数字控制器.ppt

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1、过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录一、概述一、概述二、二、SLPC可编程调节器可编程调节器1、硬件构成、硬件构成2、软件构成、软件构成2、软件构成、软件构成3、应用举例、应用举例过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录一、概述一、概述1、特点、特点v具有良好的操作性、监视性具有良好的操作性、监视性v丰富的运算、控制功能丰富的运算、控制功能完成比率、串级、选

2、择、完成比率、串级、选择、非线性、前馈等控制非线性、前馈等控制v具有自诊断功能具有自诊断功能v通讯功能通讯功能集中监视，可与计算机联用。集中监视，可与计算机联用。2、硬件组成、硬件组成过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录3、软件技术、软件技术应用面向问题语言应用面向问题语言P0L(Problem Oriented La

3、nguage)填空栏式填空栏式（PMK）组态式组态式（SLPC）将各种运算、控制功能制成功能模块将各种运算、控制功能制成功能模块用连接语句连接起来。用连接语句连接起来。过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录二、二、SLPC可编程调节器可编程调节器（一）构成原理（一）构成原理1、硬件构成、硬件构成过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录过程控制仪表及装置过程控制

4、仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录2、程序的构成、程序的构成功能模块功能模块连接语句连接语句解释说明解释说明LODESTOREEND3、信号流程、信号流程输入：输入：各种参数自动转换成内部数据存入相应的寄存器各种参数自动转换成内部数据存入相应的寄存器运算：运算：启动用户程序，完成符合需要的运算和控制。启动用户程序，完成符合需要的运算和控制。输

5、出：输出：进入寄存器的数据自动转换成模拟或状态信号进入寄存器的数据自动转换成模拟或状态信号主程序最多主程序最多240步，子程序最多步，子程序最多99步。步。过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录输入寄存器输入寄存器模拟：模拟：数字：数字：Xn n=15DIn n=16输出寄存器输出寄存器 模拟：模拟：Yn n=16数字：数字：其中：其中：Y1 电流输出，电流输出，Y2_ Y3电压输出，电压输出，Y4 Y5 Y6 用于通讯，无对应端子。用于通讯，无对应端子。DOn n=116其

6、中：其中：n=16 对应有输出端子，但与输入端总数不能超过，对应有输出端子，但与输入端总数不能超过，编程时由编程时由DIOn的设定值决定的设定值决定如：如：DIOn=端子作输出用端子作输出用DIOn=端子作输人用端子作输人用n=编号编号 端端n=16无对应端子，存输出变量。无对应端子，存输出变量。DIO=对应对应DO3 DIO=0对应对应DI4 4、各寄存器功能、各寄存器功能过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录可变参数寄存器可变参数寄存器Pn n=139存各种整定参数，存各

7、种整定参数，运行中可修改。运行中可修改。固定常数寄存器固定常数寄存器Kn n=116存固定参数，存固定参数，运行中不可修改。运行中不可修改。中间参数寄存器中间参数寄存器 Tn n=116存中间运算结果存中间运算结果功能扩展寄存器功能扩展寄存器An n=116Bn n=139FLn n=132模拟量模拟量整定参数整定参数状态量状态量运算寄存器运算寄存器Sn n=15完成各种运算和控制功能，具有堆栈结构。完成各种运算和控制功能，具有堆栈结构。过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录

8、加算加算X1X2Y11、LDX12、LDX23、4、STY1过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录5、输入、输出信号与内部数据的变换、输入、输出信号与内部数据的变换输入输入15V0.0001.000(0%100%)误差误差0.2%输出输出420mA0.0001.000(0%100%)16位寄存器的运算范围位寄存器的运算范围运算范围：运算范围：-7.999+7.999 过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂

9、名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录（二）指令部分（二）指令部分运算指令运算指令控制指令控制指令基本运算基本运算带设备号运算带设备号运算逻辑运算逻辑运算寄存器移位寄存器移位1、基本运算、基本运算四则运算四则运算“”：S2 S1 S1“”：S2 S1 S1开方运算开方运算符号：符号：切除点切除点运算指令运算指令输入输入切除点切除点输出输出=0输入输入切除点切除点输出输出=如小信号不切除如小信号不切除输入输入1%输出输出=10输入输入输入输入1%输出输出=程序程序过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院

10、自动化系上页上页下页下页目目 录录程序程序X12、4、CMP3、LDK011、LDX1K01S1S2说明说明K01=0.10/10.1，S1置置10.1，S1置置05、GIF 116、LDX1X17、LDK02K02=2.0008、9、LDK03K03=5.00010、K02X12X1 K032X1 10X1 11、STY110X1 过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录绝对值绝对值ABS选择选择限幅限幅HSL 高值高值LSL 低值低值HLM 上限限幅上限限幅LLM 下限限幅

