六、数字式控制器.doc

第6章 数字式控制器
思考与练习题
（1）SLPC*E正面板由哪些部分组成？简要说明它们的功能。
答：正面板有测量值(PV)与给定值(SV)指示器，工作方式选择键，内给定值调整键，输出指示表，手动操作拨杆，故障指示灯FAIL(红色)与报警指示灯ALM(黄色)，可编程操作键(PF键)及其指示灯(PF灯)等组成。
①测量值(PV)与给定值(SV)指示器：动圈表头指示形采用动圈式双针指示表，两个指针分别指示PV（红针）和SV（蓝针）。荧光指示形由绿色荧光柱指示PV，高亮度绿色荧光游标指示SV显示器，可用侧面盘的PV／SV数字显示选择按键进行选择显示PV或SV的数值。
②工作方式选择键：CA，M三个按键(带指示灯)，分别对应串级给定自动控制方式(C方式)、本机给定自动控制方式(A方式)，手动操作方式(M方式)三种运行方式。
③内给定值调整键(SET键)：有增、减两个按键，在调节器为A、M方式时调节给定值的大小。
④输出指示表：是动圈式表头，指示4～20mA DC输出电流信号。
⑤手动操作拨杆：在调节器为M方式时，手动改变输出电流，向左拨减小，向右拨增大。不拨则自动处于中间位置，输出电流保持不变。
⑥故障指示灯FAIL(红色)与报警指示灯ALM(黄色)：当调节器发生某些故障(硬件发生故障、用户程序出错等)时FALL灯亮，发生测量直超限等情况时ALM灯亮，在侧面盘显示器显示故障或报警的具体内容。
⑦可编程操作键(PF键)及其指示灯(PF灯)：按PF键可产生一个供用户程序使用的状态信号。PF灯的亮或灭也由用户程序控制，向操作人员提供某种含义的识别标志。
（2）使用SLPC的状态输出端子，在接线时应注意哪些？
答：当某一对状态信号端子被指定用作输出时，输出的是NPN型晶体三极管接点信号，调节器两个输出端子分别连接着三极管的集电极与发射极。因为是无电源输出，使用时应有外部直流电源，要注意正、负极性。如果外接感性负载，应在负载两端并联保护二极管，以防止在晶体管接点由导通变为断开时晶体管被高电压击穿。不能对交流负载直接开关，应设置中间继电器。
（3）简述SLPCE输入、输出信号的种类、数量和规格。
答：输入信号的种类有：模拟量输入信号和状态量输入信号；有5点1～5V DC 模拟量输入信号和最多6点（接点或电压电平状态量）输入信号，状态输入信号规格：接点信号200Ω以下为ON，100kΩ以上为OFF；电平信号 -1～+1VDC为ON，4.5V～30VDC为OFF。
输出信号的种类有：模拟量输出信号和状态量输出信号；有1点4～20mA DC 模拟量输出信号（负载电阻≥2KΩ）和最多6点晶体管接点（共用型）状态量输出信号。 实际使用时，应保证状态量输入输出的和不超过6点。
（4）什么是SLPC*E的用户程序？它起什么作用？
答：选用若干条指令按照一定规则依次排列，即可组成一个用户程序。用户程序用来完成应用系统的控制功能。
（5）SLPC*E有哪些寄存器？分别说明它们的用途。
答：SLPC*E有：8种和3种扩展寄存器。 
基本寄存器：
①模拟量输入寄存器Xn    n=1～5，共5个寄存器，与5个模拟输入信号相对应。5个模拟输入信号经A/D转换成内部连续数据后存入X1～X5。
②模拟量输出寄存器Yn   n=1～6，共6个寄存器。
Y1～Y3对应SLPC的3个模拟输出信号。Y1对应电流输出信号，Y2、Y3对应两个电压输出信号。
Y4～Y6作为与上位系统通信的辅助模拟输出寄存器。如果SLPC与上位系统有通信连接，Y4～Y6内的数据可由SLPC的通信端子传输给上位系统。
③状态量输入寄存器DIn    n=01～06，共6个寄存器，与SLPC的6个状态输入信号相对应。由状态输入信号决定寄存器内状态数据，ON则为1，OFF则为0。
④状态量输出寄存器DOn    n=01～16，共16个寄存器。
DO01～DO06对应SLPC的6个接点输出信号。寄存器中的状态数据若是1则相应的输出端子为通，0则断。DIO07～DIO16用于内部状态数据寄存。它们没有对应的输入输出端子。
⑤可变参数寄存器Pn    P01～P16 16个寄存器用以存放过程控制中需要设定的可变参数，可通过侧面盘设定，Pn的内容可在用户程续中进行读写，其中P01、P02的数值还可由上位系统设定。
⑥常数寄存器Kn    n=01～16，共16个寄存器，用于运算中固定常数设定。其数值在编程时通过编程器设定，调节器运行中不能修改，只能读出。
⑦暂存寄存器Tn=01～16，共16个寄存器，用于暂存中间运算结果，便于编程。
⑧运算寄存器Sn    n=1～5，5个寄存器为堆栈结构，S1在最上层，S5在最下层。数据只能从最上层的S1进、出。当把数据装入Sl时，各层中原来的数据依次压入下一层。控制功能、编程语言的每一条指令语句、用户程序的每一步，都与S堆栈有关。
功能扩展寄存器：
①A类寄存器    A01～A16共16个寄存器。这类寄存器主要用于扩展PID控制的功能，借助它们实现串级外给定、可变增益、输入输出补偿等控制功能。
②B类寄存器    包括B0～B39(编号不连续)。这类寄存器使PID控制的各种参数，如比例度，积分时间、微分时间、报警设定值等等，可由用户程序设定、变更，从而实现这些参数的自动修改。
③FL类寄存器    包括FL01～FL32(编号不连续)。其中，FL01～FL80用于存放各种报警的标志；FL09～FLl3用于由用户程序设定调节器的工作方式，从而实现运行方式自动切换；FL19～FL20用于存放自诊断结果的标志。
（6）什么是功能模块？SLPC*E有哪几类功能模块？哪些功能模块在用户程序中的使用次数有限制？
答：SLPC的过程控制软件包中的几十种标准程序称功能模块；SLPC*E有数据传输、基本运算、带编号的运算、条件判断和运算终结5类功能模块；带编号的运算模块和运算终结在用户程序中的使用次数有限制。
（7）什么是控制要素？SLPC*E有几个控制要素？它们各用于指定什么控制运算规律？
答：控制要素是指定各控制功能模块控制运算的控制字，SLPC*E有CNT1~CNT5共5 个控制要素，CNT1用于指定第一回路PID控制运算规律，CNT2用于指定第二回路PID控制运算规律，CNT3用于指定高选、低选，CNT4用于指定控制周期，CNT5用于指定控制运算式型式。
（8）I-PD型算式和PI-D型算式有何区别？
答：I-PD型算式的比例运算对测量值PV，而不是对偏差E进行，只有积分运算是对偏差E；PI-D型算式的比例运算对偏差E追值控制时，给定值SV经常在变化，偏差E随之变化。这种运算可加快对SV变化的响应。
（9）BSC有哪几种运行方式？如何设定？
答：有M方式、A方式和C方式；
运行方式的设定有表盘设定和用户程序设定两种设定方式，后者优先于前者，即在用户程序设定时表盘设定无效。
表盘设定由参数MODE2的设定值与面盘M、C、A三个键的操作共同决定运行方式，如表6.1所示。
表6.1 运行方式的表盘设定

