在PLC&DCS中比例控制的编程思想

首先我们要知道无论是PLC还是DCS，在编写控制程序时，都不能脱离生产工艺独立来谈。如果脱离工艺生产，一切程序都是无意义的。我们在工艺生产中经常会遇到某两种原料需要按照一定比例提供，才能获得合格的产品，或者说达到我们预期的效果。这个时候我们的比例控制将会发挥他的优势和作用。那么什么是比例控制？怎么是实现呢？客观别急，且听我下面慢慢道来。

比例控制，他属于过程控制中的高级控制，需要搭配PID控制来实现。是实现在主调节或者说主动量发生变化后，副调节或者是副动量需要按照预期的比例，通过计算后输出的量来调节。举个例子:如果主动量是流量1，副动量是流量2，流量2与流量1的比例是0.5倍(流量2除以流量1，当然，如果读者习惯用流量1除以流量2，那比例就变成2倍了），此时流量2就会按照流量1的0.5倍来调节。

在了解比例控制的基本情况后，我们下面来讲讲如何具体实现。在讲具体实现之前，我们要了解几个概念:1、主调节或者主动量，他是指生产中起决定作用的量，比如供加热炉燃烧的天然气流量。2、次调节或者副动量，他实际就是起辅助作用的，但没有他又不行，比如给加热炉燃烧的天然气提供的氧气流量，氧气的供应必须按照天然气的一定比例，才能做到燃烧充分，又不浪费氧气。具体实现如:

设天然气流量为流量1，用流量1来做流量1PID控制过程参数输入，氧气流量为流量2，比例设定为SP3，流量2作为流量2PID调节的过程参数输入。流量2PID的设定值SP2由流量2和流量1按照比例设定SP3计算后来提供，SP2= SP3*流量1，如果在编写程序时要考虑滤波或者串级，此时公式要做相应调整。但编程思想是不变的。本文不针对某一款特定的PLC或者DCS，编程思想是通用，DCS中通常有专门的比例功能块，这些功能块考虑比较细致，比如他们通常都有滤波功能，手自动以及串级功能，总而言之，功能比较齐全，这时候计算公式可能我变化。但大多数PLC没有比较功能块，编写者可以根据本文思想自行编写，并封装成FB或者FC块，以便后面调用。

好了，就写到这里了，文中可能存在描述有不妥的地方，欢迎读者指正！

PLC的3大重点编程算法，电气人都该掌握

PLC编程算法(一)

1、开关量也称逻辑量，指仅有两个取值，0或1、ON或OFF。它是最常用的控制，对它进行控制是PLC的优势，也是PLC最基本的应用。

开关量控制的目的是，根据开关量的当前输入组合与历史的输入顺序，使PLC产生相应的开关量输出，以使系统能按一定的顺序工作。所以，有时也称其为顺序控制。

而顺序控制又分为手动、半自动或自动。而采用的控制原则有分散、集中与混合控制三种。

2、模拟量是指一些连续变化的物理量，如电压、电流、压力、速度、流量等。

PLC是由继电控制引入微处理技术后发展而来的，可方便及可靠地用于开关量控制。由于模拟量可转换成数字量，数字量只是多位的开关量，故经转换后的模拟量，PLC也完全可以可靠的进行处理控制。

由于连续的生产过程常有模拟量，所以模拟量控制有时也称过程控制。

模拟量多是非电量，而PLC只能处理数字量、电量。所有要实现它们之间的转换要有传感器，把模拟量转换成数电量。如果这一电量不是标准的，还要经过变送器，把非标准的电量变成标准的电信号，如4—20mA、1—5V、0—10V等等。

同时还要有模拟量输入单元(A/D)，把这些标准的电信号变换成数字信号;模拟量输出单元(D/A)，以把PLC处理后的数字量变换成模拟量——标准的电信号。

所以标准电信号、数字量之间的转换就要用到各种运算。这就需要搞清楚模拟量单元的分辨率以及标准的电信号。例如：

PLC模拟单元的分辨率是1/32767，对应的标准电量是0—10V，所要检测的是温度值0—100℃。那么0—32767对应0—100℃的温度值。然后计算出1℃所对应的数字量是327.67。如果想把温度值精确到0.1℃，把327.67/10即可。

模拟量控制包括：反馈控制、前馈控制、比例控制、模糊控制等。这些都是PLC内部数字量的计算过程。

3、脉冲量是其取值总是不断的在0(低电平)和1(高电平)之间交替变化的数字量。每秒钟脉冲交替变化的次数称为频率。

PLC脉冲量的控制目的主要是位置控制、运动控制、轨迹控制等。例如：脉冲数在角度控制中的应用。步进电机驱动器的细分是每圈10000，要求步进电机旋转90度。那么所要动作的脉冲数值=10000/(360/90)=2500。

PLC编程算法(二)——模拟量的计算

1、 -10—10V。-10V—10V的电压时，在6000分辨率时被转换为F448—0BB8Hex(-3000—3000);12000分辨率时被转换为E890—1770Hex(-6000—6000)。

2、 0—10V。0—10V的电压时，在12000分辨率时被转换为0—1770Hex(0—6000);12000分辨率时被转换为0—2EE0Hex(0—12000)。

3、 0—20mA。0—20mA的电流时，在6000分辨率时被转换为0—1770Hex(0—6000);12000分辨率时被转换为0—2EE0Hex(0—12000)。

4、 4—20mA。4—20mA的电流时，在6000分辨率时被转换为0—1770Hex(0—6000);12000分辨率时被转换为0—2EE0Hex(0—12000)。

以上仅做简单的介绍，不同的PLC有不同的分辨率，并且您所测量物理量实现的量程不一样。计算结果可能有一定的差异。

注：模拟输入的配线的要求

1、使用屏蔽双绞线，但不连接屏蔽层。

2、当一个输入不使用的时候，将V IN 和COM端子短接。

3、模拟信号线与电源线隔离 (AC 电源线，高压线等)。

4、当电源线上有干扰时，在输入部分和电源单元之间安装一个虑波器。

5、确认正确的接线后，首先给CPU单元上电，然后再给负载上电。

6、断电时先切断负载的电源，然后再切断CPU的电源。

PLC编程算法(三)——脉冲量的计算

脉冲量的控制多用于步进电机、伺服电机的角度控制、距离控制、位置控制等。以下是以步进电机为例来说明各控制方式。

1、步进电机的角度控制。首先要明确步进电机的细分数，然后确定步进电机转一圈所需要的总脉冲数。计算“角度百分比=设定角度/360°(即一圈)”“角度动作脉冲数=一圈总脉冲数*角度百分比。”

公式为：角度动作脉冲数=一圈总脉冲数*(设定角度/360°)。

2、步进电机的距离控制。首先明确步进电机转一圈所需要的总脉冲数。然后确定步进电机滚轮直径，计算滚轮周长。计算每一脉冲运行距离。最后计算设定距离所要运行的脉冲数。

公式为：设定距离脉冲数=设定距离/[(滚轮直径*3.14)/一圈总脉冲数]

3、步进电机的位置控制就是角度控制与距离控制的综合。

以上只是简单的分析步进电机的控制方式，可能与实际有出入，仅供各位同仁参考。

伺服电机的动作与步进电机的一样，但要考虑伺服电机的内部电子齿轮比与伺服电机的减速比。

PLC中重要的三个点：开关量、模拟量、脉冲量。只在搞清楚三者之间的关系，对于掌握PLC就不会有太大的问题。

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