基于靜態(tài)頻差和動(dòng)態(tài)plc測(cè)頻方法

1、基于靜態(tài)頻差和動(dòng)態(tài)頻差的PLC測(cè)頻方法9 前面分析討論了用單片機(jī)測(cè)頻和基于PLC高速計(jì)數(shù)模塊測(cè)頻的方法。由于使用前者時(shí)必須自行生產(chǎn)印刷電路板組件，卻又不能形成批量生產(chǎn)，從而使可靠性受到一些影響；使用后者時(shí)的困難是許多型號(hào)的PLC沒(méi)有類(lèi)似于PLC-5 1711-VHSC的高速計(jì)數(shù)模塊。對(duì)于許多系列的PLC來(lái)說(shuō)，其一般的計(jì)數(shù)最高頻率為2060kHz，而其高速計(jì)數(shù)模塊的最高計(jì)數(shù)頻率一般也只能達(dá)到100200kHz。顯然，這與剛剛分析討論過(guò)的1171-VHSC具有的內(nèi)部4MHz時(shí)鐘相比，就有很大的差距了。這樣就存在著如下的問(wèn)題。 頻率測(cè)量精度（分辨率）問(wèn)題。以取100kHz為計(jì)數(shù)基準(zhǔn)為例，如果想達(dá)到對(duì)

2、周期的測(cè)量分辨率達(dá)到200001，記需要的周期計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)為i，則有，以被測(cè)頻率50Hz來(lái)說(shuō)，由此得到的頻率測(cè)量采樣周期為：(1020)0.20.4s。因此，即使這種方法滿足了靜態(tài)精度（分辨率）的要求，也滿足不了測(cè)動(dòng)態(tài)精度的要求。 頻率測(cè)量的時(shí)間響應(yīng)特性問(wèn)題。第一章已經(jīng)列出了GB/T 9652.11997關(guān)于接力器不動(dòng)時(shí)間應(yīng)小于0.2s的技術(shù)要求，據(jù)此就要求頻率測(cè)量的響應(yīng)（采樣）周期應(yīng)不大于0.040.08s。以100kHz的計(jì)數(shù)基準(zhǔn)時(shí)鐘為例，其計(jì)數(shù)的周期數(shù)為40008000。顯然，這是滿足不了測(cè)頻精度0.005Hz的要求的。1. 靜態(tài)頻差和動(dòng)態(tài)頻差 bp=0條件下的微機(jī)調(diào)節(jié)器PID傳遞函數(shù)為：

3、（3-8） 分析式（3-8）可知：影響調(diào)速器動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能的主要因素是PID調(diào)節(jié)中的比例（P）分量和微分（D）分量；調(diào)速器的PID調(diào)節(jié)靜態(tài)精度是由積分（I）環(huán)節(jié)來(lái)保證的。若取s，即速動(dòng)時(shí)間常數(shù)，則當(dāng)頻差為0.5Hz（相對(duì)量為0.01）時(shí)，靠積分使接力器走全行程的時(shí)間為400s；顯然，積分的過(guò)程是一個(gè)相當(dāng)緩慢的過(guò)程。 針對(duì)上述分析，作者提出了基于靜態(tài)頻差FS和動(dòng)態(tài)頻差FD的PID調(diào)節(jié)傳遞函數(shù)和與其相應(yīng)的頻率測(cè)量方法。式（3-9）為建立在上述概念基礎(chǔ)上的YPID(S)的表達(dá)式： （3-9）式中： FS(S)靜態(tài)頻差的拉普拉斯變換，對(duì)其主要要求是：測(cè)頻精度高，但動(dòng)態(tài)響應(yīng)可稍慢； FD(S)動(dòng)態(tài)頻差的拉

4、普拉斯變換，對(duì)其主要要求是：測(cè)頻精度可較靜態(tài)頻差低，但應(yīng)有快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。2. 基于靜態(tài)頻差FS和動(dòng)態(tài)頻差FD的測(cè)頻原理 圖3-9（a）為測(cè)頻環(huán)節(jié)原理框圖，圖3-9（b）為相應(yīng)各特征點(diǎn)的波形示意圖，這里以日本三菱電機(jī)公司生產(chǎn)的FX2N為例，來(lái)分析環(huán)節(jié)的工作原理。 機(jī)組頻率信號(hào)的四分頻信號(hào)接至FX2N的X2輸入，這是一個(gè)高速輸入點(diǎn)，取其上升沿作中斷觸發(fā)信號(hào)。 機(jī)組頻率信號(hào)的八分頻信號(hào)q和與時(shí)鐘信號(hào)CLK相與后分別送至FX2N的X0和X1輸入端；X0和X1輸入端與FX2N的內(nèi)部高速計(jì)數(shù)器C235和C236對(duì)應(yīng)，它們分別對(duì)X0和X1的輸入脈沖計(jì)數(shù)。(a) 測(cè)頻原理框圖(b) 特征點(diǎn)波形示意圖圖3-

5、9 基于FS、FD概念的測(cè)頻環(huán)節(jié)原理框圖 X2中斷信號(hào)輪流對(duì)C235和C236的計(jì)數(shù)結(jié)果進(jìn)行采樣。值得著重指出的是：X0或X1信號(hào)已經(jīng)過(guò)八分頻信號(hào)（q、）與時(shí)鐘CLK相與，因而PLC因響應(yīng)中斷而引起的不定延遲，不會(huì)影響到圖3-9（b）所示的計(jì)數(shù)值N(k)、N(k+1)的精度。 N(k)等計(jì)數(shù)值與被測(cè)頻率信號(hào)的4倍周期成正比；其響應(yīng)（采樣）時(shí)間為0.08s（當(dāng)fg=50Hz時(shí)）。3. 靜態(tài)頻差FS和動(dòng)態(tài)頻差FD (1) 動(dòng)態(tài)頻差FD 當(dāng)被測(cè)機(jī)組頻率fg=50Hz時(shí)，圖3-9（b）所示中C235、C236的計(jì)數(shù)值N(k)=0.0850000=4000，即分辨率為50Hz/4000=0.0125Hz。動(dòng)態(tài)頻率的計(jì)算公式為： （3-10） 動(dòng)態(tài)頻差公式為： （3-11） （2）靜態(tài)頻差FS 將10次N(K)值累加即得到用于靜態(tài)頻率計(jì)算的計(jì)數(shù)值： （3-12）值得指出的是，在圖3-9（b）中，為了便于理解，每次均將C235和C236清零。在實(shí)用中，可以不對(duì)C235、C236清零，取二者的5次計(jì)數(shù)結(jié)果相加，即得到NS值，然后再對(duì)C235、C236清零。 以fg=50Hz為例，靜態(tài)頻率計(jì)數(shù)值的采樣（響應(yīng)）時(shí)間為0.0