imple第四章调节器.ppt

4.2 调节器 调节器的作用：将参数测量值和规定的参数值 (给定值)相比较后, 得出被调量的偏差，再根据一 定的调节规律产生输出信号，从而推动执行器工作 ，对生产过程进行自动调节。 正作用调节器：被调参数的测量值增加时，调节器的输出信号也增加 。 反作用调节器：测量值增加时输出信号减小。 按照仪表所用能源，调节器可以分为两类。 直接作用调节器(自力式调节器) 不用外加能源，利用被调介质本身作为能源工作。例如蒸汽压力 调节，多用于调压、稳流等要求不很严格的就地调节系统，结构简 单，价格低廉。 间接作用调节器 利用外加能源，按照外加能源的不同，有电动调节器、气动调 节器及液动调节器。在石油化工生产中以气动及电动形式应用最多 。具有性能稳定、便于远距离传送等特点。 复习：调节器原理 比例调节 积分调节 比例积分调节 传递函数 传递函数 传递函数 复习：调节器原理 微分调节 传递函数 比例微分调节 传递函数 复习：调节器原理 比例积分微分调节 传递函数 复习：调节器原理 nP控制系统的响应快速性现在 n （现在就起作用） nI控制系统的准确性，消除过去积累误 差过去（清除先前错误） nD控制系统的稳定性，有超前作用将 来（提前预计控制） 4.2.1 PID运算电路 n 从调节规律来讲，PID调节器是模拟调节器中最完 善的调节器。使PID调节器的积分时间TI时，即得 到了PD调节器；使微分时间TD0时，即成为PI调节器 ；同时使TI和TD0时，则成为P调节器。可见， PID、PI、PD和P调节器的组成是基本相同的，它们之 间只是运算电路部分有所不同。下面进一步讨论PID调 节规律的实现方法。 4.2.1 PID运算电路 n PID调节器实际上是一个运算装置，实现对 输入信号的比例、积分、微分等各种运算功能 。能够实现这些运算的方法很多但在电动调 节器中，用得最多的是采用运算放大器与阻容 (RC)电路相结合的方法实现。用不同的RC电路 与运算放大器进行不同的组合。就可以得到各 种运算规律的电路。 4.2.1 PID运算电路 4.2.2 PID调节器的硬件结构 调节器按整定方式可分为有普通型和电 压整定型两种，它们的基本组成是相同的， 区别只是在参数整定电路方面。 普通型调节器参数的整定只能就地进行， 可以用调整电位器的阻值或用波段开关切换 电阻或电容来改变整定参数. 电压整定型调节器整定参数P、TI、TD受 外给电压控制，因此可以做到远程整定、第 三参数整定、自整定等。 DDZ型调节器 n核心：PID运算电路 n其它配套电路包括： n手动操作电路； n指示电路； n输出电路； n输入电路（偏差信号、电平移动）； n输出限幅电路 一般调节器的输入电路包括偏差检测电 路、内给定稳压电源电路、内外给定切换开 关、正反作用开关及滤波电路等。 v输入电路 vPID运算电路 根据整定好的参数用以对偏差信号进行 比例、微分和积分的运算，是调节器实现PID 控制规律的关键环节。它与输入电路及放大 器的信号联系问题将在后面的基型调节器中 详细讨论。 v输出电路 将运算电路的输出信号做最后一次放大 ，或者作为运算电路主回路中放大器的最后 一级，提供调节器的输出信号。 v手动操作电路 由于系统上或工艺上的需要，有时要进行人工 控制。因此有的调节器中备有手动操作电路，它 能输出一个由操作人员控制的“手动电流”到执 行器去，即人工控制。“手动”与“自动”可以 借助手动-自动切换开关进行切换。 v输出限幅电路 在有的调节器中，设有输出限幅电路，用以将 调节器的输出限制在一定范围内，从而保证调节 阀不处于危险开度。调节器输出的上限值和下限 值都可以调节。 目前在中国工业上广泛应用的有DDZ-2型和DDZ -3型电动调节仪表。DDZ-2型仪表采用四线制接法 ，DDZ-3型仪表则采用二线制接法。3型仪表采用 线性集成电路作为线路中的核心组件，采取安全 火花型防爆措施，性能优于2型，具有先进可靠的 防爆结构。 DDZ-3型调节器按照功能不同，可分成基型调 节器和特殊调节器两类，基型调节器又有两个品 种，全刻度指示调节器和偏差指示调节器，它们 的电路相同，只是指示电路有些差异。 DDZ型电动调节器 DDZ是“电动单元组合”的汉语拼音首字母。 D-电动（Diandong） 第二个D-单元（Danyuan） Z-组合（Zuhe） I, II, 的含义：I 第1代，是电子管；II 表 示第2代产品即晶体管；型是集成电路放大器 原理框图主要功能概述 n1、输入电路 n测量信号：接收来自变送器的输出（4-20mA或1-5V）； n电平移动：适应单电源供电要求，主要作用如下: n将输入信号转换为相对电平移动中点的变化； n后级输出电路则可实现相对抬高后电位起点的负极性变化。 n2、给定信号及内外给定切换 n给定信号：用于设定控制要求，有2种设定形式。 n内给定：给定信号取至内部精密电源，信号1-5V； n外给定：利用其它设备给定控制信号，4-20mA（例：控制计 算机给定信号）。 n3、手动/自动切换 n手动：用于启动、停车、故障的需要而切断PID运算电路； n手动状态细分： n硬手动：输出电流完全由操作电位器调节； n软手动：用于自动-手动过渡，调节输出从自动状态平滑 增减。 n自动：调节器正常运行状态（根据算法，有调节器自行控 制）； n4、表头指示电路 n全刻度指示，调节器指示内容包括：输出电流、给定信号 、测量信号（双针指示） DT