在模拟量闭环控制中的应用

plc在生活中的运用
PLC在生活中的应用
1、开环控制
开关量的开环控制是PLC的最基本控制功能。

PLC的指令系统具有强大的逻辑运算能力，很容易实现定时、计数、顺序(步进)等各种逻辑控制方式。

大部分PLC就是用来取代传统的继电接触器控制系统。

2、模拟量闭环
对于模拟量的闭环控制系统，除了要有开关量的输入输出外，还要有模拟量的输入输出点，以便采样输入和调节输出实现对温度、流量、压力、位移、速度等参数的连续调节与控制。

目前的PLC不但大型、中型机具有这种功能外，还有些小型机也具有这种功能。

3、数字量控制
控制系统具有旋转编码器和脉冲伺服装置(如步进电动机)时，可利用PLC实现接收和输出高速脉冲的功能，实现数字量控制，较为先进的PLC还专门开发了数字控制模块，可实现曲线插补功能，近来又推出了新型运动单元模块，还能提供数字量控制技术的编程语言，使PLC实现数字量控制更加简单。

4、数据采集监控
由于PLC主要用于现场控制，所以采集现场数据是十分必要的功能，在此基础上将PLC与上位计算机或触摸屏相连接，既可以观
察这些数据的当前值，又能及时进行统计分析，有的PLC具有数据记录单元，可以用一般个人电脑的存储卡插入到该单元中保存采集到的数据。

PLC的另一个特点是自检信号多．利用这个特点，PLC控制系统可以实现白诊断式监控，减少系统的故障，提高系统的可靠性。

模拟量闭环控制一般用PID。

需要较好的动态品质和较高的稳态精度时，可以选用PI控制方式；控制对象的惯性滞后较大时，应选择PID控制方式。

各部分的作用如下：
在P，I，D这三种控制作用中，比例部分与误差信号在时间上是一致的，只要误差一出现，比例部分就能及时地产生与误差成正比的调节作用，具有调节及时的特点。

比例系数KC越大，比例调节作用越强，系统的稳态精度越高；但是对于大多数系统，KC过大会使系统的输出量振荡加剧，稳定性降低。

控制器中的积分作用与当前误差的大小和误差的历史情况都有关系，只要误差不为零，控制器的输出就会因积分作用而不断变化，一直要到误差消失，系统处于稳定状态时，积分部分才不再变化，因此积分部分可以消除稳态误差，提高控制精度。

但是积分作用的动作缓慢，可能给系统的动态稳定性带来不良影响，因此很少单独使用。

积分时间常数TI增大时，积分作用减弱，系统的动态性能(稳定性)可能有所改善，但是消除稳态误差的速度减慢。

根据误差变化的速度(即误差的微分)，微分部分提前给出较大的调节作用。

微分部分反映了系统变化的趋势，它较比例调节更为及时，所以微分部分具有超前和预测的特点。

微分时间常数增大时，超调量减小，动态性能得到改善，但是抑制高频干扰的能力下降。

PLC技术在自动化控制中的运用摘要：在电气工程的自动化控制中对PLC技术进行应用，不仅可以让自动化控制发展得到有效提升，也能推动我国电气工程行业在未来实现长远、可持续发展。

关键词：控制技术，自动化，闭环控制，顺序控制。

1、自动化控制中的PLC技术PLC技术就本质而言，是将编制完成的程序在有关数据中进行储存，然后以此为基础展开其他相应工作。

PLC技术可以针对电气工程中编写的所有程序进行合理储存，从而对人工操作、各项检验环节进行深层次的完善以及优化，推动电力行业实现长远可持续的发展。

另外，在电气工程以及自动化技术中对PLC技术进行应用，不仅可以让各项工作在有效性层面得到全方位的提升，也能够让数字化技术以及智能化技术两者之间进行有机融合。

具体应用价值如下：1.1后期维护自动化控制系统中应用的PLC技术主要是应用存储逻辑的方式，并不是采取传统形式的界限逻辑方式，因此自动化控制系统中的PLC技术，在后期维护时难度程度相对不高，能够一定程度上减少企业在经济层面的成本投入。

