1、第四节 CS910可编程调节器 一、CS910构成及主要技术指标,CS910可编程调节器为两回路可编程调节器，可以实现对两个控制回路的独立控制。该调节器内驻留有基本控制、串级控制及选择性控制等控制模块，以及加、减、乘、除、开方等各种运算模块30余种。通过编写用户调度程序，可实现多种控制功能。此外，该调节器配有RS232接口，可与上位机组成分散型控制系统。,处理器,系统程序 存储器,用户程序 存储器,数据 存储器,输入接口,输出接口,键盘与显示器接口,开关量输入输出接口,通信接口,光电隔离,光电隔离,开关量输入,开关量输出,显示驱动,面板 显示,D/A 转换器,多路 模拟开关,输出 保持电路,V
2、 / I,模拟量输出,开关量输入,开关量输出,A / D 转换器,采样 保持器,多路 模拟开关,模拟量输入,CS910可编程调节器构成框图,键盘,掉电 保护,（一） 硬件构成,软件系统主要包括以下几方面功能： 1输入处理输入通道数据采集、数值滤波、标度变换等。 2输出处理内部数据到输出数据的转换等。 3运算模块控制系统中使用的各种运算功能。,（二） 软件系统主要功能,4用户程序即调度程序，由用户根据控制系统要求编写的控制程序。 5自诊断系统自诊断及用户程序自诊断。 6监控及显示处理用于完成键盘处理及数字显示。,1控制回路共有两个（A和B回路），每个回路均包括两个PID控制模块。 2模拟输入共有
3、7路，AI0AI6。一般为标准15VDC输入（也可是热电偶/热电阻输入）。 3模拟输出共有4路，AO0AO3。包括两个控制输出（420mADC）和两个辅助输出（15VDC）。,（三） 主要技术指标,数字量I/O输入（DI）8点，输出（DO）8点。 运算功能共29种。 控制功能共3种，即基本控制（BSC）、串级控制（CSC）及选择性控制（SSC）。 通信接口RS232C,二、可供用户使用的内部寄存器 （一）基本寄存器,1模拟量输入寄存器Xn共16个，编号为X0X15。其中X0X6对应于模拟量输入AI0AI6。在每个控制周期内，监控程序将采集这七路15VDC的模拟输入信号，并最终转换成0.0001
4、.000的内部标准数据。然后，在执行用户程序之前将其存入相应的寄存器中。X7X13为暂存寄存器，可供用户使用。X14和X15存放A回路主、副通道的测量值。,模拟量输出寄存器Yn共16个，编号为Y0Y15。其中Y0Y3对应于四路模拟量输出AO0AO3。一旦运算结果存入这些寄存器中，则监控程序会在每个控制周期的末尾将寄存器中的标准数据0.0001.000转换12位D/A输出数据送至D/A转换器，最终由D/A转换器及相应的放大电路转换为420mADC或15VDC的标准信号输出。Y4Y13为暂存寄存器，Y14和Y15存放B回路主、副通道的测量值。,数字量输入寄存器DIn共8个，编号为DI0DI8，对应
5、于8个开关量输入信号。其状态为1时，表示开关闭合；状态为0时，表示开关断开。 数字量输出寄存器DOn共8个，编号为DO0DO8，对应于8个开关型输出信号。其状态为1时，开关闭合；状态为0时，开关断开。,5可变参数寄存器Hn和PnH组和P组各16个，H组的编号为H0H16，P组的编号为P0P16，均为16位二进制寄存器。 主要用于存放用户编程时所使用的需修改参数或中间变量。其中，P组寄存器的内容只能通过面板上的键盘修改，而不能由用户程序修改。H组寄存器的内容则既可由键盘修改也可由程序修改。,固定常数寄存器Cn共16个，其编号为C0C15，均为16位二进制寄存器。主要用于存放用户程序中使用的固定常
