PLC模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本原理及優(yōu)勢(shì)

PLC模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本原理

輸入信號(hào)和輸出信號(hào)均為模擬量的控制系統(tǒng)稱(chēng)為模擬量控制系統(tǒng)。過(guò)程控制系統(tǒng)是指被控制量為溫度、壓力、流量、液位、成份等這一類(lèi)慢連續(xù)變化的模擬量控制系統(tǒng)。

如圖所示為典型的模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖中，虛線部分可由PLC的基本單元加上模擬量輸入/輸出擴(kuò)展單元來(lái)承擔(dān)。即由PLC自動(dòng)采樣來(lái)自檢測(cè)元件或變送器的模擬輸入信號(hào)，同時(shí)將采樣的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，存在指定的數(shù)據(jù)寄存器中，經(jīng)過(guò)PLC運(yùn)算處理后輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)去執(zhí)行。

圖典型模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖

因此，要將PLC應(yīng)用于模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)中，首先要求PLC必須具有A/D和D/A轉(zhuǎn)換功能，能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的模擬量信號(hào)與PLC內(nèi)部的數(shù)字量信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換；其次PLC必須具有數(shù)據(jù)處理能力，特別是應(yīng)具有較強(qiáng)的算術(shù)運(yùn)算功能，能根據(jù)控制算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以實(shí)現(xiàn)控制目的；同時(shí)還要求PLC有較高的運(yùn)行速度和較大的用戶(hù)程序存儲(chǔ)容量?，F(xiàn)在的PLC一般都有A/D和D/A模塊，許多PLC還設(shè)有PID功能指令，在大、中型PLC中還配有專(zhuān)門(mén)的PID過(guò)程控制模塊。

PLC與其它模擬量控制裝置的比較

傳統(tǒng)的模擬量控制系統(tǒng)主要采用電動(dòng)組合儀表，常用的有DDZ-Ⅱ型和DDZ-Ⅲ型儀表。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，但體積大、功耗大、安裝復(fù)雜、通用性和靈活性較差、控制精度和穩(wěn)定性較差。另外，其控制運(yùn)算功能簡(jiǎn)單，不能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的過(guò)程控制。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，新型的過(guò)程控制計(jì)算機(jī)不斷涌現(xiàn)，較為流行的有工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC）、可編程調(diào)節(jié)器（PSC）、集散控制系統(tǒng)（dcs）。

1、PLC與PSC

可編程調(diào)節(jié)器（PSC）是在DDZ-Ⅲ型儀表的基礎(chǔ)上，采用微處理器技術(shù)發(fā)展起來(lái)的第四代儀表。它的強(qiáng)大功能、靈活性、可靠性、控制精度、數(shù)字通訊能力是傳統(tǒng)的電動(dòng)組合儀表無(wú)法比擬的。PSC與PLC都是智能化的工業(yè)裝置，各有特色。PLC以開(kāi)關(guān)量控制為主，模擬量控制為輔；而PSC則以閉環(huán)模擬量控制為主，開(kāi)關(guān)量控制為輔，并能進(jìn)行顯示、報(bào)警和手動(dòng)操作。因此，在模擬量控制系統(tǒng)中采用PSC更適合于各種過(guò)程控制的要求。而PLC的可靠性、靈活性、強(qiáng)大的開(kāi)關(guān)量控制能力和通訊聯(lián)網(wǎng)能力，在模擬量控制上也富有特色。特別在開(kāi)關(guān)量、模擬量混合控制系統(tǒng)中更顯示出其獨(dú)特的優(yōu)越性。

2、PLC與DCS

集散控制系統(tǒng)（DCS）是1975年問(wèn)世的，它的是3C（computer、communications、control）技術(shù)的產(chǎn)物，它將順序控制裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、過(guò)程控制的模擬量?jī)x表、過(guò)程監(jiān)控裝置有機(jī)地結(jié)合在一起，產(chǎn)生了滿足各種不同要求的DCS。而今天的PLC加強(qiáng)了模擬量控制功能，多數(shù)配備了各種智能模塊，具有了PID調(diào)節(jié)功能和構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)、組成分級(jí)控制的功能，也實(shí)現(xiàn)了DCS所能完成的功能。到目前為止，PLC與DCS的發(fā)展越來(lái)越近。就發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，控制系統(tǒng)將綜合PLC和DCS各自的優(yōu)勢(shì)，并把兩者有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，形成一種新型的全分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。

3、PLC與IPC

工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC）是由通用微機(jī)的推廣應(yīng)用而發(fā)展起來(lái)的，其硬件結(jié)構(gòu)和總線的標(biāo)準(zhǔn)化程度高，品種兼容性強(qiáng)，軟件資源豐富，特別是有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持，在要求實(shí)時(shí)性強(qiáng)、系統(tǒng)模型復(fù)雜的領(lǐng)域占有優(yōu)勢(shì)。而PLC的標(biāo)準(zhǔn)化程度較差，產(chǎn)品不能兼容，故開(kāi)發(fā)較為困難。但PLC的梯形圖編程很受不熟悉計(jì)算機(jī)的電氣技術(shù)人員歡迎，同時(shí)PLC專(zhuān)為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境設(shè)計(jì)的，可靠性非常高，被認(rèn)為是不會(huì)損壞的設(shè)備，而IPC在可靠性上還不夠理想。