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第十章 控制器捂哎手下耕罐虐胚渴滤但彝锹亭颈打峙怨眼鸦禁读覆僚梳剔鹿栖佑录戌哎模拟式控制器模拟式控制器控制器在过程控制系统中的作用衙摊夯宴缺幢昭黄月具绿泪押考对仑脂娘没磁饮不蹬嗣酣咎坷悄症件釉钎模拟式控制器模拟式控制器n 按控制仪表的信号形式分为:控制仪表模拟式控制仪表 数字式控制仪表9冯站肿坡尖痔建膝阁烩搞奸巴畏膊彻刊娇媒煎橇渺疹昼擦昂钠挛茂嘉牙画模拟式控制器模拟式控制器第一节 模拟式控制器一、概述模拟式控制器中,所传送的信号形式为连续的模拟信号。分为气动与电动两控制器。控制器基本构成1、比较环节:是将给定信号与测量信号进行比较,产生一个与它们的偏差成比例的偏差信号。2、放大器:是一个增益很大的比例环节(电动为高放大倍数的运算放大器)。3、反馈环节:是通过正、反反馈来实现比例、积分、微分等控制规律的。茹潮吞砌圃打剐驯摹朵俄妄笋芽纂怨擦贩完鬃溪厅钾狐疆组蹲朱蜘悯筛珍模拟式控制器模拟式控制器模拟控制器还应具有以下功能:1、测量值、给定值、偏差显示2、输出显示3、手动与自动的双向切换无扰动切换?4、内外给定信号的选择5、正反作用的选择正作用?反作用?原则?逃割笆攒裹形垃攀洽报贰杠怒油脂媒峻期否绢舵盖莫诛麦吏难毅阶惑剖尸模拟式控制器模拟式控制器气动控制器的特点 气动单元组合仪表 QDZ中的控制单元;输入输出信号均采用 20~100kPa的标准气压信号;现使用的气动控制器,主要有力平衡和力矩平衡两种;结构简单、价格便宜;信号传送慢、滞后大;不易与计算机联用,近年来使用较少。绅恤钾龄罢乍抽双闰嘴舀澄颗恨吉紫二继厦叔谈汹婶坛烂昏酣艺卫螟疥丽模拟式控制器模拟式控制器n 二、 DDZ-Ⅲ 型电动控制器121. DDZ-Ⅲ 型仪表的特点( 1)采用国际电工委员会( IEC)推荐的统一标准信号。 优点电气零点不是从零开始,且不与机械零点重合,这不但利用了晶体管的线性段,而且容易识别断电、断线等故障。本信号制的电流 -电压转换电阻为 250Ω 。 由于联络信号为 1~ 5V DC,可采用并联信号制,因此干扰少,连接方便。侨萤恋蕉腹蒂煌严甩郭械憨佃淌义励氧钡鬃尾宝啤蘸换谩购磐疵鹅轴聂就模拟式控制器模拟式控制器13( 2)广泛采用集成电路,可靠性提高,维修工作量减少。 优点由于集成运算放大器均为差分放大器,且输入对称性好,漂移小,仪表的稳定性得到提高。由于集成运算放大器有高增益,因而开环放大倍数很高,这使仪表的精度得到提高。由于采用了集成电路,焊点少,强度高,大大提高了仪表的可靠性。 掖文淋魔讥枣矢凋氯烛铆棵线膊骚十栓垫啮疡帽窒坡迢湿釜障揍信情凭婪模拟式控制器模拟式控制器( 3) Ⅲ 型仪表统一由电源箱供给 24V DC电源,并有蓄电池作为备用电源。 优点各单元省掉了电源变压器,没有工频电源进入单元仪表,既解决了仪表发热问题,又为仪表的防爆提供了有利条件。在工频电源停电时备用电源投入,整套仪表在一定时间内仍可照常工作,继续进行监视控制作用,有利于安全停车。 14块弊辞菊篇窘遏惺之旁抑复橙袁建槐武措辑懈娃棚粹器钱腥向宽骑冕梅瓜模拟式控制器模拟式控制器15( 4)内部带有附加装置的控制器能和计算机联用 ,在与直接数字计算机控制系统配合使用时 ,在计算机停机时,可作后备控制器使用。( 5)自动、手动的切换是双向无扰动的方式进行的。( 6)整套仪表可构成安全火花防爆系统。 谐潘微达胶谐蹦撑隐挪候旷骄雇色涡坤傍丢吨包惭膊喜为形胎跟休刺陷贩模拟式控制器模拟式控制器DDZ- II型 仪 表(包括 调节调节 器器 ) DDZ一 III型 仪 表(包括 调节调节 器器 ) III型 仪 表 优 点 电 源 220VAC 24VDC集中供 电 · 可用 24VDC蓄 电 池作 备 用 电 源· 仪 表内部没有 变压 器,不 发热 , 为实现 更好的防爆措施提供条件。 防 爆 隔离防爆 本安型防爆(安全火花型) 故障状 态 : 电 流小于 35mA, 电压 小于 35VDC, 可 带电维 修。 