1.2故障发生率PLC系统自身不会轻易发生故障，原因是可以在较短时间内应用自身所具有的故障诊断模块，对故障问题进行自动化检查。

例如，PLC外部执行器或者输入设备在出现故障时，系统会与PLC系统存在的编程软件进行有机结合，从而为电气工程设备在参考层面提供有力的数据信息，在检查故障原因之后，针对故障进行有针对性的解决以及排查。

1.3反应灵敏以PLC技术为基础的综合控制系统，在反应层面的速度极为灵敏，可以在电气工程自动化控制中应用辅助继电器等一些新型设备，有效取代传统形式的机械触电继电器等设备，就某种程度而言，彻底摒弃了传统形式的电气工程自动化控制系统中应用的导线连接环节。

PLC技术在电气工程自动化控制环节进行应用，可以对继电器进行调节，让节点时间转换成零，与此同时不仅不需要特别对传统继电器的返回技术进行关注，还可以保证PLC控制系统在响应层面的速度得到极大程度的提升。

闭环反馈控制的控制作用
闭环反馈控制是一种通过比较系统输出与期望输出之间的差异，并根据该差异调整控制输入，以使系统输出尽可能接近期望输出的控制方法。

它具有以下几个控制作用：
1. 提高系统稳定性：闭环反馈控制可以通过实时监测系统输出并进行调整，使系统更加稳定。

当系统受到外部干扰或内部参数变化时，反馈机制可以迅速检测到这些变化并作出相应的调整，从而减小系统的振荡和不稳定性。

2. 增强系统的抗干扰能力：在闭环反馈控制系统中，控制器可以根据反馈信号对干扰进行补偿，从而降低干扰对系统输出的影响。

这使得系统在面对各种干扰时具有更好的适应性和鲁棒性。

3. 提高系统的精度：通过将实际输出与期望输出进行比较，闭环反馈控制可以精确地调整控制输入，使得系统的输出更加接近期望值。

这有助于提高系统的精度和性能，满足更严格的要求。

4. 实现自动调节：闭环反馈控制系统可以根据设定的目标值或参考信号，自动调整控制输入，无需人工干预。

这使得系统能够在不同的工作条件下自动适应，提高了工作效率和可靠性。

5. 优化系统性能：通过不断调整控制输入，闭环反馈控制可以找到最佳的控制策略，以实现系统性能的最优化。

这有助于提高生产效率、降低成本，并满足用户的需求。

总之，闭环反馈控制的控制作用在工程实践中得到了广泛应用，它可以提高系统的稳定性、抗干扰能力、精度、自动调节能力和优化系统性能，从而实现更高效、可靠和精确的控制。

PLC技术在自动化控制系统中的应用摘要：随着我国在国际上的地位发生极大的转变，我国国内的科学技术有了日新月异的发展，与此同时愈来愈多的先进技术出现在人们的生产生活中。

PLC作为可编程控制器，是针对现阶段社会生产、管理环境开发出的先进技术，能够作为可远程操作、自动化控制的电子装置，优化自动化控制系统的逻辑运算，更灵活地控制各类设备、机械。

PLC是各领域提升自动化控制水平的关键技术，为有效应用PLC技术，开发自动化控制系统，有效提升生产与管理的整体效益。

阐述PLC技术的特点，PLC技术在机电自动化中的运用。

关键词：PLC技术；自动化控制系统；应用引言随着可编程序逻辑控制器（Programmablelogic controller，PLC）技术的迅速发展，它在电气自动化系统中的运用也日益普遍，实际使用价值也愈来愈大，特别是在工业电气系统、数控技术等方面，更发挥着重要的驱动功能。

1 PLC技术的工作原理当前，为了进一步提高自动化控制的质量和效率，PLC技术是必不可少的，发挥着举足轻重的作用。

从PLC技术的工作原理来看，主要分为扫描控制方式、输入输出映像寄存器、功能扩展模块三个方面。

针对扫描控制方式，通常采用动态循环扫描，其扫描周期小于100ms，具有较强的适应性。

针对输入输出映像寄存器，是指每个扫描周期结束后对输入点的实际状态进行寄存，同时，将输出映像寄存器的状态映射到外部物理输出点，即每个扫描周期刷新一次。

而功能扩展模块具有很强的兼容性，在面的一些复杂的情况下，也能够通过搭配不同类型的信号模块进行处理。

2 PLC技术的优点2.1编程简单，便于操作在PLC技术中应用梯形图、逻辑图以及语句展开编程，不再需要掌握专业知识，系统开发所需要的时间也比较短，在现场使用也十分便捷。

即使有必须要修改的程序，也不需要拆除硬件。

2.2安全可靠电气工程及其自动化控制过程中在安全性方面提出了较高的要求，合理运用PLC技术能显著增加系统的抗干扰性能，即便是在复杂的运行环境内，PLC技术也能较好地满足系统用户的要求，辅助提升电气运行的安稳性与可靠度。

