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文档简介

1,第四章 可编程调节器,控制仪表及装置,2,第一节 概述 一 可编程调节器的特点 二 基本构成,可编程 调节器,第二节 KMM可编程调节器 一 组成 二 功能 三 编程方法和仪表投入 四 应用举例,内容安排,3,第一节 概述,一、集散控制系统(DCS),1、结构图,4,5,2、系统组成,操作站(Operator Station) 负责集中监视、操作及系统生成,现场控制站(Field Control Station) 负责执行具体控制功能,3、特点,、控制功能分散,操作管理功能集中。,、硬件及软件结构都与通用计算机有很大不同,尤其是软 件,它不使用通用的程序设计语言,而是采用面向控制 问题的专用语言POL(ProblemOriented Language),6,二、可编程调节器,是一种内藏微处理机的运算控制仪表,是近代自动控制技术、计算机技术和通信技术(简称3C技术)高度结合的产物。,7,调节器还具有自诊断功能,随时监视各部件工况,出现故障,指示操作人员及时排除。, 可编程调节器的特点,8, 可编程调节器的基本构成,1.硬件系统,9, 主机电路,10, 模拟量输入、输出通道,11, 开关量输入、输出通道, 人机联系部件,12, 通信部件,13,2.软件系统,系统程序:是调节器的主体部分,通常由监控程 序和中断处理程序组成:,14,用户程序:其作用是连接系统程序中各功能模块, 以完成预定的控制任务。,15,3.PID控制算式,可编程调节器的PID控制算式是对模拟控制算式(参见第一章)进行离散化而得到的。,式中,TS 为采样周期,n 为采样序号。经替换得到完全微分型的位置型算式:,式中,y(n)为第n次采样输出值, y为输出初值。,16,将第n次采样的算式减去第(n-1)次采样的算式,得到完全微分型的增量型算式:,y(n) = Kp e(n) - e(n-1) + Ki e(n) + Kd e(n) - 2e(n-1) +e(n-2) ,另有速度型算式:v (n) = y(n) / TS,实际中,常使用增量型算式,因有利于实现手/自动之间的无扰动切换。,17, PID算式的改进,不完全微分型,不完全微分型算式较复杂,但其控制品质优于完全微分型。,18,微分先行PID,积分分离PID,19,第二节 KMM可编程调节器,20,21,一、组成, 硬件部分,22,23, 软件部分,24,二、功能, 输入处理功能,图中的开关若打在“0”,表示不进行该项处理。,25,1.折线处理:可用于非线性校正。有三个折线表: TBL13。根据用户需要定义折线表中折点的坐标 值(xi ,yi),然后填入相应的数据表。,2.温度补偿:用于气体或蒸气流量信号温度补偿:,3.压力补偿:用于气体或蒸气流量信号压力补偿:,编程时,将有关数值填入输入处理数据表中。,26,4.开平方:用于对节流装置的流量信号进行开平方处 理。它具有小信号切除功能,编程时将切除值填入 然后填入数据表中,切除范围可在输入量程的0.0 100.0%任意选定。,5.数字滤波:用来消除输入信号中的随机干扰, 为一阶滞 后环节:,式中T 为滤波时间常数,范围:0.0 999.9。编程时将T 值填入数据表中。, 输出处理功能,有模拟输出信号(AO1AO3),数字输出信号(DO1DO3)。哪些信号送到输出端,在输出处理数据表中规定。,27, 运算处理功能,四个输入端:H1、H2、 P1、 P2; 一个输出端:U1; 模块序号:n 运算关系:Un = f (H1、H2、 P1、 P2),28,1.PID 运算模块,当 P2 = ON时,U(n) = P1 + U(n) 此时微分不起作用, P1为P1端输入电压信号, U(n)为第n次采样偏差的PI运算增量值。,当 P2 = OFF时,U(n) = U(n-1) + U(n) U(n-1)为前一次采样输出值; U(n)为第n次采样偏差的常规PID运算增量值。,29,2.手动操作模块MAN,自动方式(A)时, U = H1; 跟踪方式(F)时,U = H2; 手动方式(A)时,U = 先前值 + MV 。,30,3.运行方式切换模块MOD,当H1 = ON时,调节器处于跟踪方式(F); 当H1 = OFF时,调节器恢复跟踪前的方式; 当H2 = ON时,调节器为手动方式(M); 当P1 = ON时,调节器为自动方式(A); 当P2 = ON时,调节器为串级方式(C)。,31,4.控制变量更换模块PMD,三个输入端:H1、P1和EXT.NO; 输出无意义。,当P1 = ON时,可改变PID变量; 当P1 = OFF时,不能改变PID变量。,百分数型变量由H1直接确定; 时间型变量由TI 、TD 等于0.2048 H1 (min); 更改什么变量由EXT.NO指定,见教材表4 - 3。,32,5.超前/滞后模块L/L,P1 超前时间;P2 滞后时间。,该模块对P1、 P2有限制: 当P2小于采样周期TS时,自动限制P2 = TS ;当P1大于16 P2时,自动限制P1 = 16 P2 。,33,6.高、低值监视模块HMS和LMS,当 H1 H2时, U = ON ; 当 H1 (H2 P2)时,U = OFF 。式中 P2 为滞后宽度。,当 H1 H2时, U = ON ; 当 H1 (H2 + P2)时,U = OFF 。式中 P2 为滞后宽度。,34,7.折线模块TBL13、TBR13,x 、y均须大于0,且xn xn-1 。 当 H1 x1时, U = y1 ; 当 H1 x10时,U = y10 。,TBR是TBL的逆折线表,从y求x, 要求 xn xn-1 , yn yn-1 。 当 H1 y1时, U = x1 ; 当 H1 y10时,U = x10 。,35,控制类型分为0、1、2和3型四种(见图4-2023)。编程时,将所选类型填入基本数据表中。, 控制类型及无扰动切换,36,运行方式分为正常运行方式和异常运行方式。, 运行方式,37,执行自诊断程序时,若检出异常则显示故障代码,并自动切换到“IM”或“S”运行方式。, 自诊断功能,A组是指在输入异常、运算溢出或过载的故障。 B组是指在ROM、RAM异常、采样时间、A/D转换 异常或输出反馈异常的故障。, 通信功能,具有与上位机通信的能力,有三种通信类型: 类型0:不通信; 类型1:通过S-与局部操作站等进行通信; 类型2:与上位机通信,完成SPC和DDC控制。,38,三、编程方式和仪表投入,设计控制系统先确定方案和控制流程,然后按功能要求绘制组态图,填写控制数据表。设计过程如下:

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