6、数。这些寄存器位于用户程序区，其值只能在编程状态下预置。程序运行时，只能读出而不能写入。 运算寄存器Sn共5个，其编号为S1S5。这五个寄存器采用堆栈结构，主要由各种运算模块使用。,为扩充仪表的控制功能，特设置了R和F两组功能扩充寄存器。在不使用扩充功能时，用户可不考虑这些寄存器。 1. R寄存器R寄存器有两组，即AR0 AR15和BR0BR15，分别为A回路和B回路所专用。两组中对应寄存器的功能相同。,（二） 功能扩充寄存器,表1 R寄存器功能表（AR组和BR组） 寄存器 代号 名称 功能R0 CSV1 外部串级给定 在串级时，R0为给定值（CC=2时）R1 DM1 输入补偿 用于纯滞后补偿
7、，在偏差上加上R1的内容。R2 AG1 可变增益 在CNT1的比例项上乘以R2的内容，用于调整增益。R3 FF1 前馈控制 在控制输出上加上R3的内容。R4 CSV2 给定值 在选择控制时，R4为第二回路给定值（OC=1时）R5 MD2 输入补偿 与R1相同，对映于CNT2。,寄存器 代号 名称 功能R6 AG2 可变增益 与R2相同，对应于CNT2R7 FF2 前馈控制 与R3相同，对应于CNT2R8 TRK 输出跟踪 在串级和自动且F8=1时输出R8的内容。R9 EXT 选择外部信号 在选择控制时，用作第三个操作信号R10 SSW 选择条件开关 规定选择功能（自动选择或一般选择）。R11
8、SV1 给定值 寄存CNT1的值。R12 SV2 给定值 寄存CNT2的值。R13 MV 操作输出值 寄存操作输出值。R14 PVM 指示测量值 R14寄存器的内容在模拟光柱上连续指示。R15 SWM 指示给定值 R15寄存器的内容在模拟光柱上闪动指示。,F寄存器与R寄存器一样，F寄存器也有两组，即AF0AF15和BF0BF15，分别为A回路和B回路所专用。两组中对应寄存器的功能相同。 F寄存器功能表（AF组BF组） 寄存器 代号 用途 0 1F0 PH1 测量值上限报警 正常 异常*F1 PL1 测量值下限报警 正常 异常*F2 DL1 偏差报警 正常 异常*F3 VL1 变化率报警 正常
9、异常*F4 PH2 测量值上限报警 正常 异常*F5 PL2 测量值下限报警 正常 异常*,F寄存器功能表（AF组BF组） 寄存器 代号 用途 0 1F6 DL2 偏差报警 正常 异常*F7 VL2 测量值变化率报警 正常 异常*F8 TRK 输出跟踪 自动 跟踪F9 C/A 串级-自动切换 A CF10 A/M 自动-手动切换 M CAF11 O/0 内部串级开关切换 串级 副环单独F12 C/C 模拟/计算机给定 模拟 计算机F13 DDC DDC后备 DDCF14 FAIL 通信停止 FAILF15,高位,低位,（三）寄存器地址表,三、工作参数,在CS910中，将可供用户在线查阅和修改的
10、参数称为工作参数。工作参数分为七个区，即A、B、C、D、E、F、L区。各区又分为26组，每组有816个参数。每个参数名由4位字符组成。在面板显示窗中，第1位是参数的区号，第二位为参数的组号，第三位和第四位位参数的序号或标识符。例如：DA00为D区A组第00号参数；bAPb为B区A组的Pb参数，等等。,A区参数分为A、B两组，分别用于A、B两个回路。 1. CC（AACC、ABCC）定值算法/追值算法选择CC=0为定值算法；CC=1为偏差值算法。定值算法：,AG为增益，一般为1。,（一） A区回路参数区,定值算法：,追值算法：,AG为增益，一般为1。微分增益KD=2。,两者的区别在于比例项是对P
11、V还是E运算。,2. OC(AAOC、ABOC）串级/单闭环选择OC=0时，为主、副环串级；OC=1时，为副环单独运行。 3. TR（AATR、ABTR）上电启动方式选择TR=0时，为冷启动。此时，输出置0，操作方式置手动（M）。TR=1时，为热启动。保持原状态不变。 4. AI（AAAI、ABAI）报警指示方式选择AI=0，不指示；AI=1，指示CNT1报警；AI=2，指示CNT2报警；AI=3，指示CNT1和CNT2报警。,5. TC（AATC、ABTC）定时时间单位选择定时时间单位也称作时基，实际定时时间为：定时时间=时基*时间常数TC=0时，时基为0.5秒。TC=13600时，对映时基
