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【摘 要】在闭环控制系统中，被控量是模拟量，而PLC的CPU只能处理离散量。被控量首先被离散取样变为直流电流或电压信号，模拟控制系统分为恒值和随动两种系统。闭环负反馈控制能使控制系统的反馈量等于或跟随常数值，也可以有效地抑制闭环中各种扰动的影响，使被控量趋于给定值。
【关键词】闭环控制系统；模拟量；可编程控制器
1.模拟闭环控制系统与PID控制器
1.1变送器的选择和闭环控制反馈极性的判断
变送器有两种形式（电流输出型、电压输出型），当电流流入模拟量输入模块时，输入阻抗较小，线路上的信号产生的干扰小，因此模拟量中的电流信号适用于远程传送。
闭环控制反馈必须保证为负反馈，如果使用正反馈，被控量将会向一个极性无限扩大或缩小，系统安全则会成为问题。很多外界因素也可能导致闭环控制系统的极性不稳定，例如，导线的反接、穿管器安装移位、误差公式的改变等，这些都会造成极性的改变。
下列方法可用来判断PID是否为负反馈系统：
首先断开输入，让系统处在开环状态，因为积分环节会改变输入的电压方向，运行系统观察电压方向是否改变即可判断是否有积分环节；运行系统可减小误差，若发生以上变化则为负反馈。
1.2 PID控制器
PID控制器（即比例、微分、积分）由运算放大器组成，比例（P）、积分（I）、微分（D）部分分别与误差、误差的积分与微分成正比。在某些控制系统中，只需要其中的一项或两项组成P、PD、PI控制器，使用PI控制方式，能获得较高的动态品质和稳态精度；使用PID控制方式时，能使控制对象的惯性滞后变大。
现在的工业控制理论中，绝大部分控制系统都应用PID控制器，因为它有以下优点：
1.2.1不需要建立被控量的具体数学模型
自动控制理论的分析和设计建立在被控量的线性定常数的基础上，这种模型没有充分考虑到系统的非线性因素和时变性，PID控制器则不需要建立系统的数学模型，较好的解决了这一问题。
1.2.2结构简单，容易实现
PID控制器是有一个或多个运算放大器组成，各部分电路参数容易调整，对于多回路控制和串级控制能较简单的实现。
1.2.3适应性和灵活性较强
可以根据被控量的具体模型，来选择不同的P、I、D组合，使之形成各种各样的控制器。随着控制智能化程度的不断提高，PID控制与其他各种高端智能控制结合在一起，实现了参数自整定，扩大了PLC的应用范围。
2.工业中PLC的应用举例
PLC中的PID模块结构简单，运用灵活，在各个工业控制中起到了很大的作用。在大型钢管喷涂中，就应用到了闭环控制系统来控制钢管在生产线上的行进速度，从而有效的解决了传统工艺中喷涂不均匀以及油漆的浪费过多等问题。不仅提高了钢管漆膜的质量和性能还减少了很多浪费，在系统工程中有很大应用价值。
在制冷中央空调中，目前很多中央空调是由压缩机组组成，根据不同的温度需要，开启一个或几个压机从而达到所需温度，在这种系统中应用开关传感器检测温度点，有的系统中需要检测的温度点比较多，运用的开关传感器过多，电路的布线非常多，造成系统复杂，不容易控制。对于制冷机这样一个闭环模拟系统应用4通道12位A/D模块，可以直接替代开关传感器进行读写，使系统电路变得简单，易于工人进行操作和控制，工艺调节也相对变的简单了很多，稳定性和性价比得到提高。
几年来变频调速成为高端科技的前沿技术，为了满足温度、流速等工艺模拟变量的要求，传统的控制系统有键盘调节和电位器调节两种调节模式，当速度的变化要求复杂多样，工艺调节需要时常改变速度，以上两种方法则不能满足工业控制的要求。这时使用PLC模拟量控制模块，以三菱公司出产的FX2N系列PLC为例，它的编程主要是多通道模数转换模块来实现。充分利用模拟量模块输出信号选择、增益及偏置等控制变频器的速度，因而解决了变频调速在工业中的需求。
