控制仪表复习资料

第一章概论1、八大单元的作用(选择题)（1）、变送单元能将各种被测参数变换（如；温度，压力等物理量）成相应的标准统一信号传送到接收仪表或装置，以供指示、记录或控制。（2）、转换单元将电压、频率等电信号转换成为标准统一信号，或者进行标准信号之间的转换（3）、控制单元将来自变送单元的测量信号与给定信号进行比较，按照偏差给出控制信号，去控制执行器的动作。（4）、运算单元将几个标准统一信号进行加、减等运算，适用于多种参数综合控制、比值控制、流量信号的温度压力补偿计算等（5）、显示单元对各种被测参数进行指示、记录、报警和积算，供操作人员监视控制系统和生产过程工况之用（6）、给定单元输出标准的统一信号，作为被控变量的给定值送到控制单元，实现定值控制。给定单元的输出也可以供给其他仪表作为参考基准值。（7）、执行单元按照控制器输出的控制信号和手动操作信号，去改变控制变量的大小。（8）、辅助单元满足自动控制系统某些要求。2、信号制气动：20~100KPa现场传输信号4～20mA（DC）差压变送器两线制温度变送器四线制控制室联络信号1～5V（DC）传输方式（一）模拟信号传输：电流传输特点：适于远距离传输，转换灵活，应浮空和隔离。电压传输特点：相互独立、易引入干扰，不适于远距离传输。（二）变送器与控制室仪表间的信号传输1、四线制传输2、两线制传输（电源线与信号线只用两根导线。）优点：（1）节省导线和安装费用（2）利于安全防爆{控制室联络信号P5}（三）、防爆措施（1）选择合适的元件参数1、防爆措施（2）在贮能元件上并联二极管（3）机体与外界密封2、防爆仪表：任何情况下产生的火花为安全火花的仪表。种类：差压变送器、温度变送器、阀门定位器、电气转换器、安全栅3、防爆系统构成条件：（1）危险场所使用安全火花型防爆仪表；（2）在危险与安全场所之间增加安全栅。第二章控制器（一）、基本控制规律比例（P）输出信号变化量与偏差信号之间成比例关系。Y=KPX积分（I）输出信号变化量与偏差信号的积分成正比关系。微分（D）输出信号变化量与偏差信号的变化速度成正比。1、比例特点：①反映快，控制作用及时②控制结果存在余差（可以单独使用），且KP↑→控制作用↑→余差↓→系统稳定性↓2、积分特点：①输出变化的快慢与TI和X有关，当X=0时，Y＝０，故积分可消除余差，②控制作用慢（不单独使用）3、微分特点：①超前控制作用②当X不变时，Y=0，一般不单独使用。4、控制规律波形图比例比例积分比例微分比例积分微分（P）(PI)(PD)(PID)课后题2-4控制器输入一个方波信号分别画出P、PI、PD控制器的输出变化过程。如果控制器的输入随时间线性增加的信号，它们的输出将如何变化？重要的四条公式：UCd(∞)=n-1n×U01UT(∞)=1n×U01U02(0)=αUT(0)=Αu01U02(∞)=ΑuT(∞比例积分一开始的比例系数=-C1（二）模拟控制器1、显示方式、给定方式、工作方式及无扰动切换给定方式：内、外工作方式：自动、软手动、硬手动。P47显示：三个显示表可显示测量、给定、输出、偏差。硬手动→自动或软手动为无平衡无扰动切换自动或软手动→硬手动先平衡才能无扰动切换（硬手动输出＝自动或软手动输出）自动软手动无平衡才能无扰动切换2、输入电路作用、输出信号运算范围(1)、作用（1）求偏差并放大2倍（比较、放大）（2）电平移动（3）消除引线误差（2）、输出信号运算范围：将与零伏为基准的输入信号，变成与10伏为基准的输出。变化范围：－８～＋８V3、PD、PI电路各电位及比例系数计算，TD、TI的测定方法，会用波形图表示。