12、为13600秒。,（二） B区单元参数区,B区参数分为4组，每组对应一个控制单元。A组由ACNT1使用，B组由BCNT1使用，C组由ACNT2使用，D组由BCNT2使用。各组参数名为AA*、AB*、AC*、AD*。,1.Pb（BAPb、BBPb、BCPb、BDPb）比例度取值范围为1.6%1000%。 2.Ti（BATi、BBTi、BCTi、BDTi）积分时间取值范围为19999秒。 3.Td（BATd、BBTd、BCTd、BDTd）微分时间取值范围为01000。应注意这里的微分时间是指运算步，与实际微分时间的关系为：实际微分时间=Td*时基CS910的默认时基为0.5秒，所以实际微分时间为T
13、d的一半。,4. OH（BAOH、BBOH、BCOH、BDOH）控制输出上限限幅值取值范围为1100%。 5. OL（BAOL、BBOL、BCOL、BDOL）控制输出下限限幅值取值范围为1100%。 6. PH（BAPH、BBPH、BCPH、BDPH）上限报警设定值取值范围为1100%。 7. PL（BAPL、BBPL、BCPL、BDPL）下限报警设定值取值范围为1100%。,对映于H0H15和P0P15。取值范围为-7.999+7.999。参数为CH00CH15和CP00CP15。（四） D区显示参数区（不可修改）分为AE六组，存放各可供显示参数。 1. A组包括ACNT1和ACNT2的测量
14、值（PV）、给定值（SV）、偏差值（EV）及控制输出（MV）。,（三） C区公共参数区,2. B组包括BCNT1和BCNT2的测量值（PV）、给定值（SV）、偏差值（EV）及控制输出（MV）。 3. C组包括模拟量输入X0X6。 4. D组包括模拟量输出Y0Y6。 5. E组包括数字量输入DI0DI7。 6. F组包括数字量输出DO0DO7。,分为A、B、C、D四组，分别对应四个PID运算模块。A组对应ACNT1， B组对应BCNT1， C组对应ACNT2， D组对应BCNT2。E区参数主要用于控制功能的扩展。 1. DL 偏差报警限（0.0100.0%） 2. RL 速度报警限（0.0100
15、.0%） 3. RT 速度报警时间间隔（0.0100.0%） 4. N1 非线性宽度（0.0100.0%） 5. N2 非线性增益（0.0001.000）,（五） E区功能扩展参数区,5. H1 采样PI的采样时间（09999秒） 6. H2 采样PI的控制时间（09999秒） 7. B1 批量PID的偏差设定（0.0100.0%） 8. B2 批量PID的偏差值（0.0100.0%） 9. B3 批量PID的锁定值（0.0100.0%）,F区是10段折线函数指令FXn的专用区。F区参数分为A、B、C和D组，分别对应FX0、FX1、FX2和FX3四个折线函数。每组有11个参数，代表当输入值为0
16、%、10%、20%、90%和100%时的折线函数输出值，取值范围为0.0 100.0%。,（六） F区折线函数参数区,L区是时间函数指令FTn的专用区。L区参数分为A六组，分别对应时间曲线函数FT0FT5。每组共有8个折点，每个折点有两个参数，即时间值和输出值。例如：对于FT0，其起点为LA0t、LA0y，终点为LA7t、LA7y；对于FT1，其起点为LB0t、LB0y，终点为LB7t、LB7y，等等。时间取值范围为07999时间单位。输出取值范围为0100% 。,（七） L区时间曲线函数参数区,四、基本用户模块 （一） 用户程序结构及运算原理,1用户程序结构,CS910采用面向问题的程序设计
