CN110007634A - 一种过程控制器控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种过程控制器控制方法，包括至少一个回路的输入电路、AD转换电路、控制电路、输出电路，输入电路包括电阻输入电路、第一电压输入电路、第二电压输入电路、电流输入电路、热电偶输入电路、热电阻输入电路，分别用于测量电阻、电压、电流、热电偶、热电阻的数据，所述电阻输入电路、第二电压输入电路、第一电压输入电路、电流输入电路、热电偶输入电路、热电阻输入电路共用部分电路；其控制方法包括：S1、确定回路；S2、进行AD转换；S3、确定量程范围，获得测量值；S4、确定对应输入信号类型的设定值；S5、进行PID运算，获得控制输出值。本申请实现了多输入信号类型的检测与控制，提高了自动控制的精确度。
Description
技术领域
本发明涉及工业自动化控制技术领域，尤其是涉及一种过程控制器控制方法。
背景技术
在工业控制领域经常需要对多种信号进行控制，PID控制器是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，当前的工业PID控制器大多兼容的输入信号类型偏少；对于非线性热电偶、热电阻等信号采用模拟曲线拟合技术实现，精度较低，量程参数设置比较繁琐，输入量程设置不支持非线性化处理功能，无法适用于特殊应用场合；现有的经典控制器在实际生产过程中对于扰动控制效果不理想，输出方式比较单一，设计控制回路时可选择的方案有限，一般一台控制器只有一个控制回路，回路模式比较单一；还有，除此之外没有馈电供电电源，对于需要提供电源的变送器需要额外配置供电电源，增加了外接电路；再有，现有的控制器应用场合比较局限，不能很好的扩展功能，显示界面提示信息较少，状态参数信息不够直观。
因此，设计一种可实现多路输入、多信号输入、显示精度高、多输出方式的控制器是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种过程控制器控制方法，通过对不同类型输入信号进行AD转换，确认量程与设定值，PID处理，输出限幅判断，确定最终输出值和控制输出值，同一控制器上可进行多种类型的输入信号输入，实现了控制器测量的多样性，同时对计算结果采用多种方式输出，扩展了输出渠道。
本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：
控制电路控制实现多输入电路的切换，在AD转换芯片中选用不同的系数实现对采集到数据进行处理，得到测量值，确定设定值，将测量值与设定值进行比较，得到误差值，选用PID参数，基于误差值进行PID运算，得到最终输出值，再根据上下限限幅值，得出控制输出值，控制相应器件动作，使相关参数保持在一定范围内，实现自动控制，同时采用液晶显示，输出工作状态信息。
具体地，本发明的一个输入渠道的输入信号类型及范围可达47种，扩大了控制器的使用范围。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果为：
1.本发明通过将多类型的传感器信号整合在一起，通过控制AD转换过程的放大倍数，实现对不同输入信号类型进行分别放大处理，简化了硬件电路；
2.进一步地，本申请通过对不同输入信号类型采用不同的上下限限幅值，实现对多类型与多信号的处理，提高了控制器的集成度；
3.进一步地，本申请采用差分方式进行AD转换，提高了抗干扰能力，充分利用AD芯片内部可编程增益调节功能，减少了外部器件、精简了电路设计，提高了测量精度；
4.进一步地，本申请采用PID运算，精确地控制外部器件动作，提高了过程控制的精准度。
附图说明
图1是本发明的一个具体实施例的整体控制的流程示意图；
图2是本发明的一个具体实施例的模数转换的流程示意图；
图3是本发明的一个具体实施例的量程转换的流程示意图；
图4是本发明的一个具体实施例的AD转换过程控制的流程示意图；
图5是本发明的一个具体实施例的选用不同放大系数的流程示意图；
图6是本发明的一个具体实施例的确定电流信号最终输入值的流程示意图；
图7是本发明的一个具体实施例的确定电阻信号最终输入值的流程示意图；
图8是本发明的一个具体实施例的确定第一电压信号最终输入值的流程示意图；
图9是本发明的一个具体实施例的确定第二电压信号最终输入值的流程示意图；
图10是本发明的一个具体实施例的确定热电偶信号最终查表电压值的流程示意图；
图11是本发明的一个具体实施例的确定电阻信号最终查表电阻值的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式一
本发明一种过程控制器电路，包括有至少一个回路的输入电路，多个回路输入电路结构相同，用于增加检测类型与检测范围，输入电路、AD转换电路、控制电路、输出电路，其中，控制电路分别连接输入电路、AD转换电路、输出电路，输入电路连接AD转换电路；输入电路包括电阻输入电路、输入电压上限小于等于2V的电压输入电路、输入电压上限小于等于10V的电压输入电路、电流输入电路、热电偶输入电路、热电阻输入电路，分别用于测量电阻、电压、电流、热电偶、热电阻的数据。
输出电路包括报警输出电路、控制输出电路、变送输出电路、通讯输出电路、显示输出电路，其中，变送输出电路包括DA转换电路、电压电流转换电路、电压输出量程转换电路；控制输出电路包括继电器输出电路、晶体管输出电路、模拟线性信号输出电路、可控硅输出电路；通讯输出电路用于输出通讯信号；显示输出电路用于驱动显示屏显示，优选的，用于驱动液晶显示屏显示。
进一步地，过程控制器电路还包括馈电电路、存储电路、温度补偿电路，馈电电路用于提供电源，存储电路用于存储数据，温度补偿电路用于对冷端进行温度补偿。