11、下限限幅练习：练习：没被选中的信号消失没被选中的信号消失利用限幅可使调节器的输出利用限幅可使调节器的输出被钳制在一定范围内，克服被钳制在一定范围内，克服积分饱和。积分饱和。过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录2、带设备号运算、带设备号运算一阶惯性一阶惯性LAGnn=18 S1 X1 S2 结果结果 S1=0100S对应内部数据对应内部数据 0%100%微分微分LEDnn=12微分微分+一阶惯性一阶惯性完全微分：完全微分：实际微分：实际微分：微分时间常数微分时间常数过程控制仪

12、表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录十段折线函数十段折线函数FXnn=12用折线逼近曲线。用折线逼近曲线。将输入将输入10等份，设定出对应的输出值等份，设定出对应的输出值输入、输出必须为单值函数输入、输出必须为单值函数F1F11F2任意折线函数任意折线函数FXnn=34将输入任意分将输入任意分10段，输入、输出都需设定段，输入、输出都需设定纯滞后纯滞后DEDnn=13=01000S对应内部数据对应内部数据 0%100%输入输入输出输出纯滞后指令可连续使用三次。纯滞后指令可连续使用三次

13、。过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录移动平均运算移动平均运算 MAVnn=12X0现在值现在值X1X19设定时间设定时间设定时间设定时间01000S变化率运算变化率运算VELnn=13Y(t)=现在输入现在输入秒后的输入秒后的输入=X(t)X(t)e-s=X(t)（1 e-s）=01000S对应内部数据对应内部数据 0%100%秒前的输入秒前的输入现在输入现在输入输出输出过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自

14、动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录变化率限幅变化率限幅 VLMnn=16状态变化检出状态变化检出CCDnn=18当输入当输入DI1由由01时，输出时，输出DO1为为1当输入当输入DI1由由10或不变时，输出或不变时，输出DO1为为0DI1DO1控制周期控制周期3、逻辑运算、逻辑运算逻辑运算逻辑运算 AND()OR()NOT()（条件）转移（条件）转移条件：条件：GIFnnS1=1，转向转向nn步步S1=0，顺序执行顺序执行指令后指令后S1内容消失内容消失S2 S5上弹上弹无条件：无条件：GOnn无条件转向无条件转向nn步步指令后指令后S1内容不变内容不变过程控制仪表及装置

15、过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录比较比较CMPS2S1，S1=1S2S1，S1=0指令后指令后S1内容消失内容消失 S2不变不变报警报警HALnn=14上限报警上限报警LALnn=14下限报警下限报警滞区宽度滞区宽度 正常正常0异常异常1上限设定上限设定下限设定下限设定PF键、键、PF灯灯用用PF键产生状态信号控制键产生状态信号控制PF灯灯PF键键PF灯灯程序程序过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自

16、动化系上页上页下页下页目目 录录4、寄存器移位、寄存器移位 E A B C DS寄存器交换寄存器交换CHGCHG E B A C DS寄存器移位寄存器移位 E A B C DROTROT E A B C D5、子程序、子程序GIF SUBnGO SUBnRNT 返回返回n=130，不可编写控制功能，总步长不可编写控制功能，总步长过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录基本运算指令与带设备号运算指令的区别基本运算指令与带设备号运算指令的区别1、在总步许可范围内、在总步许可范围内基

17、本运算指令基本运算指令可多次重复使用，可多次重复使用，带设备号运算指令带设备号运算指令受使用次数的限制受使用次数的限制2、参加运算的信号在、参加运算的信号在 S中位置固定中位置固定运算在运算在S内进行内进行结果结果 S1输入输入 S2，时间常数时间常数 S1结果结果 S1过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录控制指令控制指令1、控制功能的种类和组成、控制功能的种类和组成（1）种类）种类基本控制基本控制(BSC)串级控制串级控制(CSC)选择控制选择控制(SSC)过程控制仪表及

18、装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录（2）组成）组成 功能模块：功能模块：BSC CSC SSC控制要素：控制要素：CNT1CNT5功能扩展寄存器：功能扩展寄存器：A B FL控制要素控制要素CNT1：一次回路（主回路）一次回路（主回路）1标准标准PID2采样采样PI33 批量批量 PIDCNT2：二次回路（副回路）二次回路（副回路）1标准标准PID2采样采样PICNT3：选择器选择器 0 低选低选1 高选高选CNT4：运算周期运算周期 0 0.2S1 0.1SCNT5：运算式运算式 0

19、 I-PD（定值控制）定值控制）1 PI-D（偏差控制）偏差控制）过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录I-PD（定值控制）定值控制）当给定变化时，输出不会发生急剧变化。当给定变化时，输出不会发生急剧变化。定值控制定值控制 PI-D（偏差控制）偏差控制）偏差控制偏差控制 当给定变化时，输出迅速响应。当给定变化时，输出迅速响应。给定给定 过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下

20、页下页目目 录录（1）BSC控制控制2、基本控制功能、基本控制功能使用使用CNT1（2）功能扩展）功能扩展外部串级设定外部串级设定A01输入补偿输入补偿A02输出补偿输出补偿A04可变增益可变增益A03输出跟踪输出跟踪A09 FL09切换切换FL10 FL11报警报警FL01 FL04过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录例：用例：用BSC要求实现外部串级设定要求实现外部串级设定X2，输出补偿输出补偿X3，输入上下限报警输入上下限报警程序：程序：1、LD X22、STA013