17、语言POL（ProblemOriendLanguage）来编程。,例：两输入相加然后输出。LD X0LD X1ADDST Y0END这里，LD、ST和ADD分别表示LOAD、STORE和FUNCTION指令 ，END为程序结束指令。用户程序最多可编写256步（含END）。,2. 用户程序运算原理应用程序的所有运算都是由调节器内的5个运算寄存器S1S5完成的,S1S5采用堆栈结构。,3用户模块分类 1）数据存取用于构成常用的取数和存数、输入和输出。 2）基本运算完成四则运算等常用的运算功能，在用户程序中使用次数不受限制。 3）逻辑处理包括逻辑运算和程序流程控制，在用户程序中使用次数也不受限制。,
18、4）带编号的运算这些运算模块在使用时需有各自的初始数据或中间运算结果，所以在用户程序中使用次数受限制。 5）控制运算包括基本控制（即单参数控制）、串级控制和选择性控制等控制运算功能。,1取数与存数这两条指令用于数据存取和输入/输出处理。 1）取数指令 LD（代码 01）例： LD X0 （代码：0100）取数指令可对任何寄存器操作。 2）存数指令 ST（代码 02）例： ST Y0 （代码：0210）存数指令只能对可写寄存器操作，包括Y0Y15，DO0DO7，H0H15，和部分R、F寄存器。,（二）数据存取和基本运算模块,2四则运算 1）加法指令（运算符）：ADD（代码 11） 功能：将S2中
19、数据与S1中的数据相加，其结果存入S1中（即S2+S1S1），其余各S寄存器中的内容依次上移。2）减法指令（运算符）：SUB （代码 12） 功能：将S2中数据与S1中的数据相减，其结果存入S1中（即S2-S1S1），其余各S寄存器中的内容依次上移。,3）乘法指令（运算符）：MUL（代码 13） 功能：将S2中数据与S1中的数据相乘，其结果存入S1中（即S2S1S1），其余各S寄存器中的内容依次上移。4）除法指令（运算符）：DIV （代码 14） 功能：将S2中数据与S1中的数据相除，其结果存入S1中（即S2 S1S1），其余各S寄存器中的内容依次上移。,例 ：Y0 =( X0 + X1 )/
20、C1,3开方运算 开方指令（运算符）： SQR （代码 15） 功能：将S1中的数据开平方，其结果存入S1中（即S1S1），其余各S寄存器中的内容不变。例：Y0 =,4绝对值 绝对值指令（运算符）：ABS（代码 16） 功能：将S1中的数据取绝对值，其结果存入S1中（即 |S1| S1），其余各S寄存器中的内容不变。例：Y0 = |X0|,5选择器 1）高值选择指令：HSL（代码 17） 功能：取S1和S2中较大者存入S1中，其余各S寄存器中的内容依次上移。2）低值选择指令：LSL （代码 18） 功能：取S1和S2中较小者存入S1中，其余各S寄存器中的内容依次上移。,例：(假设X0X1),6
21、限幅器 1）上限限幅指令： HLM （代码 19） 功能：当S2S1时，则S2S1，否则S1S1，其余各S寄存器中的内容依次上移。其中S1为输入信号的上限值，S2为输入信号。,例：限幅指令应用假设: X0 C0 ，X0 C1,1逻辑运算 1）“与”运算指令：AND（代码 32） 功能：将S1与S2中的数据（逻辑值）进行“与”运算，并将运算结果存入S1中，其余各S寄存器中的内容依次上移。2）“或”运算指令：OR（代码 33） 功能：将S1与S2中的数据进行“或”运算，并将运算结果存入S1中，其余各S寄存器中的内容依次上移。,（三）、逻辑处理模块,3）“非”运算指令：NOT （代码 34） 功能：
