脉冲发生器SFB 43的三级控制器

    1．三级控制

    三级控制用两个开关量输出信号QPOS_P和QNEG_P产生控制信号的三种状态，用来控制执行机构的状态。表8-3给出了用三级控制来控制温度的例子。

    表8-3    温度控制输出信号的状态

    将单位为%的输入变量INV与周期时间PER_TM相乘，可以计算出脉冲的宽度：

    脉冲宽度=INV×PER_TM/100    (8-4)

    图8-10给出了比率系数RATIOFAC为1的三级控制器的对称曲线，比率系数通常为1。

    图8-10    三级控制器的对称曲线

   CPU根据输入变量INV的大小，通过特性曲线来计算脉冲宽度。由图8-10可知，INV大于0时，通过开关量QPOS_P输出正脉冲（见图8-11）；小于0时，通过开关量QNEG_P输出负脉冲，脉冲的宽度基本上与INV的绝对值成正比。这里的正、负只是指两种脉冲的物理意义相反，不是指脉冲电平的正负。

    图8-11    三级控制器输出的脉冲

   a)正脉冲b）负脉冲

    用三级控制器来控制电动调节阀的开度时，正脉冲使调节阀的伺服电动机正转，阀的开度增大。负脉冲使调节阀的伺服电动机反转，阀的开度减小。脉冲的宽度与阀门开度的增量成正比，此时三级控制的输入量INV应为PID控制器的输出量LMN的增量，即本次的LMN与前一采样周期的LMN的差值。

    2．最小脉冲/最小中断时间

    正确设置最小脉冲/最小中断时间P_B_TM，可以减少开关元件的动作次数，提高执行机构的使用寿命。

    如果输入变量LMN的绝对值很小，按式(8-4)计算出的脉冲宽度小于P_B_TM，将不输出脉冲（见图8-10中曲线的“连续关闭”部分），类似于SFB 41中的死区功能。

    如果LMN的绝对值接近100%，按式(8-4)计算出的脉冲宽度大于PER_TM与P_B_TM的差值，脉冲几乎连成一片。此时的脉冲宽度等于脉冲周期PER_TM，即连续输出脉冲（见图8-10中曲线的“连续打开”部分）。

    3．比率系数<1的三级控制器

    使用比率系数RATIOFAC，可以改变正脉冲宽度和负脉冲宽度之比。例如可以将不同的时间常数用于热处理的电加热执行机构和水冷却执行机构。比率系数小于1时脉冲宽度的计算公式为

    正脉冲宽度= INV×PER_TM/100    (8-5a)

    负脉冲宽度= INV×PER_TM×RATIOFAC/100    (8-5b)

    由式(8-5)可知，小于1的比率系数将会减小负脉冲输出的脉冲宽度。图8-12是比率系数为0.5的三级控制器的不对称曲线。

    图8-12    三级控制器的不对称曲线

    4．比率系数>1的三级控制器

    比率系数>1时脉冲宽度的计算公式为

    正脉冲宽度= INV×PER_TM/(100×RATIOFAC)    (8-6a)

    负脉冲宽度= INV×PER_TM/100    (8-6b)

    由式(8-6)可知，当R_ATIOFAC>1时，正脉冲输出的脉冲宽度将会变窄。