可编程逻辑控制器（PLC）系列：Allen-Bradley ControlLogix_（13）.过程控制策略.docx

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过程控制策略

1.基本概念

过程控制是指在工业生产过程中，通过控制变量（如温度、压力、流量等）来维持或改变生产过程的状态，以达到预期的生产目标。在现代制造业中，过程控制是非常重要的一个环节，它直接关系到生产效率、产品质量和生产安全。Allen-BradleyControlLogix系列PLC通过其强大的控制功能和灵活的编程环境，为过程控制提供了可靠的支持。

1.1控制变量与被控对象

在过程控制中，控制变量（CV）是指可以通过控制器调整的变量，如阀门开度、电机速度等。被控对象（PV）是指需要被控制的变量，如温度、压力、流量等。控制器通过调整控制变量来影响被控对象，使其达到设定的目标值（SP）。

1.2控制回路

控制回路是过程控制的基本单元，它包括传感器、控制器、执行器和被控对象。传感器用于检测被控对象的状态，控制器根据传感器的反馈调整控制变量，执行器则根据控制器的指令操作被控对象。常见的控制回路有单回路控制和多回路控制。

1.3控制模式

控制模式是指控制器在控制过程中采用的算法和策略。常见的控制模式包括：

开环控制：控制器根据预设的输入信号直接控制执行器，不考虑被控对象的实际状态。

闭环控制：控制器根据传感器的反馈信号调整控制变量，以使被控对象达到设定的目标值。

比例控制（P）：控制器的输出与被控对象的偏差成比例。

积分控制（I）：控制器的输出与偏差的积分成比例，用于消除稳态误差。

微分控制（D）：控制器的输出与偏差的变化率成比例，用于预测未来的误差。

PID控制：结合比例、积分和微分控制，是一种常用的闭环控制模式。

2.PID控制器

PID控制器是过程控制中最常用的控制器之一，它通过对被控对象的偏差进行比例、积分和微分运算，生成控制信号，以实现对过程的精确控制。PID控制器的性能直接影响到控制系统的稳定性、响应速度和控制精度。

2.1PID控制器的基本原理

PID控制器的输出ut

u

其中：

Kp

Ki

Kd

et=

2.2PID控制器的参数调节

PID控制器的性能取决于参数Kp、Ki和K

手动调节：根据经验和试验逐步调整参数。

自动调节：使用自整定功能，控制器自动调整参数以达到最优控制效果。

2.3PID控制器的实现

在Allen-BradleyControlLogix系列PLC中，PID控制器可以通过功能块（FB）来实现。以下是一个简单的PID控制器实现的例子：

//控制器功能块

FUNCTION_BLOCKPID_CTRL

VAR

SP:REAL;//设定值

PV:REAL;//实际值

OUT:REAL;//控制输出

KP:REAL;//比例系数

KI:REAL;//积分系数

KD:REAL;//微分系数

ERR:REAL;//偏差

INT_ERR:REAL;//积分误差

LAST_ERR:REAL;//上一次的偏差

LAST_TIME:TIME;//上一次计算的时间

DT:TIME;//时间间隔

END_VAR

//计算偏差

ERR:=SP-PV;

//计算积分误差

DT:=T#0s-LAST_TIME;

INT_ERR:=INT_ERR+ERR*DT;

//计算微分误差

VARDIFF_ERR:REAL;

DIFF_ERR:=(ERR-LAST_ERR)/DT;

//计算控制输出

OUT:=KP*ERR+KI*INT_ERR+KD*DIFF_ERR;

//更新上一次的偏差和时间

LAST_ERR:=ERR;

LAST_TIME:=T#0s;

2.4PID控制器的应用实例

假设我们需要控制一个加热炉的温度，使其保持在设定值100°C。加热炉的温度传感器将实际温度（PV）反馈给PLC，PLC通过PID控制器计算出控制信号，调整加热器的功率（CV）。

2.4.1硬件配置

温度传感器：安装在加热炉上，用于检测实际温度。

PLC：Allen-BradleyControlLogix系列PLC，用于处理温度信号和生成控制信号。

加热器：根据PLC的控制信号调整功率。

2.4.2软件编程

在RSLogix5000中，可以使用PID控制功能块来实现温度控制。以下是一个简单的编程示例：

//PID控制功能块实例

PI