21、、LD X34、STA045、LD X16、BSC7、STY18、LDFL019、STDO0110、LDFL0211、STDO0212、END过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录1 e-s过程过程PIDSVPV+Y1练习：练习：输入补偿，外部串级设定输入补偿，外部串级设定要求：编写出程序要求：编写出程序过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录（3）运转方式及

22、切换）运转方式及切换运转方式运转方式CAM串级串级自动自动手动手动给定方式给定方式C：A：M：A01的值的值上位机上位机MODE2=1MODE2=2SET键键SET键键方式之间的切换方式之间的切换手动手动程序程序上位机上位机C A M除除M向向C切换应先切换应先切换到切换到A再到再到C外，外，其余可直接进行其余可直接进行FL10=01A方式方式C方式方式FL11=01M方式方式C/A方式方式上位上位 机机 程程 序序 手手 动动 优先顺序：优先顺序：过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下

23、页目目 录录3、串级控制功能、串级控制功能（1）CSC控制控制使用使用CNT1,CNT2（2）功能扩展）功能扩展外部串级设定外部串级设定A01输入补偿输入补偿A02 A06输出补偿输出补偿A04 A08可变增益可变增益A03 A07输出跟踪输出跟踪A09 FL09切换切换FL10 FL11报警报警FL01 FL04 FL05 FL08过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化

24、系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录（3）运转方式及切换）运转方式及切换运转方式及切换运转方式及切换同同BSC串级开路（串级开路（O）闭路（闭路（C）切换切换程序程序MODE3MODE3=0FL12=0串级控制串级控制FL12=1MODE3=1副回路单独控制副回路单独控制MODE3键和程序矛盾时，程序优先。键和程序矛盾时，程序优先。过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录（1）SSC控制控制使用使用CNT1,CNT2,CNT34、选择控制功能、选择控制功能从从C

25、NT1、CNT2和外部操作信号中选择最大值或最小和外部操作信号中选择最大值或最小值或任意一个值作为输出，未被选中的控制单元自动跟值或任意一个值作为输出，未被选中的控制单元自动跟踪输出，以实现无扰动切换。踪输出，以实现无扰动切换。A11=01234CNT3=01低值低值高值高值CNT1的值作为输出的值作为输出CNT2的值作为输出的值作为输出A10的值作为输出的值作为输出CNT3=01低值低值高值高值用于副机用于副机过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录过程控制仪表及装置过程控制

26、仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录（三）（三）SLPC的应用的应用例：例：带温度压力补偿的气体流量控制系统带温度压力补偿的气体流量控制系统系统说明系统说明P75控制功能选择控制功能选择BSC CNT1数学式数学式规格化规格化过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录验算：验算：将将X30，X1 X2 1代入上式得代入上式得 Y21.81（最大）最大）Y20（最小）最小）在在7.999

27、范围内范围内过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录功能框图功能框图程序程序数据表数据表过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录步步 序序程程 序序S1S2S3说说 明明12345LDX2LDK01LDK02+X2K1K1X2K2aX2K1X2读取压力信号读取k1=1.422读取k2=0.147压力补偿项a=678910LDX3LDK03LDK04+X3K3K3

28、X3K4bax3aK3X3aaa读取温度信号读取k3=0.872读取k4=0.477温度补偿项b=1112131415LDX1STY2a/bx1a/b压力、温度补偿运算读取差压信号C=开方运算补偿信号输出161718BSCSTY1ENDMVMV执行控制运算6.程序清单过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录 7.填写数据清单（datasheet）800.00流量10Nm3/hY20.477K4100.00操作输出%Y1模拟输出0.872K3500.00温度X30.147K210

29、.000压力kgf/cm2注X21.422K132000差压mmH2OX1模拟输入记事数值固定常数上限下限记事数据名过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录TCPVSV蒸汽蒸汽热料热料冷料冷料冷凝水冷凝水例：温度控制系统例：温度控制系统已知：对象传递函数：已知：对象传递函数：要求：要求：实现实现PID控制，并进行控制，并进行上下限报警。设定值由上下限报警。设定值由X2进行进行比率设定。比率设定。编写出主程序、仿真程序、画出功能框图。编写出主程序、仿真程序、画出功能框图。过程控制

30、仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录主程序：主程序：X2X2 P01+P02功能框图功能框图1、LD X22、LD P013、*4、LD P025、+6、STA017、LD X18、BSC9、STY110、LDFL0111、STDO0112、LDFL0213、STDO0214、END P01=0.8 P02=0.3过程控制仪表及装置过程控制仪表及装置茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系茂名学院信息学院自动化系上页上页下页下页目目 录录仿真程序仿真程序 Y1 Y2 X1BSC P03=0.051、LD Y12、LD P033、DED14、LD P045、LAG16、LDK017、*8、STY29、END P04=5 K01=0.6