控制算法

第七章 I/O功能与控制算法

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PM是系统中用于过程控制的设备，具有I/O功能和控制功能。I/O功能由I/O子系统中的I/O处理器(IOP)完成，IOP中的数据点对现场所有I/O进行输入输出处理，I/O数据点的处理功能不依赖控制功能。PM的I/O点包括：模拟量输入点（Analog Input，AI）、模拟量输出点（Analog Output，AO）、数字量输入点（Digital Input，DI）和数字量输出点（Digital Output，DO），这4种I/O点的算法覆盖了所有类型IOP具有的功能。

PM的控制功能由PMM中的控制处理器（Control Processor）实现。其控制功能主要包括针对数字量和逻辑运算的数字复合点（Digatal Composite，DC）、逻辑点（Logic，LOGIC）以及针对模拟量的常规PV点（Reguratory PV，REGPV）、常规控制点（Reguratory Control，REGCTL）等。

1.模拟量输入点

AI点把从现场传感器接收的模拟PV信号转换成工程单位信号，供PM的其它数据点和系统使用。为实现此目标，模拟量输入点要完成模/数转换、PV特性、量程检查与PV滤波、PV源选择和报警检测等处理，因此AI点的处理程序也就由上述功能块构成，如图7-1所示。

从现场变送器来的模拟量输入信号经过D/A转换后，按照处理流程，首先需要进行PV特性处理（PV Characterization）。

1.1 PV特性处理

? 参数：

输入的PV信号首先转换成PV原值(PVRAW)，为对该参数进行特性处理，需要在组态时输入以下参数：

SENSRTYPE，传感器类型，决定PVRAW的单位是%，比率，毫伏，微伏还是毫殴。

PVCHAR，PV特性处理方法，共有Linear（线性）、Sqrroot（平方根）、RTD和Therm（热电偶）等方法，表7-1所示为不同IOP可选用的处理方式。

表7-1 单位换算方式 HLAI LLAI LLMUX IOP类型 线性 线性 线性 RTD 方根 方根 转换方式 热偶 热偶（带冷端补偿） 热偶（带冷端补偿） 滑线 PVTEMP，温度信号的单位，如果输入的是温度信号，则通过次参数选择温度单位，有四种单位可选：DegreesC、DegreesF、DegreesK和DegreesR。

TCRNGOPT，热电偶范围选择，用于确定温度补偿时采用的范围类型，可选Extended（扩展）或Normal（正常）。

PVEULO/PVEUHI，PV工程单位的下限值和上限值。

图7-1 AI点处理流程

INPUTDIR，输入方向，有Direct（正向）和Reverse（反向）之分。正向处 理时，PVRAW值越大，转换结果PVCALC值也越大；反向处理时，PVRAW值越大，转换结果PVCALC值越小。

PV特性处理的输出参数有两个，一个是已转换成工程单位的PVCALC，另

一个是热电偶开路检测状态OTD。

? 线性处理：

将PVRAW从PVRAW的上下限（PVRAWLO/PVRAWHI或0/100）范围内线性地映射到PVEULO/PVEUHI范围内，映射值即为PVCALC。以0-5V，0.4-2V，和1-5V传感器为例，PVCALC的计算式为：

INPTDIR为正向时：

INPTDIR为反向时：

? 平方根转换

平方根转换是先对PVRAW做平方根运算，然后将方根值映射到PVEULO和PVEUHI规定的范围内，从而转换成工程单位。具体转换如下：

如果PVRAW ? 0.0且INPTDIR为正向：

如果PVRAW < 0.0且INPTDIR为正向：

如果PVRAW ? 0.0且INPTDIR为反向：

如果PVRAW < 0.0且INPTDIR为反向：

? 温度信号转换

可对热电偶和RTD输入类型进行温度的线性化处理。模拟输入点支持下列热电偶：Btherm，Jtherm，Rtherm，Stherm，Etherm，Ktherm，Rptherm和Ttherm。

