西門子OP012主板不啟動(dòng)維修

閉環(huán)控制必須保證系統(tǒng)是負(fù)反饋（誤差=給定值-反饋值），而不是正反饋（誤差=給定值+反饋值）。如果系統(tǒng)接成了正反饋，將會(huì)失控，被控量會(huì)往單一方向增大或減小，給系統(tǒng)的安全帶來*的威脅。

    閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋極性與很多因素有關(guān)，例如因?yàn)榻泳€改變了變送器輸出電流或輸出電壓的極性，改變了某些位置傳感器的安裝方向，都會(huì)改變反饋的極性。

    可以用下述的方法來判斷反饋的極性：在調(diào)試時(shí)斷開D/A轉(zhuǎn)換器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的連線，在開環(huán)狀態(tài)下運(yùn)行PID控制程序。如果控制器中有積分環(huán)節(jié)，因?yàn)榉答伇粩嚅_了，不能消除誤差，這時(shí)D/A轉(zhuǎn)換器的輸出電壓會(huì)向一個(gè)方向變化。這時(shí)如果假設(shè)接上執(zhí)行機(jī)構(gòu)，能減小誤差，則為負(fù)反饋，反之為正反饋。

    以溫度控制系統(tǒng)為例，假設(shè)開環(huán)運(yùn)行時(shí)給定值大于反饋值，若D/A轉(zhuǎn)換器的輸出值不斷增大，如果形成閉環(huán)，將使電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度增大，閉環(huán)后溫度反饋值將會(huì)增大，使誤差減小，由此可以判定系統(tǒng)是負(fù)反饋。

  由于給定輸入信號(hào)或擾動(dòng)輸入信號(hào)的變化，系統(tǒng)的輸出量達(dá)到穩(wěn)態(tài)值之前的過程稱為過渡過程或動(dòng)態(tài)過程。系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能常用階躍響應(yīng)（階躍輸入時(shí)輸出量的變化）的參數(shù)來描述。階躍輸入信號(hào)在t=0之前為0，t>0時(shí)為某一恒定值。

    輸出量*次達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間f，稱為上升時(shí)間（見圖8-3），上升時(shí)間反映了系統(tǒng)在響應(yīng)初期的快速性。

    系統(tǒng)進(jìn)入并停留在穩(wěn)態(tài)值c(∞)上下±5%（或2%）的誤差帶內(nèi)的時(shí)間ts稱為調(diào)節(jié)時(shí)間，到達(dá)調(diào)節(jié)時(shí)間表示過渡過程已基本結(jié)束。

    設(shè)動(dòng)態(tài)過程中輸出量的大值為Cmax(t)，如果它大于輸出量的穩(wěn)態(tài)值c(∞)，定義超調(diào)量為

超調(diào)量反映了系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性，它越小動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性越好，一般希望超調(diào)量小于10%。

    系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差是進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后的期望值與實(shí)際值之差，它反映了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度。

變送器用于將傳感器提供的電量或非電量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)量程的直流電流或直流電壓信號(hào)，例如DC 0～10V和4~20 mA。變送器分為電流輸出型和電壓輸出型，電壓輸出型變送器具有恒壓源的性質(zhì)，PLC模擬量輸入模塊的電壓輸入端的輸入阻抗很高，例如100kΩ~10MΩ。如果變送器距離PLC較遠(yuǎn)，線路間的分布電容和分布電感產(chǎn)生的干擾信號(hào)電流在模塊的輸入阻抗上將產(chǎn)生較高的干擾電壓。例如1μA干擾電流在10MΩ輸入阻抗上將產(chǎn)生10V的干擾電壓信號(hào)，所以遠(yuǎn)程傳送模擬量電壓信號(hào)時(shí)抗*力很差。

    電流輸出具有恒流源的性質(zhì)，恒流源的內(nèi)阻很大。PLC的模擬量輸入模塊輸入電流時(shí)，輸入阻抗較低（例如250Ω）。線路上的干擾信號(hào)在模塊的輸入阻抗上產(chǎn)生的干擾電壓很低，所以模擬量電流信號(hào)適于遠(yuǎn)程傳送。

    電流傳送比電壓傳送的傳送距離遠(yuǎn)得多，S7-300/400的模擬量輸入模塊使用屏蔽電纜信號(hào)線時(shí)允許的大距離為200m。

    變送器分為二線制和四線制兩種，四線制變送器有兩根信號(hào)線和兩根電源線。二線制變送器（見圖8-2）只有兩根外部接線，它們既是電源線，也是信號(hào)線，輸出4~ 20mA的信號(hào)電流，DC 24V電源串接在回路中，有的二線制變送器通過隔離式安全柵供電。通過調(diào)試，在被檢測信號(hào)量程的下*輸出電流為4mA，被檢測信號(hào)滿量程時(shí)輸出電流為20mA。二線制變送器的接線少，信號(hào)可以遠(yuǎn)傳，在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