(10)A寄存器、B寄存器和FL寄存器有何功能在BSC中可利用它们实现哪些扩展功能？
答：A类寄存器主要用于扩展PID控制的功能，借助它们实现串级外给定、可变增益、输入输出补偿等控制功能。B类寄存器使PID控制的各种参数，如比例度，积分时间、微分时间、报警设定值等，可由用户程序设定、变更，从而实现这些参数的自动修改。FL类寄存器    包括FL01～FL32(编号不连续)，其中，FL01～FL80用于存放各种报警的标志；FL09～FLl3用于由用户程序设定调节器的工作方式，从而实现运行方式自动切换；FL19～FL20用于存放自诊断结果的标志。
在BSC中可利用A类寄存器实现外部串级给定、输入补偿、可变增益、输出跟踪、选择外部信号，存储给定值和输出值等；利用B类寄存器可实现PID模式及参数设定、非线性设置、限幅设置、报警设置和滤波系数设置等；利用FL类寄存器可实现报警设置、输出跟踪、控制方式切换、指示表切换和一些异常设置等。
(11)以下两段程序的运算内容和结果是否相同？
       1  LD  X1          1  LD   X1
       2  LD  X2          2  LD   X2
       3  +             3  LD   P01
       4  LD  P01          4  +
       5  -             5  -
答：不一样。左面程序结果是X1+X2-P01；右面程序结果是X1-（X2+P01）。
(12)分析下面的用户程序，写出每一步程序执行后S寄存器中数据的变化。
       1  LD   X1
       2  LD   X2
       3  LD   P01
       4 
       5   CSC
       6   ST   Y1
       7   LD   X1
       8   LD   K01
       9   LD   K02
       10  HAL1
       11  ST    D01
       12  END
答：每一步程序执行后S寄存器中数据如下：

(13)如果要输入上题的用户程序，试说明键盘操作步骤。
答：键盘操作步骤 ：LD→X→1→LD→X→2→LD→P→0→1→G. →GST→ST→Y→1→
LD→X→1→LD→K→0→1→LD→K→0→2→FT→1→ST→D→0→1→END