22、将S1中的数据取非，并将运算结果存入S1中，其余各寄存器中的内容不变。 例：逻辑运算应用(假设DI0=1,DI1=0),2比较 比较指令： CMP （代码 31） 功能：当S2S1时，1S1，否则0S1。其余各S寄存器中的内容不变。 例：比较指令应用（假设X0X1),3. 信号切换 信号切换指令： SW （代码 38） 功能：当S1=1时，S2S1，当S1=0时，S3S1。其余各S寄存器中的内容依次上移。 例：信号切换指令应用(假设DI0=1),1转移指令 1）无条件转移指令GO nn （代码 07，参数nn） 功能：无条件转移至第nn步程序继续执行，S寄存器内容不变。 2）条件转移指令GIF
23、 nn （代码 37，参数nn） 功能：当S1=1时，转向第nn步程序继续执行，所有S寄存器的内容依次上移；当S1=0时，程序顺序执行。,（四）、转移与子程序调用,2. 子程序调用与返回指令 1）子程序调用指令CLL nn （代码 0A，参数nn） 功能：转移至第nn步程序继续执行，遇到RTN指令后，返回调用指令的下一步继续执行。 2）子程序返回指令RTN （代码 39） 功能：返回至CLL指令的下一步继续执行。 3）子程序使用注意事项：子程序不能嵌套，在子程序里也不能使用控制功能（BSC、CSC、SSC等）,1折线函数发生器 指令：FX n （代码 22，参数0n，n=03） 功能：根据当前
24、输入值按下面的函数关系式产生输出。,(i=1 10),这里，Xi的值为0%、10%、20%、90%、100%。Fi的值为与Xi点对应的输出值，该值存于F工作参数区中。折线函数最多只能有四个，即FX0FX3。,（五）、带编号的运算模块,例：折线函数应用,2.一阶滞后运算 指令：LAG n （代码 21，参数0n，n=09） 功能：根据当前输入值按下面的传递函数关系式产生输出。 传递函数式为：运算时取S1中的数作为T，S2中的数作为输入值，结果存入S1中，其余S寄存器的内容依次上移。时间常数为0800秒，与内部数据0.0007.999对应。,例：一阶滞后运算应用（假设T存于P0中）,3一阶超前运算
25、 指令：LED n （代码 23，参数0n，n=03） 功能：根据当前输入值按下面的传递函数关系式产生输出。 传递函数式为：运算时取S1中的数作为T，S2中的数作为输入值，结果存入S1中，其余S寄存器的内容依次上移。时间常数设定同LAG。,纯滞后运算 指令：DED n （代码 24，参数0n，n=03） 功能：根据当前输入值按下面的传递函数关系式产生输出。 传递函数式为：运算时取S1中的数作为滞后时间常数T，S2中的数作为输入值，结果为DED（S1）=S2t-S1，即S2中的输入值滞后S1秒后存入S1中。其余S寄存器中的内容依次上移。时间常数为07999秒，与内部数据0.0007.999对应。
26、,1 基本控制器（BSC） 指令：BSC n （代码 41，参数0n，n=01） 功能：基本控制器功能模块主要由控制单元CNT1构成，提供一台普通调节器的基本控制运算功能。,在模块入口，S1为输入值PV，模块结合回路控制字及控制参数（存于B区）等完成基本控制运算，其结果存入S1中。 BSC 0对应A回路，BSC 1对应B回路。,（六）、控制功能模块,例：基本控制运算,注：在此例中 1）给定值由面板设定； 2）控制参数存放于B区A组和B组中； 3）正/反作用方式由UA0和UB0决定。0为正作用，1为反作用。,2串级控制器（CSC） 指令：CSC n （代码 42，参数0n，n=01） 功能：基本