与LLAI或LLMUX配合使用的热电偶类型，通过选择TCRNGOPT＝Extended可以对其范围进行扩展。

模拟输入点支持以下3线式RTD：PtDinRTD，PtJisRTD，NicklRTD和CopprRTD。

关于热电偶和RTD补偿的具体算式，请参见有关手册。

1.2 PV范围检查和滤波

这部分功能是对PVCALC进行范围检查和滤波处理，处理结果存放在PVAUTO（PV自动值）参数中。

在某些情况下，PVCALC可能超出PVEULO（PV扩展工程单位下限）和PVEUHI（PV扩展工程单位上限）规定的范围（正常限），但不允许超出PVEXEULO和PVEXEUHI规定的范围（扩展限）。如果PVCALC超出了正常限，但只要在扩展限内，仍能从该参数读到一个值。如果PVCALC超出了扩展限，则PVAUTO的值需结合PVCLAMP（PV钳制）参数来确定。

PVCALC经一阶滤波处理变为PVAUTO。滤波时间常数为TF（单位为分钟），如果TF＞0，则对PVCALC进行滤波处理；如果TF＝0.0，则不执行滤波处理，此时PVAUTO与PVCALC相等。

如果经范围检查和滤波的值小于由LOCUTOFF（低值切除）参数指定的值，PVAUTO的最终输出被强制为PVEULO。

1.3 PV源选择

只有当AI点为全点（PNTFORM＝Full）时，才有PV源选择功能。PVSOURCE参数允许操作员为该数据点选择PV源。如图7-1所示，可以通过范围检查和滤波电路提供PV(当PVSOURCE为Auto时)，可以手动输入PV(当PVSOURCE为Man时)，也可以来由程序写入PV(当PVSOURCE为Sub时)。

另外，PV源选择参数(PVSRCOPT)确定是否允许把PV源改为除Auto以外的其它源。PVSRCOPT有两个状态：Auto和All。All状态允许该数据点的PV手动输入。

1.4 PV状态

PV在不同情况下的状况用PVSTS参数来描述，其含义如下：

如果PVSTS＝Normal，PVSOURCE=Auto，则PVAUTOST=Normal，PV

在PVEULO和PVEUHI范围之内； 如果PVSTS＝Uncertn，

当PVSOURCE=Man或Sub时，PV值不等于NaN； 当PVSOURCE=Auto时，PVAUTOST=Uncertn；

当PVSOURCE=Auto时，PVAUTO超出扩展范围且被钳位； 如果PVSTS＝Bad，则PV值为NaN，原因为下述情况之一：

1）PVSOURCE=Auto，PVAUTO=NaN；

2）PVSOURCE=Auto，PVAUTO的值超出扩展范围，且未被钳位； 3）PVSOURCE=Sub或Man，PV被存储为NaN。

1.5 报警

报警功能只在全点（PNTFORM＝Full）中提供。AI点把PV与各种阈值进行比较，把报警记录在数据点的数据库中，然后由过程管理器模块(PMM)发布。在AI点内与报警相关的参数如下：

ALENBST PVALDB PVHIPR PVLOTP BADPVFL PVALDBEU PVHITP PVROCNFL BADPVPR PVEXHIFL PVLLFL PVROCNPR

CONTCUT EIPPCODE HIGHAL HIGHALPR PTINAL

PVEXLOFL PVHHFL PVHHPR PVHHTP PVHIFL

PVLLPR PVLLTP PVLOFL PVLOPR PVROCNTP PVROCPFL PVROCPPR PVROCPTP

2.模拟量输出点

AO处理器把AO点的输出值(OP)转换成0-20 mA输出信号，用于操作最终控制元件，例如现场的阀和执行机构。AO点算法包括操作方式、正/反向输出功能和非线性输出特性三个部分，如图7-2。

图7-2 AO点功能图

2.1操作方式

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