输入电路还包括数字式DI输入电路。
AD转换电路包括二个输入端，采用差分方式对输入信号进行差分处理；控制电路接收AD转换电路的数据转换结果，采用PID算法对数据转换结果进行处理，得到控制输出，同时发送控制信号给AD转换电路、输入电路、DA转换电路。
电阻输入电路、输入电压上限小于等于2V的电压输入电路、输入电压上限小于等于10V的输入电路、电流输入电路、热电偶输入电路、热电阻输入电路共用部分电路。共用部分电路包括：滤波电路1、切换电路，不同传感器的输出连接滤波电路1；滤波电路1的输出连接切换电路的输入端；不同传感器包括电阻传感器、电压传感器、电流传感器、热电偶传感器、热电阻传感器的至少一种，切换电路连接控制电路，用于不同电压输入范围的切换。
热电偶输入电路包括热电偶传感器5、滤波电路1、切换电路、滤波电路2、热电偶信号开路检测电路，电流传感器的输出连接滤波电路1；切换电路的输入端连接滤波电路1的输出，其输出端连接滤波电路2的输入、热电偶信号开路检测电路的输出，热电偶信号开路检测电路的输出输入连接控制电路，滤波电路2的输出连接AD转换电路。
电流输入电路包括电流传感器、滤波电路1、切换电路、滤波电路2、采样电阻切换电路，电流传感器1的输出连接滤波电路1；切换电路的输入端连接滤波电路1的输出、采样电阻切换电路的输出，其输出端连接滤波电路2的输入，采样电阻切换电路的输入连接控制电路。
输入电压上限小于等于2V的电压输入电路包括：电压传感器2、滤波电路1、切换电路、滤波电路2，电压传感器2的输出连接滤波电路1；切换电路的输入端连接滤波电路1，其输出端连接滤波电路2的输入。
输入电压上限小于等于10V电压输入电路包括：电压传感器3、滤波电路1、切换电路、分压电路，第二电压传感器的输出连接滤波电路1；切换电路的输入端连接滤波电路1的输出，其输出端连接所述分压电路的输入，分压电路的输出连接AD转换电路。
电阻或热电阻的输入电路包括：电阻传感器或热电阻传感器4、滤波电路1、切换电路、滤波电路2、切换电路1、电阻信号输入开路检测电路，电阻传感器或热电阻传感器的输出连接滤波电路1的输入、电阻信号输入开路检测电路的输入；切换电路的输入连接切换电路1的输出、滤波电路1的输出；滤波电路2的输入连接切换电路的输出，其输出连接AD转换电路；切换电路1的输入连接AD转换电路的电流源输出端，切换电路、切换电路1、电阻信号输入开路检测电路受控于控制电路。
具体实施方式二
对于多个回路输入电路的过程控制器，如图1所示，其控制方法包括如下步骤：
S1、开机，系统初始化；
S2、确定第一回路；
S3、确定输入信号类型，对输入信号进行模数转换处理，将输入模拟信号转换为数字信号；
S4、根据输入信号类型与大小，确定输入信号量程范围，获得测量值；
S5、确定对应输入信号类型的设定值；
S6、进行PID运算，确定最终输出值，根据最终输出值与上下限限幅值，获得控制输出值；
S7、输出控制输出值及相关数据；
S8、判断是否最后一个回路，若是，转S2，若否，进入下一步；
S9、转换到下一回路；
S10、转S3。
具体地，进行分步说明。
步骤S1中，确定第一回路，当只有一个回路的输入电路时，就直接确定了，如果有多个回路的输入电路时，初始化后，从第一个回路的输入电路开始进行测量、控制，然后是第二个回路，直至最后一个回路的输入电路，然后再从第一个回路和输入电路开始，循环进行。
步骤S2中，如图2所示，根据输入信号类型，进行输入信号模数转换处理，包括以下步骤：
A1、判断输入信号是否为上限大于2V的电压输入，如是，转A5，如否，进入下一步；
A2、判断输入信号是否为热电偶信号输入，如是，转A6，如否，进入下一步；
A3、判断输入信号是否为电流信号输入，如是，转A8，如否，进入下一步；
A4、判断输入信号是否为电阻信号输入，如是，转A9，如否，转A10；
A5、接通分压电路，转A10；
A6、读取温度传感器测量值；
A7、接通热电偶开路检测电路，转A10；
A8、接通采样电阻，将电流信号转为电压信号，转A10；
A9、接通电流源，将电阻信号转为电压信号；
A10、选择AD转换芯片输入通道；
A11、设置AD转换芯片可编程增益放大系数；
A12、启动AD转换；
A13、输出AD转换结果。
对于不同的输入信号类型，因为数值的大小不同，从AD转换芯片的不同通道输入，一个信号采用两个通道输入，在AD转换时进行差分运算，能够提高抗干扰能力，充分利用AD芯片内部可编程增益调节功能，对不同类型或数值的输入信号，采用控制器控制放大倍数的方式进行数据处理，减少了外部器件、精简了电路设计，提高了测量精度。
步骤S4中，如图3所示，根据输入信号类型，对不同的输入信号类型或数值采用不同的量程，进行量程转换，包括以下步骤：
C1、根据参考电压，将AD转换结果再次转换为电压数值；
C2、判断输入信号类型是否为线性信号，如否，转C15，若是，进入下一步；
C3、判断输入信号类型是否为电流信号，如是，转C6，若否，进入下一步；
C4、判断输入信号类型是否为电阻信号，如是，转C7，若否，进入下一步；
C5、判断输入信号类型是否为上限大于2V的电压信号，如否，转C9，若是，转C8；
C6、将电压信号转换为电流信号，转C9；
C7、将电压信号转换为电阻信号，转C9；
C8、对电压数值进行放大计算；
C9、确定输入信号的输入值；
C10、判断是否启用自定义非线性分段输入功能，若是，转C12，若否，进入下一步；
C11、选择系统设置参数方式，确定量程上下限参数，转C13；
C12、选择自定义参数方式，确定量程上下限参数；
C13、确定量程上下限参数；
C14、根据量程与输入值进行数据转换，转C20；
C15、判断非线性输入类型是热电偶还是热电阻，若是热电偶，转C17,若是热电阻，进入下一步；