在PLC控制中心，完成PID闭环运算，在模拟系统中的应用越来越广，由于PLC程序可移植性强，在各行个业中的应用比较广泛。
3.PLC控制系统的发展历程
PLC发展至今已有30多年历史，它的产生是人类智慧的结晶，是为了迎合社会的脚步，全面解放和发展生产力，是人类更好的运用自身的能力，以最少的投入创造最高的生产价值，使人类的科技水平向前迈进了一步。电子技术的数字化程度不断提高使得半导体技术、通信技术、EDA产品在不断的进行更新换代，通过研究者不断试验和探索，PLC技术正在向一个更强大的方向发展，它的未来会更好的服务于人类社会。例如三菱公司的小型PLCFX系列先后推出了FX、2FX、FX、FX、FX、FX、FX0SN 2C C 1S和FX等模块，它们的性价比、性能以及容量都比1N大。由它所制造的工业控制系统自动化程度高，能完成传统控制系统所不能完成的任务。PLC的最明显特征是通过逻辑编程和调整各种物理参量，在工业生产过程中起到显而易见的效果。
PLC 具有强大的控制驱动力，它的特点在于界面可视化、梯形图编程简单、外围电路简单、内部保护充足。加之近年来PLC的功能不断改进，许多小型PLC的功能和运算速度有了很大的提高，因此已经广泛的应用于各个领域，其在工业控制中的位置不言而喻。随着社会的发展和科技的不断进步，PLC在模拟量闭环控制工业系统中的应用将会越来越广泛，它将会替代传统工业控制工艺和嵌入式控制器的工作内容。
4.结束语
现在，绝大多数工业控制系统属于模拟闭环控制系统，常规的工业控制主要针对线性系统，求出线性方程，然后分析稳定性、快速性、超调量、误差系数等各种性能指标；而在闭环系统中，这些因素很难分析准确，这使得传统的控制系统无法使工业水平提高要求，PLC可编程控制以其优越的可靠性、灵活性以及自动化程度高等优点逐步取代传统的工业控制技术，最终会会替代传统工业工业控制。
【参考文献】
[1]宋启超.通用中水回用控制系统的研究[D].哈尔滨理工大学，2005.
[2]初航.零点起步：三菱FX2N PLC入门与实例[M].北京：机械工业出版社，2011.
[3]吴志敏，阳胜峰.西门子PLC与变频器、触摸屏综合应用教程.中国电力出版社，2009.
【关键词】闭环控制系统；模拟量；可编程控制器
1.模拟闭环控制系统与PID控制器
1.1变送器的选择和闭环控制反馈极性的判断
变送器有两种形式（电流输出型、电压输出型），当电流流入模拟量输入模块时，输入阻抗较小，线路上的信号产生的干扰小，因此模拟量中的电流信号适用于远程传送。
闭环控制反馈必须保证为负反馈，如果使用正反馈，被控量将会向一个极性无限扩大或缩小，系统安全则会成为问题。很多外界因素也可能导致闭环控制系统的极性不稳定，例如，导线的反接、穿管器安装移位、误差公式的改变等，这些都会造成极性的改变。
下列方法可用来判断PID是否为负反馈系统：
首先断开输入，让系统处在开环状态，因为积分环节会改变输入的电压方向，运行系统观察电压方向是否改变即可判断是否有积分环节；运行系统可减小误差，若发生以上变化则为负反馈。
1.2 PID控制器
PID控制器（即比例、微分、积分）由运算放大器组成，比例（P）、积分（I）、微分（D）部分分别与误差、误差的积分与微分成正比。在某些控制系统中，只需要其中的一项或两项组成P、PD、PI控制器，使用PI控制方式，能获得较高的动态品质和稳态精度；使用PID控制方式时，能使控制对象的惯性滞后变大。
现在的工业控制理论中，绝大部分控制系统都应用PID控制器，因为它有以下优点：
1.2.1不需要建立被控量的具体数学模型
自动控制理论的分析和设计建立在被控量的线性定常数的基础上，这种模型没有充分考虑到系统的非线性因素和时变性，PID控制器则不需要建立系统的数学模型，较好的解决了这一问题。
1.2.2结构简单，容易实现
PID控制器是有一个或多个运算放大器组成，各部分电路参数容易调整，对于多回路控制和串级控制能较简单的实现。