比例积分微分控制指令PID用于模拟量闭环控制，[S1·] [S2·]各用一个数据寄存器，[S1·] 用于存放设定目标值，[S2·] 用于设定测定当前值， [S3·]是用户为PID指令定义参数的首址，范围是D0～D7975，需占有自[S3·]起始的25个连续的数据寄存器，其中[S3·] ～[S3·] +6设定控制参数。

[D·]用一个独立的数据寄存器，用于存放输出值。

执行程序时，运算结果存于[D·]中。

PID指令的功能是接收一个输入数据后，根据PID算法计算调节值。

在图17-3中，X0闭合时，执行指令，目标值存入D10中，当前值从D20中读出，保留D100～D124作为用户定义参数的寄存器，输出值存入D150，一个程序中可以使用多条PID指令，每条指令的数据寄存器都要独立，以避免混乱。

PID指令在定时器中断、子程序、步进梯形图、跳转指令中也可使用，在这种情况下，执行PID指令前请清除[S3·] +7后再使用，采样时间必须大于PLC的一个运算周期。

控制用的参数的设定值（参数设定见表17-5）必须预先通过MOV等指令写入。

表17-5 参数设定。

PLC的用途目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。

1、开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。

如注塑2、模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。

为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。

PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。

3、运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。

从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。

如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。

世界上各主要PLC 厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

4、过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。

作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。

PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。

大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。

PID处理一般是运行专用的PID子程序。

过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

5、数据处理现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。

这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。

数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

如何使用S7-200CPU 的PID控制S7-200 能够进行PID 控制。

S7-200 CPU最多可以支持8 个PID 控制回路（8个PID 指令功能块）。

PID 是闭环控制系统的比例－积分－微分控制算法。

PID 控制器根据设定值（给定）与被控对象的实际值（反馈）的差值，按照PID 算法计算出控制器的输出量，控制执行机构去影响被控对象的变化。

PID 控制是负反馈闭环控制，能够抑制系统闭环内的各种因素所引起的扰动，使反馈跟随给定变化。

根据具体项目的控制要求，在实际应用中有可能用到其中的一部分，比如常用的是PI（比例－积分）控制，这时没有微分控制部分。

1、PID 算法在S7-200 中的实现PID 控制最初在模拟量控制系统中实现，随着离散控制理论的发展，PID也在计算机化控制系统中实现。

计算机化的PID 控制算法有几个关键的参数：●Kc：Gain，增益●Ti：积分时间常数●Td：微分时间常数●Ts：采样时间在S7-200 中PID 功能是通过PID 指令功能块实现。

通过定时（按照采样时间）执行PID 功能块，按照PID 运算规律，根据当时的给定、反馈、比例－积分－微分数据，计算出控制量。

PID 功能块通过一个PID 回路表交换数据，这个表是在V 数据存储区中的开辟，长度为36 字节。

因此每个PID 功能块在调用时需要指定两个要素：PID控制回路号，以及控制回路表的起始地址（以VB 表示）。

由于PID 可以控制温度、压力等等许多对象，它们各自都是由工程量表示，因此有一种通用的数据表示方法才能被PID 功能块识别。

S7-200中的PID 功能使用占调节范围的百分比的方法抽象地表示被控对象的数值大小。

在实际工程中，这个调节范围往往被认为与被控对象（反馈）的测量范围（量程）一致。

PID 功能块只接受0.0 - 1.0 之间的实数（实际上就是百分比）作为反馈、给定与控制输出的有效数值，如果是直接使用PID 功能块编程，必须保证数据在这个范围之内，否则会出错。