27、控制器功能模块主要由控制单元CNT1和CNT2构成，提供主副环控制运算或副环单独控制运算功能。,在模块人口，S1为副环输入值，S2为主环输入值，模块结合回路控制字及控制参数（存于B区）等完成串级控制运算，其结果存入S1。,例：串级控制程序,注：在此例中 1）给定值由面板设定； 2）控制参数存放于B区A/C组和B/D组中； 3）正/反作用方式由UA0/UA1和UB0/UB1决定。0为正作用，1为反作用。,3 选择性控制器（SSC） 指令：SSC n （代码 43，参数0n，n=01） 功能：选择性控制器功能模块主要由控制单元CNT1、CNT2和CNT3构成。两个控制单元CNT1和CNT2并联工作
28、，其输出与外加的第三个信号一起进入选择单元CNT3，由CNT3根据R10及控制字2（UA2或UB2）进行选择后作为操作输出。,在模块入口，S2为CNT1的输入值PV1，S1为CNT2的输入值PV2，R9为外加的第三个输入信号。CNT1和CNT2执行基本控制运算。 CNT3选择的原则是：,当R10 = 0时，执行自动选择。此时，若UA2（或UB2）=1，则MV = max（MV1，MV2，R9）。若UA2（或UB2）=0，则MV = min（MV1，MV2，R9）。,当R10 = 1、2或3时，则CNT3分别选择MV1、MV2或R9作为输出。这里，MV1和MV2分别为CNT1和CNT2的输出。例
29、：选择性控制运算（假设R10 = 0，UA2 =1）,4控制字 CS910调节器提供了8个控制字，它们的作用如下： UA0 ACNT1作用方式。取0为正作用，取1为反作用； UA1 ACNT2作用方式。取0为正作用，取1为反作用； UA2 ACNT3的选择条件。取0为低选择，取1为高选择； UA3 A回路的批量控制功能。取0为无批量控制，取1为有批量控制；,UB0 BCNT1作用方式。取0为正作用，取1为反作用； UB1 BCNT2作用方式。取0为正作用，取1为反作用； UB2 BCNT3的选择条件。取0为低选择，取1为高选择； UB3 B回路的批量控制功能。取0为无批量控制，取1为有批量控制
30、； 控制字属于固定常数，不能在线修改，在用户编程时写入,附录：CS910调节器的使用,CS910有三种工作状态，即操作状态、整定状态和编程状态。操作状态用于正常运行时的监视、设定及手动操作。整定状态用于整定或查阅各种工作参数，如PID参数、滤波常数等。编程状态用于编写仪表组态程序，以便调用内部模块，组成各种控制系统，也可设定各种固定常数。,M,（一） 正面板结构,100,90,80,70,50,60,40,30,20,10,0,CAUTO,报警指示器,测量值指示灯,给定值指示灯,输出值指示灯,手动增大/减小,给定增大/减小,模拟光柱（LED）,自动按钮及指示灯,串级按钮及指示灯,数字显示窗口,
31、C,A,M,C,A,手动按钮及指示灯,（二） 操作方法 1.操作状态 1）显示内容 正常时LED光柱及数字窗口均显示PV值。同时，在LED光柱上以闪烁形式显示SP值。 2）按键功能通常用于查看和修改SP值和MV值。由A、B两个回路的各自四个键来完成。,操作状态下按键功能,2.整定状态 1）显示内容进入整定状态后，可进行参数整定。数字窗口用于显示各工作参数名称或参数值。,B A P b,0 1 0 0,2）按键功能通常用于查看和修改各参数值。,整定状态下按键功能,NSTG,LSTG,组选择,LSTA,NSTA,PS- PS+ VLU- VLU+,手操键,区选择,参数选择,参数修改,3.编程状态 1）显示内容进入编程状态后，可进行编程或常数设定。数字窗口分别用于显示各程序步号、程序内容、常数名称或常数值。,P - 0 0,0 1 0 1,U A - 0,C - 0 0,2）按键功能：用于输入程序或常数。,编程状态下按键功能,PGM,CST,常数设定,LST,NXT,步选择,功能码修改,参数码修改,编写程序,常数选择,常数修改,常数设定时：,编写程序时：,FNC-,FNC+,PMC-,PMC+,
