调输出进行设定。只是在模拟量输入及脉冲量输出所用指令略有差别。设置不当,也将达不到预期的控制效果。

模拟量输入脉冲量输出的闭环控制优化方案

这种闭环控制反馈输入的是模拟量,而控制输出是脉冲量。脉冲量可以是不同的输出脉冲数,不同的脉冲频率或不同的脉宽。图4-61所示为模拟量入脉冲量出的电炉温度闭环控制框图。

从图4-61可知,它的输入与模拟量控制时的输入相同。输出要用到脉冲量。现以使用脉宽调制的脉冲输出为例,介绍它的PID控制有关程序。

图4-62为用CPM2A、S7-200机及和利时LM机实现这个控制的程序。设备用的是沈阳旭风电子开发公司的SAC-PLC-TS3A测试台。

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图4-61 电炉温度闭环控制框图

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图4-62 模拟量输入脉冲量输出控制程序

图4-62a为CPM2A机程序。其模拟量模块用CPM1A_MA002。

从图知,该初始化的目的把常数FEFF赋值给“工作参数设定”通道。参阅CPM1A_MA002说明书可知,它使各模拟量输入通道可用电压或电流输入,范围为1~5V或1~5mA。而且输入值已做了滤波。(www.daowen.com)

由于控制电路的原因,它的参数设定设为正控制,即反馈值大,控制输出也大。这在程序上无法体现,只是在此说明。PID的参数也可用图4-60例子的处理,在此不再重复说明。故该图只是整个程序的控制及输出部分。

该控制程序PID及其执行条件。PID指令的输入、输出均为二进制码。反馈输入,即PID指令的第1操作数,直接用模拟量输入通道。输出,即它的第3操作数,也是二进制码,在0~FF变化。而脉宽调制PWM指令控制输出(第3个操作数,它的第1操作数为指定发送口,第2操作数为指定脉冲频率的10倍)用的是BCD码,而且只能在0~100间变化。故从PID计算得到输出到PWM的真正输出须进行转换。

该程序用了MLB(二进制运算乘10),DVB(二进制运算除25)及BCD指令就是实现这个转换。

最后不进行PID控制时,PWM输出为100,为最大值,目的是停止电炉加温。

图4-62b先是S7-200机初始化程序,为脉冲宽度可调输出进行设定。输出口为Q0.1,周期为100ms。图中①为处理模拟量输入,使其始终在0~1.0之间。图中②为执行PID指令,其输出为VD108。图中③~⑥为数据转换计算,把控制输出传送给SMW80(在0~100ms之间变化),用以控制脉冲宽度。图中⑦为执行PLS指令,进行脉冲输出。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。只是在模拟量输入及脉冲量输出所用指令略有差别。

图4-62c所示为和利时LM机程序。图中节1为使能模拟量输入模块。节2为对模拟量输入“%IW4”的值进行转换,使其总是在0~100之间变化。节3为调用定时功能块,以产生定时脉冲。节4为定时脉冲信号调用PID功能块。这里“WD”为节2变换输出,反映了被控比较温度值。“SD”为比较温度设定值。“Kp1”、“Tn1”、“Tv1”等为PID控制参数。在此,还把PID功能块输出转换为字节型数据。节5为调用脉冲输出功能块。脉宽由PID输出转换后的“Duty1”确定。脉冲周期Period=5000μs=5ms,即信号的频率为200Hz。输出通道为Q1.1,用其通断的时间搭配,控制供给炉子的加热能量,以达到控制温度的目的。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及脉冲输出功能块就可进行PID控制了。它将使被控温度,保持为设定值。这里程序也不太复杂,但参数怎么设定是很关键的。设置不当,也将达不到预期的控制效果。

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