第3章 调节器(2)-V3.ppt

3-3数字式调节器,数字式调节器诞生于20世纪70年代中期。具有丰富的运算控制和数字通信功能、灵活而方便的操作手段、形象而直观的数字或图形显示、高度的安全可靠性，实现了仪表和计算机的一体化，比模拟调节器能更方便有效地控制和管理生产过程。数字式调节器的种类很多，目前广泛应用的是可编程调节器和定程序调节器。,一、数字式控制器构成的原理,1、硬件电路,2、软件系统,1）系统程序,2）用户程序仅适用于可编程的数字调节器，对于定程序数字调节器不需用户编程序,用户程序就是通过相关指令调用相关模块，从而使这些功能模块按控制流程软接起来，完成控制任务。例如：,3、工作流程,二、典型数字式调节器简介,（一）AI818A智能调节仪,AI818A是一款定程序数字调节器，除具备一般智能调节仪功能外，还具备外给定、手动/自动切换操作、手动整定及显示输出值等功能，并具备直接控制阀门的位置比例输出（伺服放大器）功能，也可独立做手动操作器或伺服放大器用。此外，还具备可控硅移相触发输出功能，可节省可控硅移相触发器，能精确控制温度、压力、流量、液位等各种物理量。,（1）功能,（2）面板和接线,1、2端子：1-5V，0-5V信号输入端。（1端+，2端-）2、3、4端子：2、3为0.21V信号输入端（注：0.21V信号必须从2、3端子输入，2端为，3端为）；2、3、4为热电阻，热电偶信号输入端。RSV（I/V转换）：将测量或外部输入电流信号转换为电压信号后输入到1、2端或2、3端。7、5：测量或控制电流信号输出端。RS485通讯口：与上位机通讯接口。,面板接线端子功能说明：,（3）使用,参数表,参数表,其中输入规格sn，根据实际所测的信号不同来设置，sn=037之间选择如下表所示,输入下限显示值DIL：用于定义线性输入信号下限刻度值，对外给定、变送输出、光柱显示均有效。例：上水箱液位传感器检测范围为0100cm，则DIL=0，DIP=1。输入上限显示值DIH：用于定义线性输入信号上限刻度值，与DIL配合使用。例：上水箱液位传感器检测范围为0100cm，则DIH=100，DIP=1输出方式OP1：OP1=4，4-20mA线性电流输出。输出下限值OPL：OPL=0调节器输出最小值输出上限值OPH：OPH=100调节器输出最大值。系统功能选择CF：CF=0调节器为反作用；CF=1调节器为正作用,（二）由智能调节仪构成的控制系统,水箱液位控制各部件连接示意图,硬件组成,1.液位变送器,2.电动调节阀用于控制水位调节动力支路管道出水量。通过输入420mADC信号控制智能型直行程执行机构来调节阀门大小，从而调节水的流量。,3.智能调节仪AI808P智能调节仪实现简单回路的控制智能调节仪输入与液位变送器连接，输出与电动调节阀连接。采用PID控制方式通过RS-485完成参数设置和数据传输。,智能调节仪的参数输入下限显示值DIL、输入上限显示值DIH、显示的小数点位置DIP、输出方式OP1、输出下限OPL、输出上限OPH输入规格sn以及PID等参数最基本的控制变量设定值SV、测量值PV和输出值MV,设计用户界面,PID参数整定过程,(1)采用纯比例反馈控制(P控制)，逐渐减小比例度(=1/P)，直到系统发生持续的等幅振荡。记下此时的临界比例度u及系统的临界振荡周期Tu(2)根据经验公式选择PID参数的参考值(4)投入在线运行，观察效果如果性能不满意，可根据经验调整参数，直到满意为止,PID参数整定过程,获得临界比例度u和临界振荡周期Tu的实验曲线,PID参数整定过程,不同效果的实验曲线,（三）SLPC可编程调节器,SLPC可编程调节器是日本横河电机株式会社1980推出的YS-80系列中的一个代表产品。它具有基本的PID、串级、选择、非线性、采样PI、批量PID等控制功能，并具有自整定、通信等功能。主要性能指标如下：模拟量输入15V（DC）5点；模拟量输出15V（DC）2点，负载电阻3K420mA(DC)1点，负载电阻0750欧姆；数字量输入接点或电压电平，与数字量输出6点共用；数字量输出晶体管接点；运算周期0.2s和0.1s；比例度6.3%999.9；积分时间19999s；微分时间09999s；供电电源交直流（100V和200V规格）。,1、面板接接线端子,2、硬件结构图,运算寄存器,工作节拍,SLPCE是按100ms或200ms的定周期节拍工作的，其工作时序如下图。,3、软件部分,1）读取指令,2）存储指令,3）基本运算指令,数据格式,由于计算机控制系统采用二进制数据0与1，而仪表是统一的420mA（15V）标准信号。SLPC的数据运算采用16位二进制数据，其格式如下：,第0位是符号位，13是整数位，从第4为起是小数位。因此表示的数据范围是7.9997.999,运算精度为0.00024。与模拟量输入信号15V对应的内部二进制数据为0.0001.000。,在这里存在以下关系：,4）带设备编号的运算指令,5）逻辑指令,6）寄存器移位与控制功能指令,下面着重讨论控制功能指令,SLPC有三种控制功能指令,可以用来组成三种不同类型的控制回路.,在使用三种控制指令时,每台SLPC可编程调节器只能选择其中的一种,且同一应用程序中只能使用一次.,a.控制功能指令的基本功能,控制单元CNT1有三种基本算法：CNT11为标准的PID算法；CNT12为采样PI算法；CNT13为批量PID算法（带间歇开关的PID算法）。CNT2有两种控制算法：CNT21为标准的PID算法；CNT22为采样PI算法；CNT3只有高选和低选之分，CNT30为低值选择；CNT31为高值选择。,实现基本控制功能的程序相当简单，以BSC为例，被控变量接道模拟量输入通道X1实现单回路PID控制的程序如下：LDX1BSCSTY1;控制输出MV送Y1END,b.控制功能指令的功能扩展,控制功能指令只能完成基本的控制运算，为使调节器实际使用的需要其功能还必须扩展。如提供外给定信号、实现运行方式的无平衡无扰动切换、输入报警或偏差报警、输入输出补偿等。控制功能指令的扩展是通过A