贵州西门子S7-1500PLC模块代理（量大从优）

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PLC模拟量单闭环控制系统的组成

    典型的PLC模拟量单闭环控制系统如图1所示，虚线中的部分是用PLC实现的。

    图1    PLC模拟量单闭环控制系统方框图

    在模拟量闭环控制系统中，被控量c(t)（例如压力、温度、流量或转速等）是连续变化的模拟量，大多数执行机构（例如晶闸管调速装置、电动调节阀和变频器等）要求PLC输出模拟信号mv(t)，而PLC的CPU只能处理数字量。c(t)首先被测量元件（传感器）和变送器转换为标准的直流电流信号或直流电压信号pv(t)，例如4~20mA，1~5V或0~10V，PLC用A/D转换器将他们转换为数字量pv(n)。

    模拟量与数字量之间的相互转换和PID程序的执行都是周期性的操作，其间隔时间称为采样周期Ts。各数字量括号中的n表示该变量是第n次采样计算时的数字量。

    图1中的sp(n)是给定值，pv(n)为A/D转换后的反馈量，误差ev(n)=sp(n)-pv(n)。

    D/A转换器将PID控制器输出的数字量mv(n)转换为模拟量（直流电压或直流电流）mv(t)，再送去控制执行机构。

    例如在加热炉温度闭环控制系统中，用热电偶检测炉温，温度变送器将热电偶输出的微弱电压信号转换为标准量程的电流或电压，然后送给模拟量输入模块，经A/D转换后得到与温度成比例的数字量。CPU将它与温度设定值比较，并按某种控制规律（例如PID控制算法）对误差进行运算，将运算结果（数字量）送给模拟量输出模块，经D/A转换后变为电流信号或电压信号，用来控制电动调节阀的开度，通过它控制加热用的天然气的流量，实现对温度的闭环控制。c(t)为系统的输出量，即被控量，例如加热炉中的温度。

    模拟量控制系统分为恒值控制系统和伺服系统。恒值控制系统的给定值由操作人员提供，一般很少变化，例如温度控制系统和转速控制系统等。伺服系统的输入量是不断变化的随机变量，例如高射炮的瞄准控制系统和电动调节阀的开度控制系统。闭环负反馈控制可以使控制系统的反馈量pv(n)等于或跟随给定值sp(n)。以炉温控制系统为例，假设输出的温度值c(t)低于给定的温度值，反馈量pv(n)小于给定值sp(n)，误差ev(n)为正，控制器的输出量mv(t)将增大，使执行机构（电动调节阀）的开度增大，则进入加热炉的天然气流量增加，加热炉的温度升高，终使实际温度接近或等于给定值。

    如天然气压力的波动、工件进入加热炉等这些因素称为扰动量，它们会破坏炉温的稳定。闭环控制可以有效地抑制闭环中各种扰动的影响，使被控量趋近于给定值。

    闭环控制系统的结构简单，容易实现自动控制，因此在各个领域都得到了广泛的应用。

使用置位/复位指令的顺序控制梯形图编程方法又称为以转换为中心的编程方法。实现转换需要同时满足两个条件。

    1)该转换所有的前级步都是活动步，如图3中初始状态下M0.0为1状态，M0.0的常开触点闭合。

    2)转换条件I0.0×10.3满足，即用I0.0的常开触点和I0.3的常开触点组成的串联电路来表示上述两个条件同时满足。

    该电路接通时，应执行两个动作：

    1)应该将转换所有的后续步变为活动步，即将代表后续步的存储器位变为1状态，并保持。这一要求刚好可以使用置位指令来完成。

    2)将转换所有的前级步变为不活动步，即将代表前级步的存储器位变为0状态，并保持。这一要求刚好可以使用复位指令来完成。

    图7为图3的单序列编程方法，图8为图5的选择并行序列的编程方法。

    图7    使用置位/复位指令编写单序列

    图8    使用置位/复位指令编写选择并行序列

起保停电路只使用与触点和线圈有关的指令，任何一种PLC的指令系统都有这一类指令，因此是一种通用的编程方法，可以用于任意型号的PLC。

    1．控制电路部分

    例如设计如图3所示顺序功能图的程序，如果使用的M区被设置为没有断电保持功能，在启动时CPU将调用OB100将初始步对应的的M0.0置位为1，其余各步对应的存储器位被CPU自动复位为0。

    设计起保停电路的关键是确定它的启动条件和停止条件。根据转换实现的基本规则，转换实现的条件是它的前级步为活动步，并且相应的转换条件满足。以控制M0.2的起保停电路为例，步M0.2的前级步为活动步时，M0.1的常开触点闭合，它前面的转换条件满足时，I0.1的常开触点闭合。两个条件同时满足时，M0.1和I0.1的常开触点组成的串联电路接通。因此在起保停电路中，应将代表前级步的M0.1的常开触点和代表转换条件的I0.1的常开触点串联，作为控制M0.2的启动电路。

    图3    单序列顺序功能图

    当M0.2和I0.2的常开触点均闭合，步M0.3变为活动步，这时步M0.2应变为不活动步，因此可以将M0.3=1作为M0.2变为0的条件，即将M0.3的常闭触点与M0.2的线圈串联。根据上述方法和顺序功能图，很容易画出梯形图，如图4所示。

    图4    图3对应的程序

    2．输出电路部分

    因为步是根据输出变量的状态来划分的，所以它们之间的关系极为简单，可以分为两种情况处理：

    某一输出量仅在某一步中为ON，例如Q4.1就属于这种情况，可以将它的线圈与对应的存储器M0.1的线圈并联。

    如果某一输出在几步中都为ON，应将代表各步的存储器位的常开触点并联后，驱动输出线圈。例如上例中的Q4.0就属于这种状态。

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