第9章控制器j

一、控制器的作用比较测量值与给定值，并根据偏差进行控制运算，输出调节信号给执行机构，以实现对被调参数的控制。,第九章控制器,二、控制器的分类1、按结构形式分基地式单元组合式2、按仪表能源分：电动(DDZ-II、III)；气动(QDZ-II、III)自力式3、按信号方式分模拟式数字式,DDZ-型仪表的特点.采用线性集成电路，仪表性能提高。.采用国际标准信号：420mA/15V.24VDC集中供电，可构成两线制连接。.控制器能和计算机联用。.仪表可构成安全火花防爆系统。具有本质安全防爆的性能。,第一节模拟式控制器DDZ-III,一、控制器的操作与应用,测量-给定信号比较ViVs输入电路偏差运算Vo1,2、原理,1、组成,二、组成原理,Vo1PD电路产生比例微分输出Vo2PI电路产生比例积分输出Vo3,Vo3输出电路功放产生420mA控制信号电流I0执行机构,测量信号、给定信号、输出信号分别由指示电路驱动，电流表指示。,手动操作操作信号PI电路手动输出Vo3输出电路手操I0输出,1、输入电路,理想集成运算放大器：开环放大倍数极大K0=开环输入信号极小0，VFVT，IFIT0,2、比例微分电路,Cd充电结束VTVo1输出Vo2VTVo1维持比例输出。,V01阶跃变化t0时CD上电压不能突变VCD0，VTVo1突变之后CD充电VCDVTVo1-VCDVo2=VT呈微分规律形式输出。,调节RD可以改变电容CD充电速度，即改变了微分时间TD。调节RP改变了，即改变了比例度。,3、比例积分电路输入Vo2阶跃变化t=0时CI、CM视为短路Vo3=-Vo2有一突变之后随CM、CI充电Vo3值随VCM增加而逐渐增大实现积分作用。,按下K41.42，反向电压-VR使CM放电，Vo3逐渐升高；按下K43.44，正向电压+VR使CM充电，Vo3逐渐下降；,4、手动操作电路,手动操作电路与PI电路结合，具有“软、硬”两种方式。当K1、K2置于“软手动”位置时：,K2使CI右端接入VBVT=VF,当“软手自动”动切换时，IC3反相输入端电位不变，可实现无扰动切换。,当K1、K2置于“硬手动”位置时：K1使输入Vf接在手操电位器Wh上。RF并联于CM（Cm隔直忽略），RF、RH组成一比例环节。RF=RH，V03=VH,调节WH滑点、改变VH时，输出Vo3立即发生变化。,第四节数字式调节器,一、特点：1).功能丰富：除可实现模拟仪表PID调节等功能外可实现复杂运算、逻辑判断、故障自诊断、自适应调节参数及自整定等高级功能。2).通用性强：控制规律可编程，外部接线与模拟调节器兼容，外形结构，操作方法照顾模拟仪表习惯。3).可靠性高：采用集成电路及微处理芯片具有高可靠设计。经过严格检查、老化处理。自身的诊断功能有利于处理故障。4).具有通信功能：能与其它调节器及上位计算机传输数据，接受指令，实现数据通讯。,数字化调节器：是以微处理器为核心的可编程调节器。,3、EPROM擦写存储器存储用户编制的控制指令、设定值、转换系数，可擦除重编，掉电不丢。,1、CPU中央处理器是数字仪表的核心，负责信息的运算处理和各环节工作控制。,2、ROM只读存储器固化调节器基本程序，不能更改。包括：输入处理程序（如温度压力补偿、开方、数字滤波）运算程序（PID控制及其它控制算法）输出处理程序自诊断程序。,CPU,系统ROM,用户EPROM,4、RAM随即存贮器临时存储运行过程的中间计算数据。断电消失。,RAM,5、监视定时器WDT执行自诊断功能，出现异常情况时，应急处理。如保存当前值、切入手动、报警。,WDT,二、基本组成,7、输入输出接口IOIoD1为仪表操作的开关量接口（如自-手动转换、内外给定转换。,CPU,系统ROM,用户EPROM,6、A/D、D/A转换A/D(模数)转换，用于对模拟输入信号进行处理转换为数字信号。