C16、将电压信号转换为电阻信号，转C19；
C17、根据冷端温度值，计算补偿电压；
C18、计算热电偶温度补偿后电压值；
C19、查表计算温度值；
C20、确定测量值。
具体地，控制电路根据输入信号类型，确定AD放大器系数，进行信号采集及量程转换，如图4所示，包括以下步骤：
B1、确定输入信号类型；
B2、根据输入信号类型，控制输入电路的切换，确定AD转换芯片的PGA系数；
B3、设置AD转换芯片的PGA系数，启动AD转换，读取AD转换结果；
B4、将AD转换结果转化为电压值；
B5、根据转化电压值及PGA系数，计算得到输入到AD芯片输入端的电压值；
B6、根据输入信号类型、AD转换芯片输入端的电压值、量程上下限参数设置，进行量程转换计算，确定测量值；
B7、结束；
其中PGA表示可编程增益放大器。
对于不同的检测信号，其AD转换时采用的放大倍数是不同的，本发明采用可编程AD转换芯片，通过程序实现放大倍数的转换，进而实现多输入信号的采集及放大倍数的选用，如图5所示，包括以下步骤：
H1、开始；
H2、判断输入信号类型是否为热电偶信号，若是，转H9，若否，进入下一步；
H3、判断输入信号类型是否为电阻和热电阻信号，若是，转H12，若否，进入下一步；
H4、判断输入信号类型是否为电流信号，若是，转H15，若否，进入下一步；
H5、判断输入信号类型是否为测量范围上限大于2V的电压信号，若是，转H18，若否，进入下一步；
H6、确定输入信号类型是测量范围上限小于等于2V的电压信号；
H7、控制接通AD输入端电路；
H8、确定AD芯片的PGA系数为E，转H21；
H9、控制接通热电偶开路检测电路；
H10、控制接通AD输入端电路；
H11、确定AD芯片的PGA系数为A，转H21；
H12、控制接通电流源供电电路；
H13、控制接通AD输入端电路；
H14、确定AD芯片的PGA系数为B，转H21；
H15、控制接通电流转换电压的采样电阻电路；
H16、控制接通AD输入端电路；
H17、确定AD芯片的PGA系数为C，转H21；
H18、控制接通电压的电阻分压电路；
H19、控制接通AD输入端电路；
H20、确定AD芯片的PGA系数为D；
H21、确定AD芯片最终PGA系数；
H22、结束。
对于不同的输入信号，确定上下限限幅的方法相似，具体地，对电流类型输入信号，分为三档，确定其量程范围，如图6所示，包括以下步骤：
CC1、确定输入到模数转换电路的电压值；
CC2、将电压值除以采样电阻值，得到电流值；
CC3、判断输入信号是否为第一电流范围信号，如是，转CC7，若否，进入下一步；
CC4、判断输入信号是否为第二电流范围信号，如是，转CC8，若否，进入下一步；
CC5、确定输入信号为第三电流范围信号；
CC6、确定电流信号的上下限限幅值为第三电流范围的上下限值，转CC9；
CC7、确定电流信号的上下限限幅值为第一电流范围的上下限值，转CC9；
CC8、确定电流信号的上下限限幅值为第二电流范围的上下限值；
CC9、将电流测量值与上下限限幅值进行比较，以不超出上下限限幅值为原则；
CC10、确定电流信号最终输入值。
具体地，第一电流范围为0～10mA，第二电流范围为0～20mA，第三电流范围为4～20mA。
对电阻类型输入信号，分为三档，确定其量程范围，如图7所示，包括以下步骤：
D1、确定输入到模数转换电路的电压值；
D2、电压值除以电流源的电流值，得到电阻值；
D3、判断输入信号是否为第一电阻范围信号，如是，转D7，若否，进入下一步；
D4、判断输入信号是否为第二电阻范围信号，如是，转D8，若否，进入下一步；
D5、确定输入信号为第三电阻范围信号；
D6、确定电阻信号的上下限限幅值为第三电阻范围的上下限值，转D9；
D7、确定电阻信号的上下限限幅值为第一电阻范围的上下限值，转D9；
D8、确定电阻信号的上下限限幅值为第二电阻范围的上下限值；
D9、将电阻测量值与上下限限幅值进行比较，以不超出上下限限幅值为原则；
D10、确定电阻信号最终输入值。
具体地，第一电阻范围为0～80Ω，第二电阻范围为0～400Ω，第三电流范围为0～4000Ω。
对电压上限小于等于2V的电压类型输入信号，分为六档，确定其量程范围，如图8所示，包括以下步骤：
E1、确定输入到模数转换电路的电压值；
E2、电压值除以内部增益放大系数，得到输入电压值；
E3、判断输入信号是否为第一电压范围信号，如是，转E10，若否，进入下一步；
E4、判断输入信号是否为第二电压范围信号，如是，转E11，若否，进入下一步；
E5、判断输入信号是否为第三电压范围信号，如是，转E12，若否，进入下一步；
E6、判断输入信号是否为第四电压范围信号，如是，转E13，若否，进入下一步；
E7、判断输入信号是否为第五电压范围信号，如是，转E14，若否，进入下一步；
E8、确定输入信号为第六电压范围信号；
E9、确定电压信号的上下限限幅值为第六电压范围的上下限值，转E15；
E10、确定电压信号的上下限限幅值为第一电压范围的上下限值，转E15；
E11、确定电压信号的上下限限幅值为第二电压范围的上下限值，转E15；
E12、确定电压信号的上下限限幅值为第三电压范围的上下限值，转E15；
E13、确定电压信号的上下限限幅值为第四电压范围的上下限值，转E15；
E14、确定电压信号的上下限限幅值为第五电压范围的上下限值；
E15、将电压测量值与上下限限幅值进行比较，以不超出上下限限幅值为原则；
E16、确定电压信号最终输入值。
具体地，第一电压范围为0～20mV，第二电压范围为0～100mV，第三电压范围为 -20mV～20mV，第四电压范围为 -100 mV～100mV，第五电压范围为0～1V，第六电压范围为0～2V。
