一种过程控制器控制方法技术

本发明专利技术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。

A Process Controller Control Method

【技术实现步骤摘要】
一种过程控制器控制方法
本专利技术涉及工业自动化控制
，尤其是涉及一种过程控制器控制方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术的上述专利技术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，本专利技术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，本专利技术的有益技术效果为：1.本专利技术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是本专利技术的一个具体实施例的整体控制的流程示意图；图2是本专利技术的一个具体实施例的模数转换的流程示意图；图3是本专利技术的一个具体实施例的量程转换的流程示意图；图4是本专利技术的一个具体实施例的AD转换过程控制的流程示意图；图5是本专利技术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是本专利技术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是本专利技术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是本专利技术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是本专利技术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是本专利技术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是本专利技术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专利技术作进一步详细说明。具体实施方式一本专利技术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，对输本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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W...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜红军，任宇超，任宇伟，申砚军，李亚，郭红虎，任展毅，任建，
申请(专利权)人：石家庄德堃电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13