1.2.3适应性和灵活性较强
可以根据被控量的具体模型，来选择不同的P、I、D组合，使之形成各种各样的控制器。随着控制智能化程度的不断提高，PID控制与其他各种高端智能控制结合在一起，实现了参数自整定，扩大了PLC的应用范围。
2.工业中PLC的应用举例
PLC中的PID模块结构简单，运用灵活，在各个工业控制中起到了很大的作用。在大型钢管喷涂中，就应用到了闭环控制系统来控制钢管在生产线上的行进速度，从而有效的解决了传统工艺中喷涂不均匀以及油漆的浪费过多等问题。不仅提高了钢管漆膜的质量和性能还减少了很多浪费，在系统工程中有很大应用价值。
在制冷中央空调中，目前很多中央空调是由压缩机组组成，根据不同的温度需要，开启一个或几个压机从而达到所需温度，在这种系统中应用开关传感器检测温度点，有的系统中需要检测的温度点比较多，运用的开关传感器过多，电路的布线非常多，造成系统复杂，不容易控制。对于制冷机这样一个闭环模拟系统应用4通道12位A/D模块，可以直接替代开关传感器进行读写，使系统电路变得简单，易于工人进行操作和控制，工艺调节也相对变的简单了很多，稳定性和性价比得到提高。
几年来变频调速成为高端科技的前沿技术，为了满足温度、流速等工艺模拟变量的要求，传统的控制系统有键盘调节和电位器调节两种调节模式，当速度的变化要求复杂多样，工艺调节需要时常改变速度，以上两种方法则不能满足工业控制的要求。这时使用PLC模拟量控制模块，以三菱公司出产的FX2N系列PLC为例，它的编程主要是多通道模数转换模块来实现。充分利用模拟量模块输出信号选择、增益及偏置等控制变频器的速度，因而解决了变频调速在工业中的需求。
在PLC控制中心，完成PID闭环运算，在模拟系统中的应用越来越广，由于PLC程序可移植性强，在各行个业中的应用比较广泛。
3.PLC控制系统的发展历程
PLC发展至今已有30多年历史，它的产生是人类智慧的结晶，是为了迎合社会的脚步，全面解放和发展生产力，是人类更好的运用自身的能力，以最少的投入创造最高的生产价值，使人类的科技水平向前迈进了一步。电子技术的数字化程度不断提高使得半导体技术、通信技术、EDA产品在不断的进行更新换代，通过研究者不断试验和探索，PLC技术正在向一个更强大的方向发展，它的未来会更好的服务于人类社会。例如三菱公司的小型PLCFX系列先后推出了FX、2FX、FX、FX、FX、FX、FX0SN 2C C 1S和FX等模块，它们的性价比、性能以及容量都比1N大。由它所制造的工业控制系统自动化程度高，能完成传统控制系统所不能完成的任务。PLC的最明显特征是通过逻辑编程和调整各种物理参量，在工业生产过程中起到显而易见的效果。
PLC 具有强大的控制驱动力，它的特点在于界面可视化、梯形图编程简单、外围电路简单、内部保护充足。加之近年来PLC的功能不断改进，许多小型PLC的功能和运算速度有了很大的提高，因此已经广泛的应用于各个领域，其在工业控制中的位置不言而喻。随着社会的发展和科技的不断进步，PLC在模拟量闭环控制工业系统中的应用将会越来越广泛，它将会替代传统工业控制工艺和嵌入式控制器的工作内容。
4.结束语
现在，绝大多数工业控制系统属于模拟闭环控制系统，常规的工业控制主要针对线性系统，求出线性方程，然后分析稳定性、快速性、超调量、误差系数等各种性能指标；而在闭环系统中，这些因素很难分析准确，这使得传统的控制系统无法使工业水平提高要求，PLC可编程控制以其优越的可靠性、灵活性以及自动化程度高等优点逐步取代传统的工业控制技术，最终会会替代传统工业工业控制。
【参考文献】
[1]宋启超.通用中水回用控制系统的研究[D].哈尔滨理工大学，2005.
[2]初航.零点起步：三菱FX2N PLC入门与实例[M].北京：机械工业出版社，2011.
[3]吴志敏，阳胜峰.西门子PLC与变频器、触摸屏综合应用教程.中国电力出版社，2009.