对电压上限大于2V的电压类型输入信号，分为六档，确定其量程范围，如图9所示，包括以下步骤：
W1、确定输入到模数转换电路的电压值；
W2、电压值除放大计算，得到分压之前的输入电压值；
W3、判断输入信号是否为第七电压范围信号，如是，转W10，若否，进入下一步；
W4、判断输入信号是否为第八电压范围信号，如是，转W11，若否，进入下一步；
W5、判断输入信号是否为第九电压范围信号，如是，转W12，若否，进入下一步；
W6、判断输入信号是否为第十电压范围信号，如是，转W13，若否，进入下一步；
W7、判断输入信号是否为第十一电压范围信号，如是，转W14，若否，进入下一步；
W8、确定输入信号为第十二电压范围信号；
W9、确定电压信号的上下限限幅值为第十二电压范围的上下限值，转W15；
W10、确定电压信号的上下限限幅值为第七电压范围的上下限值，转W15；
W11、确定电压信号的上下限限幅值为第八电压范围的上下限值，转W15；
W12、确定电压信号的上下限限幅值为第九电压范围的上下限值，转W15；
W13、确定电压信号的上下限限幅值为第十电压范围的上下限值，转W15；
W14、确定电压信号的上下限限幅值为第十一电压范围的上下限值；
W15、将电压测量值与上下限限幅值进行比较，以不超出上下限限幅值为原则；
W16、确定电压信号最终输入值。
具体地，第一电压范围为0～5V，第二电压范围为1～5V，第三电压范围为 0～10V，第四电压范围为2V～10V，第五电压范围为-5V～5V，第六电压范围为-10V～10V。
对热电阻类型输入信号，分为十九档，确定其量程范围，如图11所示，包括以下步骤：
TF1、确定输入到模数转换电路的电压值；
TF2、电压值除以电流源的电流值，得到输入电阻值；
TF3、判断输入信号是否为第一热电阻范围信号，如是，转TF23，若否，进入下一步；
TF4、判断输入信号是否为第二热电阻范围信号，如是，转TF24，若否，进入下一步；
TF5、判断输入信号是否为第三热电阻范围信号，如是，转TF25，若否，进入下一步；
TF6、判断输入信号是否为第四热电阻范围信号，如是，转TF26，若否，进入下一步；
TF7、判断输入信号是否为第五热电阻范围信号，如是，转TF27，若否，进入下一步；
TF8、判断输入信号是否为第六热电阻范围信号，如是，转TF28，若否，进入下一步；
TF9、判断输入信号是否为第七热电阻范围信号，如是，转TF29，若否，进入下一步；
TF10、判断输入信号是否为第八热电阻范围信号，如是，转TF30，若否，进入下一步；
TF11、判断输入信号是否为第九热电阻范围信号，如是，转TF31，若否，进入下一步；
TF12、判断输入信号是否为第十热电阻范围信号，如是，转TF32，若否，进入下一步；
TF13、判断输入信号是否为第十一热电阻范围信号，如是，转TF33，若否，进入下一步；
TF14、判断输入信号是否为第十二热电阻范围信号，如是，转TF34，若否，进入下一步；
TF15、判断输入信号是否为第十三热电阻范围信号，如是，转TF35，若否，进入下一步；
TF16、判断输入信号是否为第十四热电阻范围信号，如是，转TF36，若否，进入下一步；
TF17、判断输入信号是否为第十五热电阻范围信号，如是，转TF37，若否，进入下一步；
TF18、判断输入信号是否为第十六热电阻范围信号，如是，转TF38，若否，进入下一步；
TF19、判断输入信号是否为第十七热电阻范围信号，如是，转TF39，若否，进入下一步；
TF20、判断输入信号是否为第十八热电阻范围信号，如是，转TF40，若否，进入下一步；
TF21、确定输入信号为第十九热电阻范围信号；
TF22、确定电阻信号的上下限限幅值为第十九热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF23、确定电阻信号的上下限限幅值为第一热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF24、确定电阻信号的上下限限幅值为第二热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF25、确定电阻信号的上下限限幅值为第三热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF26、确定电阻信号的上下限限幅值为第四热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF27、确定电阻信号的上下限限幅值为第五热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF28、确定电阻信号的上下限限幅值为第六热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF29、确定电阻信号的上下限限幅值为第七热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF30、确定电阻信号的上下限限幅值为第八热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF31、确定电阻信号的上下限限幅值为第九热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF32、确定电阻信号的上下限限幅值为第十热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF33、确定电阻信号的上下限限幅值为第十一热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF34、确定电阻信号的上下限限幅值为第十二热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF35、确定电阻信号的上下限限幅值为第十三热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF36、确定电阻信号的上下限限幅值为第十四热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF37、确定电阻信号的上下限限幅值为第十五热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF38、确定电阻信号的上下限限幅值为第十六热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF39、确定电阻信号的上下限限幅值为第十七热电阻范围的上下限值；转TF41；
TF40、确定电阻信号的上下限限幅值为第十八热电阻范围的上下限值；
TF41、将电阻测量值与上下限限幅值进行比较，以不超出上下限限幅值为原则；
TF42、确定电阻信号最终输入值。
具体地，第一热电阻范围为10.51～92.80Ω，第二热电阻范围为18.52～390.48Ω，第三热电阻范围为92.6～1952.4Ω，第四热电阻范围为185.2～3904.8Ω，第五热电阻范围为2.102～18.560Ω，第六热电阻范围为21.02～185.6Ω，第七热电阻范围为1.852～39.048Ω，第八热电阻范围为9.26～195.24Ω，第九热电阻范围为37.04～780.96Ω，第十热电阻范围为1.724～39.516Ω，第十一热电阻范围为8.622～197.583Ω，第十二热电阻范围为17.244～395.164Ω，第十三热电阻范围为34.49～790.33Ω，第十四热电阻范围为86.22～1975.82Ω，第十五热电阻范围为172.44～3951.64Ω，第十六热电阻范围为69.454～223.206Ω，第十七热电阻范围为138.91～446.41Ω，第十八热电阻范围为347.27～1116.03Ω，第十九热电阻范围为94.5～42232.1Ω。
对热电偶类型输入信号，确定其量程范围，如图10所示，包括以下步骤：
GG1、确定输入到模数转换电路的电压值；
GG2、电压值除以内部增益放大系数，得到输入电压值；
GG3、电压值与冷端补偿电压值综合运算，得到查表电压值；
GG4、判断输入信号是否为K型信号，如是，转GG15，若否，进入下一步；
GG5、判断输入信号是否为S型信号，如是，转GG16，若否，进入下一步；
GG6、判断输入信号是否为R型信号，如是，转GG17，若否，进入下一步；
GG7、判断输入信号是否为T型信号，如是，转GG18，若否，进入下一步；
GG8、判断输入信号是否为E型信号，如是，转GG19，若否，进入下一步；
GG9、判断输入信号是否为J型信号，如是，转GG20，若否，进入下一步；
GG10、判断输入信号是否为B型信号，如是，转GG21，若否，进入下一步；
GG11、判断输入信号是否为N型信号，如是，转GG22，若否，进入下一步；
GG12、判断输入信号是否为Wre3-Wre25型信号，如是，转GG23，若否，进入下一步；
GG13、确定输入信号为Wre5-Wre26型信号；
GG14、确定热电偶信号的下限为0mV，上限幅值为36.93mV，转GG24；
GG15、确定热电偶信号的下限为-5.891mV，上限幅值为52.410mV，转GG24；
GG16、确定热电偶信号的下限为0mV，上限幅值为17.947mV，转GG24；
GG17、确定热电偶信号的下限为0mV，上限幅值为20.222mV，转GG24；
GG18、确定热电偶信号的下限为-5.603mV，上限幅值为20.872mV，转GG24；
GG19、确定热电偶信号的下限为0mV，上限幅值为76.373mV，转GG24；
GG20、确定热电偶信号的下限为0mV，上限幅值为69.553mV，转GG24；
GG21、确定热电偶信号的下限为0mV，上限幅值为13.591mV，转GG24；
GG22、确定热电偶信号的下限为0mV，上限幅值为47.513mV，转GG24；
GG23、确定热电偶信号的下限为0mV，上限幅值为39.365mV；
GG24、将查表电压值与上下限限幅值进行比较，以不超出上下限限幅值为原则；
GG25、确定热电偶信号最终查表电压值。
步骤S5、S6中采用单点设定值模式或控制段设定值模式，确定设定值，选用分组PID参数或默认PID参数方式，进行PID运算，其中，单点模式中确定PID参数，包括以下步骤：
DD1、确定测量值；
DD2、判断程序段控制设定值模式是否启动，若是，进入程序段控制模式，若否，进入下一步；
DD3、进入单点设定值模式，确定设定值；
DD4、根据测量值与设定值，计算误差值；
DD5、判断限幅输出功能是否启用，若是，转DD9，若否，进入下一步；
DD6、选择系统默认参数；
DD7、确定输出值的上下限限幅值；
DD8、选择系统默认PID参数，转DD20；
DD9、将测量值与限幅设定值进行比较，确定限幅组号；
DD10、根据限幅组号确定输出值的上下限限幅值；
DD11、根据限幅组号确定调用PID参数，转DD20；
DD12、确定PID参数。
程序段控制模式确定PID参数及控制输出值，包括以下步骤：
F1、控制模式确定为程序段控制设定值模式；
F2、判断程序段当前的运行状态，若是复位状态，转F11，若是结束状态，转F23，若是运行或暂停状态，进入下一步；
F3、确定当前正在运行的程序段号；
F4、根据运行状态时间参数确定当前的设定值；
F5、根据测量值与设定值，计算误差值；