D/A(数模)转换，将CPU按控制算法计算出的数字量转换为模拟量输出，控制调节阀。,8、数字设定器-侧面板有按键及两排数显。用于设置输入、输出、运算结果和运算条件。,RAM,IoD2为与外部联系的数字量接口。,WDT,9、总线及通信接口有地址总线、数据总线、控制总线。是调节器内传输信号的一组信号线。通信接口与上位计算机交换数据。,DA电路将输出数字量转换为420mA模拟信号输出保持送调节阀。,模拟输入信号经输入滤波多路切换开关接通某路信号经A/D转换为数字量结果存RAM输入量寄存器中。,CPU从ROM中读出控制算法、输出处理程序、从RAM中读出测量值；从EPROM中读出设定值、PID参数等数据CPU进行控制运算结果存RAM输出值寄存器。,CPU在用户EPROM自编程序控制下，先从ROM中取出输入处理程序；从RAM中读出输入量；从EPROM中读出转换系数等数据CPU进行输入处理运算结果存RAM测量值寄存器。,三、工作原理,1、构成：由硬件和软件两部分组成。,四、KMM可编程调节器及应用,2、面板与功能键,.输出表头：显示调节器输出信号值。,.指示表头：给定值-SP(绿针)、测量值-PV(红针)双针指示，备忘指针(黑针)，指示正常PV范围。.,.复位键联锁指示灯：当输入异常、运算溢出、运算过载时灯亮，调节器会自动切换到“联锁手动”运行方式。异常原因消除后，按R键复位，进入自动方式。.,.上、下限报警指示灯：当测量值PV越限时灯亮报警.,上限报警,下限报警,指示表头,刻度标尺,给定SV指针,测量PV指针,备忘指针,连锁指示,复位按钮,输出表头,输出指针,.设定值SP按键：当PID模块未处于PV跟踪状态时，用于增加、减少给定值。在手动运行方式下，SP不能设定。,.C-A-M键：串级、自动、手动状态按键，用于状态切换。,.手动输出键。在手动状态下，改变输出值（值由下部的小表显示）。,.数据设定器，调节器侧面其上有两个显示窗、十三个功能按键。用来调整和显示PID参数、PID控制单元的测量值和设定值，各运算单元的输入和输出数据、也可显示自诊断结果,给定增加,给定减小,串级按钮,自动按钮,手动按钮,手动减小,手动增加,通讯指示,异常指示,位号牌,A.预调：在内部装有“后备手操单元”的场合，应先将此单元上的“后备正常”开关拨到“正常”（Normal）侧。在使用“预置”型后备手操单元时，还要将此单元上的手操旋钮调到预定好的输出值上。,B.通电：通电后，调节器即处于“联锁手动”方式（IM方式）。操作人员应当用“数据设定器”来检查，确认设定的运行控制数据、可变参数等是否合适。确认无误后，按R键，解除“联锁”状态，进入设定的正常运行状态。,（1）准备:,3、基本操作:,A手动（MAN）方式：按M键进入“手动”运行方式，M灯亮，调节器的输出值由按键改变。B自动（AUTO）方式：按A键进入“自动”运行方式，A灯亮，调节器内PID运算单元以面板上设定的值来运算，实现定值控制。C串级（CAS）方式：按C键进入“串级”运行方式，C灯亮，调节器以PID1的输出值或外来设定值作为PID2运算单元的目标值来进行PID控制，PID2是随动控制。,（2）正常运行,有下述几种运行方式：,D跟踪（FOLLOW）方式：这时调节器本身的PID运算及手动操作均无效，其输出由外部的跟踪信号决定。要切换到跟踪方式需要加一个切换信号。切换信号是外部来的接点信号或调节器内部的“通断”（ONOFF）型数据。切换后，原状态灯闪烁。解除跟踪状态后，灯恢复常亮。,为调节器或控制系统故障时的运行状态。A联锁手动方式（IM）：调节器正常运行时，如果自诊断出内部轻故障（模拟量输入超限、运算溢出、调节器过载等）或从外部输入联锁状态，则切换到联锁手动方式；前者面板上R灯亮，后者R灯闪烁；故障解除后应按R键，才能变成手动