积分饱和现象PD、PI电路各电位及比例系数计算，TD、TI的测定方法TD的测定方法比例度100％，a=10,U01变化10％（1.6mA），输出为20Ma(10×10％=100％)当输出从20mA下降到10.9mA[0.632×（10-1）/10×16=9.1mA]所需要的时间再乘以KD即为TD第二种方法KD=Y(0)Y(∞)TD=KDτ其中τTI的测定比例度100％，PD断，正作用，当Ui=US时让输出为稳定值，在输入端加阶跃，当积分输出等于比例作用输出时，所需时间为TI积分饱和现象：正常时，U03＝UCM，如输入偏差存在时间较长，且当U03＝5V后偏差还继续对CM积分，则：U03≠UCM（=U03+）UF≠UT。可造成调节滞后，控制质量变差，应避免。（三）、数字控制器（1）程序的构成功能模块LODE连接语句STORE解释说明END（2）常用寄存器功能及运算范围，S寄存器运算原理各寄存器功能输入寄存器：模拟：Xnn=1~5数字：DInn=1～6输出寄存器模拟：Ynn=1～6其中：Y1—电流输出，Y2_Y3—电压输出，Y4Y5Y6—用于通讯，无对应端子。数字：DOnn=1～16其中：n=1～6对应有输出端子，但与输入端总数不能超过６，编程时由DIOn的设定值决定DIOn=１端子作输出用DIOn=０端子作输入用n=编号１＃～６＃端变参数寄存器Pnn=1～39存各种整定参数，运行中可修改。定常数寄存器Knn=1～16存固定参数，运行中不可修改中间参数寄存器Tnn=1～16存中间运算结果功能扩展寄存器Ann=1～16模拟量Bnn=1～39整定参数FLnn=1～32状态量运算寄存器Snn=1～516位寄存器的运算范围：-7.999～+7.999（3）会灵活应用几种常用的运算指令四则运算“－”：S2－S1→S1，“÷”：S2÷S1→S1基本运算开方运算符号：（输入＜切除点输出=0（输入≥切除点输出=）绝对值ABS选择HSL高值LSL低值（没被选中的信号消失）限幅HLM上限限幅LLM下限限幅一阶惯性LAGnn=1～8微分LEDnn=1～2十段折线函数FXnn=1～2任意折线函数FXnn=3～4带设备号运算纯滞后DEDnn=1～3移动平均运算MAVnn=1～2变化率运算VELnn=1～3变化率限幅VLMnn=1～6状态变化检出CCDnn=1～8逻辑运算AND(∩)OR(∪)NOT(－)（条件）转移条件：GIFnnS1=1，转向nn步指令后S1内容消失，S2～S5上弹逻辑运算S1=0，顺序执行无条件：GOnn无条件转向nn步指令后S1内容不变比较CMPS2≥S1，S1=1指令后S1内容消失S2不变S2＜S1，S1=0报警HALnn=1～4上限报警LALnn=1～4下限报警PF键、PF灯用PF键产生状态信号控制PF灯S寄存器交换CHG寄存器移位寄存器移位ROT功能模块BSCCSCSSC控制指令种类功能扩展寄存器ABFL控制要素CNT1～CNT5功能模块BSCCSCSSC（4）控制功能的构成功能扩展寄存器ABFL控制要素CNT1～CNT5（1）标准PIDCNT1：一次回路（主回路）（2）采样PI、（3）批量PIDCNT2：二次回路（副回路）（1）标准PID（2）采样PICNT3：选择器0低选1高选CNT4：运算周期00.2S10.1SCNT5：运算式0I-PD（定值控制）1PI-D（偏差控制）（5）BSC的给定方式、运转方式及它们之间的切换给定方式：C：A01的值MODE2=1外给定上位机MODE2=2A；SET键内给定M：SET键C串级运转方式A自动M手动手动除M向C切换应先切换到A再到C外，其余可直接进行0A方式0M方式程序FL10=1C方式FL11=1C/A方式优先顺序：上位机程序手动（6）CSC的串级开路／闭路切换FL12和MODE3都可以实现CSC串级开路／闭路切换。其中当MODE3=0为串级，当MODE3=1为单回路控制。且FL12切换的优先权高于MODE3。