    圖8-2    二線制變送器

 某些PID控制器用數(shù)字量輸出點(diǎn)輸出脈沖，可以用SFB 43來產(chǎn)生脈沖輸出。

    (1)二級(jí)控制器

    二級(jí)控制器( Two-Step Controller)用一個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)輸出兩個(gè)相反的輸出狀態(tài)，例如開關(guān)的接通和斷開。典型控制為通過數(shù)字量輸出的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)對(duì)加熱系統(tǒng)的控制。

    (2)三級(jí)控制器

    三級(jí)控制器( Three-Step Controller)用兩個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)輸出兩路性質(zhì)相反的脈沖信號(hào)，例如電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，將它們送給積分式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，例如用來調(diào)節(jié)閥門的開度。

    典型的PLC模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖8-1所示，點(diǎn)劃線中的部分是用PLC實(shí)現(xiàn)的。

    圖8-1    PLC模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖

    在模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)中，被控量c(t)（例如壓力、溫度、流量、轉(zhuǎn)速等）是連續(xù)變化的模擬量，大多數(shù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（例如電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和變頻器等）要求PLC輸出模擬信號(hào)mv(t)，而PLC的CPU只能處理數(shù)字量。c(t)首先被測量元件（傳感器）和變送器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)量程的直流電流信號(hào)或直流電壓信號(hào)pv(t)，例如4~20mA和0~10V的信號(hào)，PLC用模擬量輸入模塊中的A/D轉(zhuǎn)換器將它們轉(zhuǎn)換為數(shù)字量pv(n)。

    模擬量與數(shù)字量之間的相互轉(zhuǎn)換和PID程序的執(zhí)行都是周期性的操作，其間隔時(shí)間稱為采樣周期Ts。各數(shù)字量括號(hào)中的n表示該變量是第n次采樣計(jì)算時(shí)的數(shù)字量。

    圖8-1中的sp(n)是給定值，pv(n)為A/D轉(zhuǎn)換后的反饋量，誤差ev(n)=sp(n)-pv(n)。

    D/A轉(zhuǎn)換器將PID控制器輸出的數(shù)字量mv（n）轉(zhuǎn)換為模擬量（直流電壓或直流電流）mv(t)，再去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

    例如在加熱爐溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)中，用熱電偶檢測爐溫，溫度變送器將熱電偶輸出的微弱的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)量程的電流或電壓，然后送給模擬量輸入模塊，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后得到與溫度成比例的數(shù)字量，CPU將它與溫度設(shè)定值比較，并按某種控制規(guī)律（例如PID控制算法）對(duì)誤差值進(jìn)行運(yùn)算，將運(yùn)算結(jié)果（數(shù)字量）送給模擬量輸出模塊，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后變?yōu)殡娏餍盘?hào)或電壓信號(hào)，用來控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，通過它控制加熱用的天然氣的流量，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的閉環(huán)控制。c(t)為系統(tǒng)的輸出量，即被控量，例如加熱爐中的溫度。

    模擬量控制系統(tǒng)分為恒值控制系統(tǒng)和隨動(dòng)系統(tǒng)。恒值控制系統(tǒng)的給定值由操作人員提供，一般很少變化，例如溫度控制系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)等。隨動(dòng)控制系統(tǒng)的輸入量是不斷變化的隨機(jī)變量，例如電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度控制系統(tǒng)就是典型的隨動(dòng)控制系統(tǒng)。

    閉環(huán)負(fù)反饋控制可以使控制系統(tǒng)的反饋量pv(n)等于或跟隨給定值sp(n)。以爐溫控制系統(tǒng)為例，假設(shè)輸出的溫度值c(t)低于給定的溫度值，反饋量pv(n)小于給定值sp（n），誤差ev(n)為正，控制器的輸出量mv(t)將增大，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)（電動(dòng)調(diào)節(jié)閥）的開度增大，進(jìn)入加熱爐的天然氣流量增加，加熱爐的溫度升高，終使實(shí)際溫度接近或等于給定值。

    天然氣壓力的波動(dòng)、工件進(jìn)入加熱爐，這些因素稱為擾動(dòng)量，它們會(huì)破壞爐溫的穩(wěn)定。閉環(huán)控制可以有效地抑制閉環(huán)中各種擾動(dòng)的影響，使被控量趨近于給定值。

    閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，因此在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

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