【文章內(nèi)容簡介】 多，就可以獲得足夠的精度。 圖為某熱電偶溫度 T－熱電勢 E的關(guān)系曲線。 若將曲線分成若干段，把相鄰分段點用折線連接起來，用折線代替曲線，則為直線方程關(guān)系。 EX － 測量熱電勢； TX － 待求的溫度； En En — 折線段兩端熱電勢； Tn Tn － 折線段兩端溫度值； TTTTT543210 E 1 E 2 E 3 4E E 5ET熱電偶 TE關(guān)系折線近似法 )( 1111 ???? ?????nxnnnnnx EEEETTTT 將曲線分段的方法主要有兩種： ? 等距分段法 等距分段法就是沿 x或 y軸方向等距離選取分段點 。這種方法的優(yōu)點是使公式中的 為常數(shù) ， 從而簡化計算 ， 節(jié)省內(nèi)存 。 缺點是當(dāng)函數(shù)的曲率和斜率變化較大時 ， 將會產(chǎn)生一定的誤差；否則必須把基點細(xì)分 ， 這樣將占據(jù)更多內(nèi)存 ， 影響計算進(jìn)度 。 11 , ?? ?? nnnn EETT? 非等距分段法 非等距分段法是根據(jù)曲線的形狀及其變化率的大小來修正差之間的距離 ， 曲線變化大的 ， 插值間距取小一些；反之去大一點 。 即各分段點間是不等距的 。 這種方法的優(yōu)點是可以提高精度 ， 但插值點的選取比較麻煩 。 標(biāo)度變換方法 計算機(jī)控制系統(tǒng)在讀入被測模擬信號并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，往往要轉(zhuǎn)換成操作人員所熟悉的工程值。這是因為被測量對象的各種數(shù)據(jù)的量綱與 A／ D轉(zhuǎn)換的輸入值是不一樣的。例如，壓力的單位為 Pa，流量的單位為 m3／ h，溫度的單位為 ℃ 等。這些參數(shù)經(jīng)傳感器和 A／ D轉(zhuǎn)換后得到一系列的數(shù)碼，這些數(shù)碼值并不一定等于原來帶有量綱的參數(shù)值，它僅僅對應(yīng)于參數(shù)值的大小，故必須把它轉(zhuǎn)換成帶有量綱的數(shù)值后才能運(yùn)算、顯示或打印輸出，這種轉(zhuǎn)換就是標(biāo)度變換。 標(biāo)度變換有各種類型，它取決于被測參數(shù)的傳感器的類型，應(yīng)根據(jù)實際要求來選用適當(dāng)?shù)臉?biāo)度變換方法。 1. 線性參數(shù)的標(biāo)度變換 2. 非線性參數(shù)的標(biāo)度變換 3. 其它標(biāo)度變換法 0000 YNXNNYYYmm ????? )(Ym、 Y0為測量儀表的上下限； Y 為實際測量值； Nm、 N0為 A/D轉(zhuǎn)換后數(shù)字量的最大最小值； X為測量值所對應(yīng)的數(shù)字量 。 1. 線性參數(shù)的標(biāo)度變換 前提條件是被測參數(shù)值與 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果為線性關(guān)系 。 線性標(biāo)度變換的公式為 例 某溫度測量儀表的量程為 200～ 800℃ ， 對應(yīng)模擬信號為 1～ 5V， 采用線性熱電阻測溫 。 用８位A/D轉(zhuǎn)換器 ， 當(dāng)輸入是０～５Ｖ時的輸出是 00H～FFH。 設(shè)某一時刻計算機(jī)采集到的數(shù)字量為 99H，對其進(jìn)行工程量線性轉(zhuǎn)換 。 5 0 02 0 0511 5 3512 5 52 0 08 0 00000 ??????????? )()( YNXNNYYYmm解：已知 Ym＝ 800℃ , Y0＝ 200℃ , Nm=FFH=255D, X=99H=153D, 在溫度為 200℃ 時 ， 因檢測所得模擬電壓為 1V， 相應(yīng)的數(shù)字量為 N0=255/5=51D, 所以對數(shù)字量 99H的工程量線性轉(zhuǎn)換結(jié)果為 例如當(dāng)用差壓變送器來測量流量時 ， 由于差壓與流量的平方成正比 （ ） 。 