（7）功能扩展的内容，会结合实际编程。温度控制系统已知：对象传递函数：要求：实现PID控制，并进行上下限报警。设定值由X2进行比率设定。编写出主程序、仿真程序、画出功能框图。主程序：1、LDX210、LDFL012、LDP01P01=0.811、STDO013、*12、LDFL02报警4、LDP02P02=0.313、STDO025、+14、END6、STA017、LDX18、BSCPID控制X2×P1+P2A019、STY17）SSC如何根据选择信号A11的内容进行选择控制（简答题）A当A11=0，且CNT3=0时，SSC的输出MV=MVmin，即在MV1，MV2，MV3中选最小的值输出，这就叫低选B当A11=0,且CNT3=1时，SSC的输出MV=MVMAX,,即在MV1，MV2，MV3中选最大的值输出，这就要高选C当A11=1时，SSC的输出MV=MV1,即只选CNT1作为输出D当A11=2时，SSC的输出MV=MV2，即只选CNT2作为输出E当A11=3时，SSC的输出MV=MV3,即只选A10作为输出F当A11=4时，且CNT3=0时，SSC的输出MV=MVMIN,即在MV1,MV2中选最小的值输出G当A11=4时，且CNT3=1时，SSC的输出MV=MVMAX,即在MV1,MV2中选最大值输出第三章变送器1、差压变送器力平衡式原理、差动变压器工作特性1）差动变压器检测片△Pi↑→S↓罐形磁芯中心拄截面=外环形绕组原边两组同相副边两组反相2）电容式原理、各部分电路作用通过隔离膜片将差压△Pi传递至感压膜片，使其产生位移：输入回路电容式（▲）整个回路（课本P98）（P94～95S只有正作用）膜盒式3）扩散硅式原理4）智能式特点，HART协议HART协议特点：一条电缆中同时传输模拟和数字信号(FSK信号)2、温度变送器1）热电偶、热电阻的线性化原理、如何实现（简答题）①热电偶电路如图：则知：U0=W1W2×t+c当W1W2为常数时，UO其次，要保证替代的热电偶的热电效应与原热电偶要尽可能相近或相似②由热电阻输入输出关系式：Ut=-It×R知R与t成凸型的图形关系若要使得热电阻与输出成线性关系，则得让It与t成凹型的图形关系其次，要保证流过热电阻的电流随着温度增大而使得变化量增大2）比较热电偶、热电阻结构上的异同点相同点：DC/AC/DC,放大单元不同点：量程单元相同点：限流，限压，滤波报警电路量程单元不同点：输入回路和反馈回路3）DC／AC／DC变换器的作用产生交流和直流，对功放、电压放大、量程单元进行隔离供电第四章开方器、安全栅（P137～142课本几道公式）（一）开方器的作用、构成、原理、输入输出关系式。作用：实现开方运算，用于流量检测或控制构成：原理：U1－Uf=εε=0Uf=K2SU3UD=K1SU2U1=N1（Ui－1）U3=N2UDUo=N0U4+1（二）、乘法原理及各电路的作用、关系式。1、乘法原理：1、=SUm占空系数，表示高低电位持续时间的不对称程度。UDUD---单向矩形脉冲直流分量UMAX----单向矩形脉冲幅值tp---单向矩形脉冲宽度T---单向矩形脉冲周期输入电路由UF=UT及R1=R2=R3=R4得：U1=N1（Ui－1）N1=1作用：（1）、行电平移动（2）、减去与运算无关的1V。比例放大电路作用：a、U3=N2UDb、提高输入阻抗。开方运算的输出：小信号切除电路原因对Uo两端求导Ui↓→放大倍数↑当Ui→1V时，仪表接近开环，运算误差较大；在流量测量中，由于扰动造成累积误差增大。要求：当Ui＜1.04V（满量程的1%）时，输出为零（Uo=1V）；当Ui≥1.04V（满量程的1%）时，按开方输出。当Ui=1.04V时，U3=0.6V让UL=0.6V(由稳压电源提供）当U3≥UL时，A