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1、第十一章 扩展模块及PID指令,11.1 扩展模块概述,大多数CPU单元只配置了数字量I/O口，如果处理模拟量（例如对温度、电压、电流、流量、转速、压力等的检测或对电动调节阀和变频器等的控制），就必须对CPU单元进行模拟量的功能扩展。,已经集成了一定数目的数字量I/O点，但如果用户需要的I/O点数多于CPU单元I/O点数时，就必须对PLC做数字量I/O点数扩展。,11.1.1 CPU单元与扩展模块的连接方法,11.1.2 常用扩展模块的种类,11.1.3 扩展模块的寻址和编号,1. 数字量I/O的地址以字节为单位，一个字节由8个数字量I/O点组成。既使某些I/O点未被使用，这些字节中的位也被保
2、留，在I/O链中不能分配给后来的模块。,2. 模拟量扩展模块是按偶数分配地址的，同样，未使用的地址也被保留。,3. 每种CPU模块所提供的本机I/O地址是固定的。扩展模块的地址编码按照由左至右的顺序依次排序。,【例题1】某一控制系统选用CPU224，系统所需的输入输出点数为：数字量输入24点、数字量输出20点、模拟量输入6点、模拟量输出2点。试为该系统分配I/O地址。,11.2 数字量扩展模块的使用与仿真,EM221 8输入24VDC,EM222 8继电器输出,EM223 4输入24VDC/4继电器输出,8输入/8输出24VDC,【例题2】利用数字量输入输出扩展模块实现电动机的Y启动控制。主机
3、采用CPU224，扩展模块使用EM221 8输入24VDC和EM222 8继电器输出。指示灯在启动过程中亮，启动结束时灭。如果发生电动机过载，停机并且灯光报警。,11.3 模拟量输入模块的使用与仿真,11.3.1 模拟量输入模块概述,模拟量输入模块的分辨率为12位。 单极性数据格式的全量程范围输出为032 000。 双极性全量程范围输出的数字量32 000。,6.3.2 模拟量输入值的转换与仿真,转换时应考虑变送器的输入/输出量程和模拟量输入模块的量程，找出被测物理量与A/D转换后的数字值之间的比例关系。,【例题3】 量程为010MP的压力变送器的输出信号为DC420mA，模拟量输入模块将02
4、0mA转换为032 000的数字量。假设某时刻的模拟量输入为16mA，试计算转换后的数字值并使用软件仿真。,外部接线,11.3.4 模拟量输入模块EM231的使用,DIP开关设置表,【例题4】 量程为010MP的压力变送器的输出信号为DC420mA。系统控制要求是，当压力大于8MP时，指示灯亮，否则灯灭。设控制指示灯的输出点为Q0.0，试编程并仿真。,选择EM231的020mA档作为模拟量输入的测量量程，模拟量输入模块将020mA转换为032 000的数字量。当系统压力为8MP时，则压力变送器的输出信号为,模拟量16.8mA经A/DC转换为数字量26 880。,11.4 模拟量输出模块的使用与
5、仿真,模拟量输出模块EM232的使用,【例题5】假设模拟量输出量程设定为10V，应用仿真法将数字量2 000，4 000，8 000，16 000，32 000转换为对应的模拟电压值。,11.5 PID调节及PID指令,一、PID调节方程式及在计算机中的实现,离散化,回路控制类型的选择 在许多控制系统中，只需要一种或两种回路控制类型。例如只需要比例回路或者比例积分回路。通过设置常量参数，可以选择需要的回路控制类型。 如果不想要积分动作（PID计算中没有“I”），可以把积分时间（复位）置为无穷大“INF”。即使没有积分作用，积分项还是不为零，因为有初值MX。 如果不想要微分回路，可以把微分时间置
6、为零。 如果不想要比例回路，但需要积分或积分微分回路，可以把增益设为0.0，系统会在计算积分项和微分项时，把增益当作1.0看待。,回路输入的转换和标准化,1. 把16位整数值转成浮点型实数值。,ITD AIW0，AC0 /将输入值转换为双整数。 DTR AC0， AC0 /将32位双整数转换为实数。,2. 将实数值表达形式转换成0.01.0之间的标准化值。,RNorm = （RRaw / Span） + Offset） 其中： RNorm 标准化的实数值 RRaw 没有标准化的实数值或原值 Offset 单极性为0.0，双极性为0.5 Span 值域大小，可能的最大值减去可能的最小值 单极性为
7、32,000（典型值） 双极性为64,000（典型值）,下面的指令把双极性实数标准化为0.01.0之间的实数。,/R 64000.0, AC0 /累加器中的标准化值 +R 0.5, AC0 /加上偏置，使其在0.01.0之间 MOVR AC0, VD100 /标准化的值存入回路表,回路输出值转换成刻度整数值,1. 使用下面给出的公式，将回路输出转换成一个标定的实数值,RScal = （Mn Offset） * Span 其中： RScal 回路输出的刻度实数值 Mn 回路输出的标准化实数值 Offset 单极性为0.0，双极性为0.5 Span 值域大小，可能的最大值减去可能的最小值 单极性为
8、32,000（典型值） 双极性为64,000（典型值）,MOVR VD108, AC0 /把回路输出值移入累加器 -R 0.5, AC0 /仅双极性有此句 *R 64000.0, AC0 /在累加器中得到刻度值,2. 把回路输出的刻度转换成16位整数,ROUND AC0，AC0 /把实数转换为32位整数 DTI AC0, LW0 /把32位整数转换为16位整数 MOVW LW0，AQW0 /把16位整数写入模拟输出寄存器,二、比例/积分/微分（PID）回路控制指令,PID TBL,LOOP TABLE：VB LOOP：常数（07）,三、PID编程举例,一水箱保持一定的水位，需要一个给水泵以不同的速度给水箱供水，以维持水位不变。,给定值：水箱满水位的75 过程变量：由漂浮在水面上的水位检测仪给出，单极性模拟量。 输出值：进水泵的速度（0100），单极性模拟量。,采用PI控制，增益KC：0.25；时间常数TS：0.1s；积分常数TI：30min,