這樣 ， 實際流量 F與差壓變送器并經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換后的測量值 Nx成平方根關(guān)系 。 這時可采用如下計算公式： PKF Δ?0000 YNNNXYYYmm ????? )(Ym,Y0為一次測量儀表的上下限； Y 為實際測量值 （ 工程量 ） ； Nm,N0為儀表上下限對應(yīng)的數(shù)字量； X為測量值所對應(yīng)的數(shù)字量 。 2. 非線性參數(shù)的標(biāo)度變換 許多非線性傳感器并不象上面講的流量傳感器那樣，可以寫出一個簡單的公式，或者雖然能夠?qū)懗?，但計算相?dāng)困難。這時可采用多項式插值法，也可以用線性插值法或查表進(jìn)行標(biāo)度變換。 越限報警處理 越限報警是工業(yè)控制過程常見而又實用的一種報警形式 ， 它分為上限報警 、 下限報警及上下限報警 。如果需要判斷的報警參數(shù)是 xn， 該參數(shù)的上下限約束值分別是 xmax和 xmin， 則上下限報警的物理意義如下： (1)上限報警 若 xn＞ xmax， 則上限報警 ， 否則繼續(xù)執(zhí)行原定操作 。 (2)下限報警 若 xn＜ xmin， 則下限報警 ， 否則繼續(xù)執(zhí)行原定操作 。 (3)上下限報警 若 xn＞ xmax， 則上限報警 ， 否則對下式做判別； 若 xn＜ xmin ， 則下限報警 ， 否則繼續(xù)原定操作 。 根據(jù)上述規(guī)定，程序可以實現(xiàn)對 被控參數(shù) y、偏差 e以及控制量 u進(jìn)行上下限檢查。 某熱處理爐溫變化范圍為 0～ 1350℃ ，經(jīng)溫度變送器變換為 1 ～ 5V 電壓送到ADC0809 ， ADC0809的輸入范圍是 0～ 5Ｖ ，當(dāng) t=KT時 ， ADC0809的轉(zhuǎn)換結(jié)果為 6AH， 問此時的爐溫是多少度 。 HMI/SCADA的含義是什么 ？ 在計算機(jī)控制系統(tǒng)中，一般要對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行哪些預(yù)處理技術(shù)？ 何為數(shù)字調(diào)零？何為系統(tǒng)自動誤差的校準(zhǔn)？ 數(shù)字控制器的工程實現(xiàn) 數(shù)字控制器算法的工程實現(xiàn)可分為以下六部分 : 數(shù)字控制器（ PID）的控制模塊 給定值和被控量處理 偏差處理 控制算法的實現(xiàn) 控制量處理 自動 /手動切換技術(shù) 給定值和被控量處理 給定值處理包括選擇 給定值 SV和給定值變化率限制 SR兩部分。 通過選擇軟開關(guān) CL／ CR，可以構(gòu)成內(nèi)給定狀態(tài)或外給定狀態(tài)；通過選擇軟開關(guān) CAS／ SCC，可以構(gòu)成串級控制或 SCC控制。 (1)內(nèi)給定狀態(tài) 當(dāng)軟開關(guān) CL／ CR切向 CL位置時 ， 選擇操作員設(shè)置的給定值 SVL。 這時系統(tǒng)處于 單回路控制的內(nèi)給定狀態(tài) ， 利用給定值鍵可以改變給定值 。 內(nèi)給定 外給定 (2)外給定狀態(tài) 當(dāng)軟開關(guān) CL／ CR切向 CR位置時 ， 給定值來自上位計算機(jī) 、 主回路或運(yùn)算模塊 。 這時系統(tǒng)處于外給定狀態(tài) 。 在此狀態(tài)下 ， 可以實現(xiàn)以下兩種控制方式 。 ① SCC控制 :當(dāng)軟開關(guān) CAS／ SCC切向 SCC位置時 ，接收來自上位計算機(jī)的給定值 SVS， 以便實現(xiàn)二級計算機(jī)控制 。 ② 串級控制 :當(dāng)軟開關(guān) CAS／ SCC切向 CAS位置時 ，給定值 SVC來自主調(diào)節(jié)模塊 ， 實現(xiàn)串級控制 。 (3)給定值變化率限制 為了減少給定值 突變 對控制系統(tǒng)的擾動 ， 防止比例 、 積分飽和 ， 以實現(xiàn)平穩(wěn)控制 ， 需要對給定值的變化率 SR加以限制 。 變化率的選取要適中 ， 過小會使響應(yīng)變慢 ， 過大則達(dá)不到限制的目的 。 綜上所述 ， 在給定值處理中 ， 共具有三個輸入量 (SVL， SVC， SVS)， 兩個輸出量 (SV， CSV)， 兩個開關(guān)量 (CL／ CR， CAS／ SCC)， 一個變化率 (SR)。 為了便于 PID控制程序調(diào)用這些量 ， 需要給每個 PID控制模塊提供一段內(nèi)存數(shù)據(jù)區(qū) ， 來存儲以上變量 。 為了安全運(yùn)行 ， 需要對 被控量 PV進(jìn)行上下限報警處理 ,即 : 當(dāng) PV＞ PH(上限值 )時 ， 則上限報警狀態(tài) (PHA)為 “ 1”； 當(dāng) PV＜ PL(下限值 )時 ， 則下限報警狀態(tài) (PLA)為 “ 1”。 當(dāng)出現(xiàn)上 、 下限報警狀態(tài) (PHA， PLA)時 ， 它們通過驅(qū)動電路發(fā)出聲或光 ， 以便提醒操作員注意 。 為了不使PHA／ PLA的狀態(tài)頻繁改變 ， 可以設(shè)置一定的 報警死區(qū)(HY)。 為了實現(xiàn)平穩(wěn)控制 ， 需要對參與控制的被控量的變化率 PR加以限制 。 變化率的選取要適中 ， 過小會使響應(yīng)變慢 ， 過大則達(dá)不到限制的目的 。 被控量處理數(shù)據(jù)區(qū)存放一個輸入量 PV， 三個輸出量PHA、 PLA和 CPV， 四個參數(shù) PH、 PL、 HY和 PR。 偏差處理 偏差處理分為 計算偏差、偏差報警、非線性特性和輸入補(bǔ)償 四部分，如下圖所示。 輸入補(bǔ)償 輸入補(bǔ)償 1．計算偏差 根據(jù)正／反作用方式 (D／ R)計算偏差 DV， 當(dāng) D／ R=0，代表正作用，此時偏差 DV=CPVCSV； 當(dāng) D／ R=1，代表反作用，此時偏差 DV=CSVCPV。 輸入補(bǔ)償 2．偏差報警 對于控制要求較高的對象，不僅要設(shè)置被控制量 PV的上、下限報警，而且要設(shè)置偏差報警。 當(dāng)偏差絕對值 |DV|＞ DL時，則偏差報警狀態(tài) DLA為 “ 1”。 輸入補(bǔ)償 3．非線性特性 為了實現(xiàn)非線性 PID控制或帶死區(qū)的 PID控制，設(shè)置了非線性區(qū) A至 +A和非線性增益 K，非線性特性如圖所示。 ? 當(dāng) K=0時，則為帶死區(qū)的PID控制； ? 當(dāng) 0＜ K＜ 1時，則為非線性 PID控制； ? 當(dāng) K=1時，則為正常的PID控制。 輸入補(bǔ)償 4．輸入補(bǔ)償 輸入補(bǔ)償量 根據(jù)輸入補(bǔ)償方式 ICM狀態(tài)，決定偏差 DVC與 輸入補(bǔ)償量 ICV之間的關(guān)系，即 當(dāng) ICM=0，代表無補(bǔ)償，此時 CDV=DVC； 當(dāng) ICM=1，代表加補(bǔ)償，此時 CDV=DVC+ICV。 當(dāng) ICM=2，代表減補(bǔ)償，此時 CDV=DVCICV。 當(dāng) ICM=3，代表置換補(bǔ)償，此時 CDV=ICV。 利用加、減輸入補(bǔ)償，可以分別實現(xiàn)前饋控制和純滯后補(bǔ)償 (Smith)控制。 偏差處理數(shù)據(jù)區(qū)共存放一個輸入補(bǔ)償量 ICV，兩個輸出量 DLA和 CDV，兩個狀態(tài)量 D／ R 和 ICM，以及四個參數(shù) DL