F6、根据当前运行段号，选择段内设置的PID参数组号和限幅输出组号；
F7、根据限幅输出组号参数确定输出值的上下限限幅值；
F8、根据PID组号，调用PID参数；
F9、确定PID参数；
F10、进行PID运算，得出最终输出值，转F13；
F11、输出值为复位状态设定输出值，转F13；
F12、输出值为结束状态设定输出值；
F13、确定控制输出值。
步骤S6中，根据最终输出值和上下限限幅值，获得控制输出值，包括以下步骤：
P1、确定PID参数；
P2、判断增量式PID算法设置，若采用微分先行算法，转P4，若采用比例微分先行算法，转P5，若采用正常PID算法，进入下一步；
P3、误差值作为输入值，转K6；
P4、测量值作为微分项的输入值，转K6；
P5、测量值作为比例项和微分项的输入值；
P6、计算增量输出值；
P7、计算最终输出值；
P8、将最终输出值与上下限限幅值比较，进行超限判断；
P9、确定控制输出值。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种过程控制器控制方法，其特征在于：包括至少一个回路的输入电路、AD转换电路、控制电路、输出电路，其中，各回路的输入电路结构相同，输入电路包括电阻输入电路、第一电压输入电路、第二电压输入电路、电流输入电路、热电偶输入电路、热电阻输入电路，分别用于测量电阻、电压、电流、热电偶、热电阻的数据，所述电阻输入电路、第二电压输入电路、第一电压输入电路、电流输入电路、热电偶输入电路、热电阻输入电路共用部分电路；其控制方法包括以下步骤：
S1、开机，系统初始化；
S2、确定第一回路；
S3、确定输入信号类型，对输入信号进行模数转换处理，将输入模拟信号转换为数字信号；
S4、根据输入信号类型与大小，确定输入信号量程范围，获得测量值；
S5、确定对应输入信号类型的设定值；
S6、进行PID运算，确定最终输出值，根据最终输出值与上下限限幅值，获得控制输出值；
S7、输出控制输出值及相关数据；
S8、判断是否最后一个回路，若是，转S2，若否，进入下一步；
S9、转换到下一回路；
S10、转S3。
2.根据权利要求1所述的过程控制器控制方法，其特征在于：步骤S3中输入信号处理模数转换，包括以下步骤：
A1、判断输入信号类型的上限是否为大于2V的电压输入，如是，转A5，如否，进入下一步；
A2、判断输入信号类型是否为热电偶信号输入，如是，转A6，如否，进入下一步；
A3、判断输入信号类型是否为电流信号输入，如是，转A8，如否，进入下一步；
A4、判断输入信号类型是否为电阻信号输入，如是，转A9，如否，转A10；
A5、接通分压电路，转A10；
A6、读取温度传感器测量值；
A7、接通热电偶开路检测电路，转A10；
A8、接通采样电阻，将电流信号转为电压信号，转A10；
A9、接通电流源，将电阻信号转为电压信号；
A10、选择AD转换芯片输入通道；
A11、设置AD转换芯片可编程增益放大系数；
A12、启动AD转换；
A13、输出AD转换结果。
3.根据权利要求1或2所述的过程控制器控制方法，其特征在于：步骤S4中，根据输入信号类型与大小，确定输入信号量程范围，获得测量值，包括以下步骤：
B1、确定输入信号类型；
B2、根据输入信号类型，控制输入电路的切换，确定AD转换芯片的PGA系数；
B3、设置AD转换芯片的PGA系数，启动AD转换，读取AD转换结果；
B4、将AD转换结果转化为电压值；
B5、根据转化电压值及PGA系数，计算得到输入到AD芯片输入端的电压值；
B6、根据输入信号类型、AD转换芯片输入端的电压值、量程上下限参数设置，进行量程转换计算，确定测量值；
B7、结束；
其中PGA表示可编程增益放大器。
4.根据权利要求3所述的过程控制器控制方法，其特征在于：步骤S4中，根据输入信号类型进行输入电路切换，确定PGA系统，包括以下步骤：
H1、开始；
H2、判断输入信号类型是否为热电偶信号，若是，转H9，若否，进入下一步；
H3、判断输入信号类型是否为电阻和热电阻信号，若是，转H12，若否，进入下一步；
H4、判断输入信号类型是否为电流信号，若是，转H15，若否，进入下一步；
H5、判断输入信号类型是否为测量范围上限大于2V的电压信号，若是，转H18，若否，进入下一步；
H6、确定输入信号类型是测量范围上限小于等于2V的电压信号；
H7、控制接通AD输入端电路；
H8、确定AD芯片的PGA系数为E，转H21；
H9、控制接通热电偶开路检测电路；
H10、控制接通AD输入端电路；
H11、确定AD芯片的PGA系数为A，转H21；
H12、控制接通电流源供电电路；
H13、控制接通AD输入端电路；
H14、确定AD芯片的PGA系数为B，转H21；
H15、控制接通电流转换电压的采样电阻电路；
H16、控制接通AD输入端电路；
H17、确定AD芯片的PGA系数为C，转H21；
H18、控制接通电压的电阻分压电路；
H19、控制接通AD输入端电路；
H20、确定AD芯片的PGA系数为D；
H21、确定AD芯片最终PGA系数；
H22、结束。
5.根据权利要求1所述的过程控制器控制方法，其特征在于：步骤S4中，对电流类型输入信号，确定其量程范围，包括以下步骤：
C1、确定输入到模数转换电路的电压值；
C2、将电压值除以采样电阻值，得到电流值；
C3、判断输入信号是否为第一电流范围信号，如是，转C7，若否，进入下一步；
C4、判断输入信号是否为第二电流范围信号，如是，转C8，若否，进入下一步；
C5、确定输入信号为第三电流范围信号；
C6、确定电流信号的上下限限幅值为第三电流范围的上下限值，转C9；
C7、确定电流信号的上下限限幅值为第一电流范围的上下限值，转C9；
