宿遷西門子電纜6XV1830-3EH10            宿遷西門子電纜6XV1830-3EH10

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需要PLC的CPU模塊,、模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊，此外還需要被控對象,、檢測元件、變送器和執(zhí)行機(jī)構(gòu),。例如可以用電熱水壺作為被控對象,，用熱電阻檢測溫度，用溫度變送器將溫度轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電壓,，用移相控制的交流固態(tài)調(diào)壓器作執(zhí)行機(jī)構(gòu),。

 有沒有比較簡單的實(shí)現(xiàn)PID閉環(huán)控制的方法呢？
 在控制理論中,，用傳遞函數(shù)來描述被控對象,、檢測元件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和PID控制器,。
 被控對象一般是串聯(lián)的慣性環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)的組合,。在實(shí)驗(yàn)室可以用以運(yùn)算放大器為核心的模擬電路來模擬廣義的被控對象（包括檢測元件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)）的傳遞函數(shù)。我曾將這種運(yùn)放電路用于S7-200和S7-1200的PID參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn),。
 用運(yùn)算放大器模擬被控對象一般需要做印刷電路板,，還是比較麻煩。有沒有更簡單的方法呢,？
 除了用運(yùn)算放大器來模擬被控對象的傳遞函數(shù),，也可以用PLC的程序來模擬,。為此我編寫了用來模擬被控對象的S7-200的子程序，它也可以用于S7-200 SMART,。使用模擬的被控對象的PID閉環(huán)示意圖如下圖所示,，虛線右邊是被控對象，DISV是系統(tǒng)的擾動(dòng)輸入值,。虛線左邊是PLC的PID控制程序,。
 


 被控對象的數(shù)學(xué)模型為3個(gè)串聯(lián)的慣性環(huán)節(jié)，其增益為GAIN,，3個(gè)慣性環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)分別為TIM1～TIM3,。其傳遞函數(shù)為
 


 分母中的“s”為自動(dòng)控制理論中拉普拉斯變換的拉普拉斯算子。將某一時(shí)間常數(shù)設(shè)為0,，可以減少慣性環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù),。圖中被控對象的輸入值INV是PID控制器的輸出值。被控對象的輸出值OUTV作為PID控制器的過程變量（反饋值）PV,。
 下圖是模擬被控對象的子程序,，實(shí)際上只用了兩個(gè)慣性環(huán)節(jié)，其時(shí)間常數(shù)分別為5000ms和2000ms,。用與PID的采樣周期相同的定時(shí)中斷時(shí)間間隔來調(diào)用這個(gè)子程序,。
 

2.工業(yè)過程控制

在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，存在一些如溫度,、壓力,、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量（即模擬量）,，PLC采用相應(yīng)的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊及各種各樣的控制算法程序來處理模擬量,，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調(diào)節(jié)方法,。過程控制在冶金,、化工、熱處理,、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用,。

3.運(yùn)動(dòng)控制

PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。一般使用的運(yùn)動(dòng)控制模塊,，如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊,，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床,、機(jī)器人,、電梯等場合。

4.數(shù)據(jù)處理

PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算,、邏輯運(yùn)算）,、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,、排序,、查表、位操作等功能,，可以完成數(shù)據(jù)的采集,、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于如造紙,、冶金,、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。

5.通信及聯(lián)網(wǎng)

PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信,。隨著工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,，現(xiàn)在的PLC都具有通信接口，通信非常方便,。

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PLC的應(yīng)用特點(diǎn)

1.可靠性高,，抗干擾能力強(qiáng)

  高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù),，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造,，內(nèi)部電路采取了*的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性,。使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng),，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一,，故障也就大大降低,。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能,，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中,，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序,，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣,，整個(gè)系統(tǒng)將*的可靠性,。

2.配套齊全，功能完善,，適用性強(qiáng)

PLC發(fā)展到今天,，已經(jīng)形成了各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外,，PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力,，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。多種多樣的功能單元大量涌現(xiàn),，使PLC滲透到了位置控制,、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中,。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展,，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。

3.易學(xué)易用,，深受工程技術(shù)人員歡迎

 下圖是用來監(jiān)視PID回路運(yùn)行情況的STEP 7-Micro/WIN的PID調(diào)節(jié)控制面板,，可以用它進(jìn)行PID參數(shù)自整定或手動(dòng)調(diào)節(jié)PID參數(shù)的實(shí)驗(yàn)。標(biāo)有PV（即被控量）的是過程變量的階躍響應(yīng)曲線,。
 


 將上圖中的積分時(shí)間由0.03min（分鐘）增大到0.12min,，下圖的超調(diào)量有明顯的減小。通過修改PID的參數(shù),，觀察被控量階躍響應(yīng)曲線給出的超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間等特征量的變化情況,，可以形象直觀、快速地學(xué)習(xí)和掌握PID參數(shù)的整定方法,。