脉冲量输入模拟量输出闭环控制优化方案

脉冲量输入模拟量输出的闭环控制，可以是PID控制，也可是模糊控制，可依情况选定。在选用某种控制时，控制参数也可作不同的选定。

在此要补充说明的是，在相同的系统中，根据不同的偏差值，选用不同的控制算法及不同的控制参数，以提高控制效果，是完全可能的。如在偏差很大时，根据经验，干脆输出很大的控制量；而到了调节量接近给定值时，转换用PID控制，慢慢使其达到控制要求。

只是，在算法切换时，或参数变换时，其控制输出不应突变，以避免对系统的冲击。为此，在使用多算法、多参数控制时，各种算法应相互追踪，一旦切换或转换，控制输出不产生突变。

以下以直流电动机转速控制为例，看怎样使用PID进行闭环控制。系统的原理框图如图5-35所示。

图5-35 PI/AO闭环控制原理框图

从图5-35可知，这里一个重要问题是，如何读入旋转编码器产生的脉冲信号，并将其转换为频率信号，以用作转速反馈值。而有了这个反馈值，加上给定值，再采用某个控制算法计算，即可得出控制量。如果控制算法合适，选用的控制参数得当，则可有效地实现系统闭环控制。

图5-36所示为脉冲读入及频率计算程序，该程序运行于CPM2A机，设备用的是沈阳旭风电子科技开发有限公司的SAC_- PLC-TS4测试台。

图5-36中，STIM为定时中断设定及启用指令。它用“P_First_C”（仅在第一个扫描周期ON）作为执行条件。两指令配合使用，使定时中断初始化并启用。选定这些操作数的STIM指令含义是，每隔100ms定时中断一次，中断时调子程序1。

从图5-36中子程序1知，它用XFER指令，把高速计数器的现值（CPM2A机高速计数器现值存于通道248、249中）传送给“BCD脉冲频率”。接着，使252.00ON，使高速计数器复位（高速计数器预设成仅用软件复位）。再接着，把“BCD脉冲频率”转换成“二进制脉冲频率”。当然，为使CPM2A机具有高速计数功能，还得作相应设定。

可知，这里“BCD脉冲频率”为每100ms采集的脉冲数。因为CPM2A机的高速计数器用BCD码表达，故XFER指令执行后得到的就时BCD码表达的脉冲频率。

图5-36 脉冲读入及频率变换

由于要使用OMRON公司的PID指令实现闭环控制，而PID指令用的反馈值须用二进制码表示，故这里紧接着又作了BCD码到二进制码的转换。(www.xing528.com)

图5-37所示为使用PID指令实现闭环控制的梯形图程序。

从图5-37知，该程序很简单。仅一个执行条件，一条执行指令。这里“参数变化”何意？当重新选定参数时，它OFF一个周期，以使所选定的新参数生效。这是因为OMRON C系列机PID指令执行后，改变参数无效，用这么处理就能生效了。

执行PID指令后的“原码输出值”也是二进制值，故不必转换，直接就用模拟量输出通道就可以了。

要补充的是，最好能依据误差变化，选择不同的控制参数，以提高控制效率。图5-38所示为此类程序。

图5-37 PID闭环控制程序

从图5-38可知，偏差值大于“很大偏差”时，LR1.10 ON，并使LR1.01置位；偏差值小于“很大偏差”时，LR1.10 OFF，并使LR1.02置位。这两种情况赋给PID指令不同的控制参数。该程序用了DIST指令。它是偏移传送指令，执行时，把第1个操作数传送给第2个操作数地址加第3个操作数形成的DM地址。如图5-38所示，如偏差大于“很大偏差”时，将把500赋给“原码给定值”+1的DM地址，即存储“比例带”参数的地址；而偏差值小于“很大偏差”时，则把2000赋给它，使控制作用弱些。还可用其它第3个操作数的不同DIST指令，以进行其它参数修改。只是该图未把要改的参数全部列出。

从图5-38还可知，从“大于”变“小于”，或从“小于”变“大于”过程，“参数变化”将ON，进而其常闭触点使PID指令停止执行。为使停止执行后，接着还能继续工作，故须把图5-39所示的小程序置于执行PID指令之后。即LR1.01、LR1.02只能同时ON一个周期，即“参数变化”只能ON一个周期。而有了这一个周期的ON，已足以使新参数生效了。

如果有更多的PID参数选定，也可按此思路进行设计。

有的PLC及OMRON CS系列机的PID指令执行后，参数可即改，即其作用就不需进行上述处理。

图5-38 参数改变

提示：本例用的为CP2M机，所控制是速度，其它机型也有类似功能，也可使用。