C8、确定电流信号的上下限限幅值为第二电流范围的上下限值；
C9、将电流测量值与上下限限幅值进行比较，以不超出上下限限幅值为原则；
C10、确定电流信号最终输入值。
6.根据权利要求1所述的过程控制器控制方法，其特征在于：步骤S4中，对电阻类型输入信号，确定其量程范围，包括以下步骤：
D1、确定输入到模数转换电路的电压值；
D2、电压值除以电流源的电流值，得到电阻值；
D3、判断输入信号是否为第一电阻范围信号，如是，转D7，若否，进入下一步；
D4、判断输入信号是否为第二电阻范围信号，如是，转D8，若否，进入下一步；
D5、确定输入信号为第三电阻范围信号；
D6、确定电阻信号的上下限限幅值为第三电阻范围的上下限值，转D9；
D7、确定电阻信号的上下限限幅值为第一电阻范围的上下限值，转D9；
D8、确定电阻信号的上下限限幅值为第二电阻范围的上下限值；
D9、将电阻测量值与上下限限幅值进行比较，以不超出上下限限幅值为原则；
D10、确定电阻信号最终输入值。
7.根据权利要求1所述的过程控制器控制方法，其特征在于：步骤S4中，对电压上限小于等于2V的电压类型输入信号，确定其量程范围，包括以下步骤：
E1、确定输入到模数转换电路的电压值；
E2、电压值除以内部增益放大系数，得到输入电压值；
E3、判断输入信号是否为第一电压范围信号，如是，转E10，若否，进入下一步；
E4、判断输入信号是否为第二电压范围信号，如是，转E11，若否，进入下一步；
E5、判断输入信号是否为第三电压范围信号，如是，转E12，若否，进入下一步；
E6、判断输入信号是否为第四电压范围信号，如是，转E13，若否，进入下一步；
E7、判断输入信号是否为第五电压范围信号，如是，转E14，若否，进入下一步；
E8、确定输入信号为第六电压范围信号；
E9、确定电压信号的上下限限幅值为第六电压范围的上下限值，转E15；
E10、确定电压信号的上下限限幅值为第一电压范围的上下限值，转E15；
E11、确定电压信号的上下限限幅值为第二电压范围的上下限值，转E15；
E12、确定电压信号的上下限限幅值为第三电压范围的上下限值，转E15；
E13、确定电压信号的上下限限幅值为第四电压范围的上下限值，转E15；
E14、确定电压信号的上下限限幅值为第五电压范围的上下限值；
E15、将电压测量值与上下限限幅值进行比较，以不超出上下限限幅值为原则；
E16、确定电压信号最终输入值。
8.根据权利要求1所述的过程控制器控制方法，其特征在于：步骤S4中，对电压上限大于2V的电压类型输入信号，确定其量程范围，包括以下步骤：
W1、确定输入到模数转换电路的电压值；
W2、电压值除放大计算，得到分压之前的输入电压值；
W3、判断输入信号是否为第七电压范围信号，如是，转W10，若否，进入下一步；
W4、判断输入信号是否为第八电压范围信号，如是，转W11，若否，进入下一步；
W5、判断输入信号是否为第九电压范围信号，如是，转W12，若否，进入下一步；
W6、判断输入信号是否为第十电压范围信号，如是，转W13，若否，进入下一步；
W7、判断输入信号是否为第十一电压范围信号，如是，转W14，若否，进入下一步；
W8、确定输入信号为第十二电压范围信号；
W9、确定电压信号的上下限限幅值为第十二电压范围的上下限值，转W15；
W10、确定电压信号的上下限限幅值为第七电压范围的上下限值，转W15；
W11、确定电压信号的上下限限幅值为第八电压范围的上下限值，转W15；
W12、确定电压信号的上下限限幅值为第九电压范围的上下限值，转W15；
W13、确定电压信号的上下限限幅值为第十电压范围的上下限值，转W15；
W14、确定电压信号的上下限限幅值为第十一电压范围的上下限值；
W15、将电压测量值与上下限限幅值进行比较，以不超出上下限限幅值为原则；
W16、确定电压信号最终输入值。
9.根据权利要求1所述的过程控制器控制方法，其特征在于：步骤S4中，对热电阻类型输入信号，分为十九档，确定其量程范围，包括以下步骤：
TF1、确定输入到模数转换电路的电压值；
TF2、电压值除以电流源的电流值，得到输入电阻值；
TF3、判断输入信号是否为第一热电阻范围信号，如是，转TF23，若否，进入下一步；
TF4、判断输入信号是否为第二热电阻范围信号，如是，转TF24，若否，进入下一步；
TF5、判断输入信号是否为第三热电阻范围信号，如是，转TF25，若否，进入下一步；
TF6、判断输入信号是否为第四热电阻范围信号，如是，转TF26，若否，进入下一步；
TF7、判断输入信号是否为第五热电阻范围信号，如是，转TF27，若否，进入下一步；
TF8、判断输入信号是否为第六热电阻范围信号，如是，转TF28，若否，进入下一步；
TF9、判断输入信号是否为第七热电阻范围信号，如是，转TF29，若否，进入下一步；
TF10、判断输入信号是否为第八热电阻范围信号，如是，转TF30，若否，进入下一步；
TF11、判断输入信号是否为第九热电阻范围信号，如是，转TF31，若否，进入下一步；
TF12、判断输入信号是否为第十热电阻范围信号，如是，转TF32，若否，进入下一步；
TF13、判断输入信号是否为第十一热电阻范围信号，如是，转TF33，若否，进入下一步；
TF14、判断输入信号是否为第十二热电阻范围信号，如是，转TF34，若否，进入下一步；
TF15、判断输入信号是否为第十三热电阻范围信号，如是，转TF35，若否，进入下一步；
TF16、判断输入信号是否为第十四热电阻范围信号，如是，转TF36，若否，进入下一步；
TF17、判断输入信号是否为第十五热电阻范围信号，如是，转TF37，若否，进入下一步；
TF18、判断输入信号是否为第十六热电阻范围信号，如是，转TF38，若否，进入下一步；
