PLC模拟量控制类型优化为：如何使用PLC控制模拟量？

1.单回路反馈控制

它只有一个控制回路，是闭环的。具体有：

ON/OFF控制，最简单。其办法是，把检测到的模拟量的实际值与设定值进行比较，当实际值超过时定值到某界限时，其执行回路ON（或OFF）；而低过某界限时，执行回路OFF（或ON）。也可检测及处理实际值与设定值的偏差，并根据此调节控制输出ON与OFF的时间比例，以实现控制。这种控制，仅输入需用模拟量，而输出则用开关量。

P（比例）I（积分）D（微分）控制，它由传感器、模拟量输入单元、PLC程序、模拟量输出单元（或逻辑量输出点）及执行器组成。它对偏差作PID运算，然后产生控制输出。当然，也可只有P，或PI的控制，视系统的要求而定。PID运算可用PLC的数学运算指令实现。较高档的PLC多有PID指令，或PID函数块，则可直接用这个指令，或调用这个函数块实现。也可使用PID控制的硬件单元（模块）实现。

其它控制，如模糊控制，它的输出按其与输入对应的模糊关系确定。欧姆龙、西门子的PLC就有模糊控制单元，可用以实现这种控制。

单回路反馈控制简单，易于调整、投运，适用于纯滞后和惯性较小、负荷和干扰变化比较平缓的系统的控制。

2.串级控制

它有主、辅两个控制回路，主回路与辅回路，如图4-4所示。从图4-4中可知，它的主回路的设定值按要求给定，其输出不直接用以推动执行器，而用作辅调节器设定值。辅调节器的输出才用以推动执行器。

图4-4 串级控制

图4-5说明单回路控制与串级控制的区别。图4-5a为单回路控制，控制量为炉温θ，测出的炉温经变送器变换后，送调节器T，调节器的输出直接控制调节阀的开度，从而控制送入加热炉中的燃油量。这个系统虽较简单，但燃油压力的波动将影响炉温变化。特别是燃油的压力波动值大且频繁时，炉温的波动更大。

而图4-5b为串级控制，就是要解决这个压力波动对炉温的干扰。它先构成一个压力控制回路。用辅调节器G，去克服燃油压力波动对流量的影响。主调节器则按设定值的要求，依炉温确定应给的燃油流量。

由于多了个辅回路，可使所控制的炉温免受或少受燃油压力波动的干扰，从而提高系统的控制品质。

图4-5 单回路控制与串级控制区别

1、6—燃油 2—调节器 3—变送器 4、11—加热炉 5、12—调节阀 7—辅变送器 8—辅调节器 9—主调节器 10—主变送器

应提醒的是，这里调节器用的不是硬件，而是软件，是PLC程序。靠运行PLC程序实现调节器的控制功能。

3.前馈控制

图4-6所示为前馈控制的例子。它是按扰动进行的开环控制。如图4-6所示的换热器，加热的物料流入量是主要的干扰因数时，可用如图4-6所示的办法，随着进料的变化，通过前馈补偿器，调节用以加热物料的蒸汽流量，从而控制容器的温度。

如果弄清物料流量对温度的影响规律，可做到系统的误差为零。

当然，前馈与反馈控制也可结合起来进行，以得到更高系统的控制品质。

图4-6 前馈控制例子

1—排水 2—进料 3—蒸汽 4—出料 5—前馈补偿装置 6—进料变送器 7—调节阀

应提醒的是，这里的前馈补偿器也不是硬件，而是软件，也是PLC程序。用运行PLC程序实现前馈补偿器的控制功能。

4.比值控制

在生产中，有时要求若干变量间保持一定的比例关系，如煤气加热炉，就要求煤气与空气要有合适的比例，即空燃比。比例调节器就是要保证在煤气变化的同时，空气也要有相应的变化。比值控制有开环、闭环及多变量比值等。

图4-7所示为开环比值控制。Q_b的流量按比例k，跟随流量Q_a变化。

图4-8所示为闭环比值控制。Q_b的流量为闭路控制。它的设定值为kQ_a，随Q_a而变。

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图4-7 开环比值控制

1—变送器 2—比例器 3—调节阀

图4-8 闭环比值控制

1、5—变送器 2—比例器 3—调节阀 4—调节器

图4-9所示为双闭环控制，两个回路都是闭环的。Q_a调节器的设定值是独立的，而Q_b调节器的设定值由Q_a的变送器，经比例器换算后给出。这种空置的目的是Q_b要随Q_a变，以保证其间比例关系不变。

图4-10所示为多值比例控制。这里画出两个闭环控制回路。它们的调节器的设定值都是由Q_a的变送器送出、经比例器K₁、K₂换算后确定。以此保证Q_a、Q_b1、Q_b2之间的比例关系。

图4-11所示也为多值比例控制。这里也画出两个闭环控制回路。Q_b1调节器的设定值都是由Q_a的变送器送出、经比例器K₁换算后确定。而Q_b2调节器的设定值则是由Q_b1的变送器送出、经比例器K₂/K₁换算后确定。它是用从变量间的协调，保证Q_a与Q_b1以及Q_b1与Q_b2之间的比例关系。

图4-9 双闭环比值控制

1、5—变送器 2—比例器 3、4—调节阀 6、7—调节器

图4-10 多值比例控制

图4-11 多值比例控制另例

图4-12 三调节回路比值控制

图4-13 变比值控制

图4-12所示有3个调节回路。调节器T，用以调节炉温。当温度变化时，它改变燃气调节器的设定值。进而改变燃气流量Q_a。而当燃气流量改变时，经比例器K也改变空气调节器的设定值。也会改变空气的流量Q_b。从而达到当温度变化时，既改变燃气，又改变空气的流量，以保证炉温恒定。

图4-13所示为变比值的控制回路。流量Q_b的调节器的设定值由乘法器给定。乘法器进行K（c）与Q_a的乘运算。而K（c）则由成分分析仪测出成分值c后，由控制器A把其与设定值c_r比较、换算得出。这种控制可保证不同的流量Q_a时，将有不同比例的Q_b值。

应提醒的是，这里除变送器、调节阀之外，其它的如调节器、比利器、成分分析仪、乘法器等均为软件，为PLC程序，通过运行PLC的程序实现有关的控制功能。

5.其它控制

其它常用的控制方法还有均匀控制、分程控制、多冲量控制等。

均匀控制用于连续生产的过程中。目的是保证前后设备间的物料流动能得以平衡，以达到均匀生产的目的。

分程控制用于有不同工况的生产过程。可做到在各个工况下，都能实现合适的控制。

多冲量控制用于有多个相互有联系的被控对象，被控量不仅与控制量有关，还与其它变量有关。多冲量控制就是将这些变量组合起来，一起去控制控制量。

此外，还有一些高级控制，如模糊控制、专家控制、最优控制、自适应控制、自学习控制、预测控制及复合控制等。

这些控制也都可用PLC予以实现。