1200plc模拟量指令
PLC（可编程逻辑控制器）是一种用于自动化控制的电子设备，
它通过编程来控制和监控工业过程。

PLC通常可以处理数字输入和
输出信号，但也有一些PLC可以处理模拟量输入和输出信号。

在PLC中，模拟量指令用于处理模拟量信号。

模拟量信号是连
续变化的信号，例如温度、压力、流量等。

PLC可以通过模拟量输
入模块接收模拟量信号，然后使用模拟量指令对其进行处理和控制。

模拟量指令的功能包括以下几个方面：
1. 模拟量输入，PLC可以通过模拟量输入模块接收外部传感器
或设备的模拟量信号。

模拟量输入指令可以读取和处理这些信号，
并将其转换为数字值供PLC程序使用。

2. 模拟量输出，PLC可以通过模拟量输出模块控制外部执行器
或设备的模拟量信号。

模拟量输出指令可以将数字值转换为模拟量
信号，并发送给外部设备。

3. 模拟量计算，PLC可以使用模拟量指令进行各种模拟量计算，
例如加减乘除、比较、滤波等。

这些计算可以用于控制和调节工业过程中的模拟量变量。

4. 模拟量调节，PLC可以使用模拟量指令对模拟量信号进行调节和控制。

例如，可以使用PID（比例、积分、微分）算法来实现温度、压力等模拟量变量的闭环控制。

5. 模拟量报警，PLC可以使用模拟量指令监测模拟量信号的状态，并在达到预设阈值时触发报警。

这可以帮助运维人员及时发现和处理异常情况。

总之，PLC的模拟量指令提供了丰富的功能和灵活性，可以处理和控制各种模拟量信号。

通过合理的编程和配置，可以实现精确的模拟量控制和监测，提高工业过程的效率和可靠性。

S7-300的PID调节一．PID的应用场合PID调节（P比例，I积分，D微分）：常用于需要用温度，液位，压力等闭环控制动作的场所。

常用的PID调节有三种：A.用温控等仪表进行调节，但是一般常规仪表只有一路PID控制通道，如果要实现多路PID控制，就需要很多仪表，成本过高，且不便于集中处理。

B.用PLC中的FB41/FB58块（模拟量输出控制，FB41/FB58 就相当于我们常规仪表里的控制器，FB58是专用于温度控制的块，但是占CPU 资源过大），需要用到的硬件为：1. PLC：CPU及模拟量输入输出模块；2. 传感器：接收压力，温度等信号；3. 变送器：将温度，压力等信号转换成电流或电压信号，依所用的模块可以取舍，例如如果PLC模拟量输入模块带有RTD模块（直接接热电阻信号）的功能，温度变送器可以不用；4. 功率调节器（调压模块）{必备}：接入模拟量输出模块，用模拟量输出的调节，调节电压大小，进行恒定的输出，控制被执行元件（例如加热器）；5.加热/加压器：最后的执行元件，接在功率调节器上，用来升/降温度和压力等；简易结构如下图：C.对于无法用模拟量控制的硬件，比如冷却风扇的启停等，只能用开关量控制，可以用PID算法（PWM）控制固态继电器(SSR)的通断，实现对温度的控制（FB41联合FB43,或者FB41联合FB59或者FB58联合FB59使用，FB58，FB59是专用于温度调节的块，但是占用CPU资源过大）。

控制原理：温度传感器检测到传感器的温度信号，经温度变送器将温度值转换成4~20mA的电流信号，送入PLC AI模块。

PLC把这个测量信号经过标度变换与设定值比较得到偏差，经PID运算后，发出PWM控制信号，经PWM来控制固态继电器的通断，来间接调节加热元件等的通断，从而实现温度的连续控制。

需要的元器件：1.固态继电器：与方法B相比，是将B中的功率调节器换成了固态继电器；2.其他与B类似，如果PLC模拟量输入模块带有RTD模块（直接接热电阻信号）的功能，温度变送器可以不用；二．下面主要介绍方法B和C的原理和程序编写：二．1 方法B—用PLC中的FB41块（模拟量输出控制）：PLC需要用到的块为：OB35,FB41,FC105（若用RTD模块接收温度可不用）,FC106。

PLC的应用领域目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。

（1）开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。

如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。

（2）模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。

为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。

PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。

（3）运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。

从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。

如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。

世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

（4）过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。

作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。

PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。

大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。

PID处理一般是运行专用的PID子程序。

过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

（5）数据处理现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。

这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。

数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。