TF19、判断输入信号是否为第十七热电阻范围信号，如是，转TF39，若否，进入下一步；
TF20、判断输入信号是否为第十八热电阻范围信号，如是，转TF40，若否，进入下一步；
TF21、确定输入信号为第十九热电阻范围信号；
TF22、确定电阻信号的上下限限幅值为第十九热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF23、确定电阻信号的上下限限幅值为第一热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF24、确定电阻信号的上下限限幅值为第二热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF25、确定电阻信号的上下限限幅值为第三热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF26、确定电阻信号的上下限限幅值为第四热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF27、确定电阻信号的上下限限幅值为第五热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF28、确定电阻信号的上下限限幅值为第六热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF29、确定电阻信号的上下限限幅值为第七热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF30、确定电阻信号的上下限限幅值为第八热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF31、确定电阻信号的上下限限幅值为第九热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF32、确定电阻信号的上下限限幅值为第十热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF33、确定电阻信号的上下限限幅值为第十一热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF34、确定电阻信号的上下限限幅值为第十二热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF35、确定电阻信号的上下限限幅值为第十三热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF36、确定电阻信号的上下限限幅值为第十四热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF37、确定电阻信号的上下限限幅值为第十五热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF38、确定电阻信号的上下限限幅值为第十六热电阻范围的上下限值，转TF41；
TF39、确定电阻信号的上下限限幅值为第十七热电阻范围的上下限值；转TF41；
TF40、确定电阻信号的上下限限幅值为第十八热电阻范围的上下限值；
TF41、将电阻测量值与上下限限幅值进行比较，以不超出上下限限幅值为原则；
TF42、确定电阻信号最终输入值。
10.根据权利要求1所述的过程控制器控制方法，其特征在于：步骤S4中，对热电偶类型输入信号，确定其量程范围，包括以下步骤：
G1、确定输入到模数转换电路的电压值；
G2、电压值除以内部增益放大系数，得到输入电压值；
G3、电压值与冷端补偿电压值综合运算，得到查表电压值；
G4、判断输入信号是否为K型信号，如是，转G15，若否，进入下一步；
G5、判断输入信号是否为S型信号，如是，转G16，若否，进入下一步；
G6、判断输入信号是否为R型信号，如是，转G17，若否，进入下一步；
G7、判断输入信号是否为T型信号，如是，转G18，若否，进入下一步；
G8、判断输入信号是否为E型信号，如是，转G19，若否，进入下一步；
G9、判断输入信号是否为J型信号，如是，转G20，若否，进入下一步；
G10、判断输入信号是否为B型信号，如是，转G21，若否，进入下一步；
G11、判断输入信号是否为N型信号，如是，转G22，若否，进入下一步；
G12、判断输入信号是否为Wre3-Wre25型信号，如是，转G23，若否，进入下一步；
G13、确定输入信号为Wre5-Wre26型信号；
G14、确定热电偶信号的下限为0mV，上限幅值为36.93mV，转G24；
G15、确定热电偶信号的下限为-5.891mV，上限幅值为52.410mV，转G24；
G16、确定热电偶信号的下限为0mV，上限幅值为17.947mV，转G24；
G17、确定热电偶信号的下限为0mV，上限幅值为20.222mV，转G24；
G18、确定热电偶信号的下限为-5.603mV，上限幅值为20.872mV，转G24；
G19、确定热电偶信号的下限为0mV，上限幅值为76.373mV，转G24；
G20、确定热电偶信号的下限为0mV，上限幅值为69.553mV，转G24；
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G23、确定热电偶信号的下限为0mV，上限幅值为39.365mV；
G24、将查表电压值与上下限限幅值进行比较，以不超出上下限限幅值为原则；
G25、确定热电偶信号最终查表电压值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190712 |