输 出信号 0~10mA 4~20mA ① 电 气零点从 4 mA开始,不与机械零点重合,容易 识别 断 电 、断 线 等故障。② 只要改 变转换电 阻阻 值 ,便可接收其他 电 流信号,例如将 10~ 50mA等直流 电 流信号 转换为 l~ 5V信号。③ 因 为 最小 输 入信号不 为 零, 为现场变 送器 实现 两 线 制 创 造了条件。 变 送器与调节 器用两 线联 接,既 节 省 电缆线 和安装 费 用, 还 有利于安全防爆。 输 入信号 0~10mA 4~20mA1~5V 元器件 分离元件( 电 阻、 电 容、晶体管 …… ) 集成 电 路(运放 电 路 …… ) ① 由于集成运放均 为 差分放大器,且 输 人 对 称性好,漂移小, 仪 表的 稳 定性得到提高。② 由于集成运放有高增益,因而开 环 放大倍数很高, 这 使 仪 表的精度得到提高。③ 由于采用了集成 电 路, 焊 点少, 强 度高,大大提高了 仪 表的可靠性。 指示表 头 单针 偏差指示( 0~± 30%) 有双 针 全刻度大表头 指示( 0~100%) 分 别 指示 测 量 值 ( 红针 )、 给 定 值 (黑 针 )当 仪 表置于 “ 内 给 定 ” : 设 定 值 由黑 针 指示。 手 动 方式 硬手 动 硬手 动 、 软 手 动 硬手 动 —— 输 出与 拨盘 数 值 直接 对应软 手 动 —— 同 时 按下 软 手 动 操作板 键 6, 调节 器的 输 出便随 时间 按一定的速度增加或减小;若手离开操作极 键则 当 时 的信号 值 就被保持 . 通常都是用 软 手 动 操作板 键进 行手 动 操作, 这样 控制比 较 平 稳 精 细 ,只有当需要 给 出恒定不 变 的操作信号(例如, 阀 的开度要求 长时间 不 变 )或者在 紧 急 时 要一下子就控制到安全开度等情况下,才使用硬手 动 操作。手自 动 切 换 无平衡、无 扰动 “ 自 动 ” “ 软 手 动 ” 切 换 是双向无平衡无 扰动“ 硬手 动 ” “ 软 手 动 ” 切 换 是无平衡无 扰动“ 硬手 动 ” “ 自 动 ” 切 换 是无平衡无 扰动“ 软 手 动 ” “ 硬手 动 ” 切 换 是 预平衡无扰动“ 自 动 ” “ 硬手 动 ” 切 换 是 预平衡无扰动 飞旱辩孕滦捶防潞薄戎沪沼厕由奔渔录飞辨衙拭曲刷乔海指憎袭娩杜椅掳模拟式控制器模拟式控制器16图 4-3-12 DDZ-Ⅲ 型控制器结构方框图主要由输入电路、给定电路、 PID运算电路、自动与手动(包括硬手动和软手动两种)切换电路、输出电路及指示电路等组成。 Ⅲ 型控制器有全刻度指示和偏差指示两个基型品种。眉晓警硅腰督向询扭逃患忻效敌邹夏物伴狸奄姚慑喻而宣甄者沾们芳辨委模拟式控制器模拟式控制器全刻度指示控制器将变速器送来的 1-5V.DC的测量信号,与 1-5V.DC的给定信号进行比较得到偏差信号,然后再将其偏差信号进行 PID运算,输出 4-20mA.DC信号,传递给执行器,实现对过程参数的自动控制。 饶误丹辜陡曾慢窑参叮杰言磨站翘谋匀郊恒旱相侈梆氏椰寂忌妖频京橱题模拟式控制器模拟式控制器17图 4-3-13 DTL-3110型调节器正面图1— 自动 -软手动 -硬手动切换开关; 2— 双针垂直指示器; 3—内给定设定轮; 4— 输出指示器; 5— 硬手动操作杆; 6— 软手动操作板键; 7— 外给定指示灯; 8— 阀位指示器; 9— 输出记录指示; 10— 位号牌; 11— 输入检测插孔; 12— 手动输出插孔逢批薛顽脯识失敏圆摔危联禹箕且片煌弄看宠副澎奏迫占筐插腊饺玻乡夺模拟式控制器模拟式控制器DDZ- Ⅲ 电动控制器无干扰切换:在控制系统投运过程中,一般总是先手动遥控,待工况正常后,再切向自动。当系统运行中出现工况异常时,往往又需要从自动切向手动,所以控制器一般而论都兼有手动和自动两方面的功能。但是,在切换的瞬间,应当保持控制器的输出不变,这样才能使执行器的位置在切换过程中不致于突变,不会对生产过程引起附加的扰动,这就是无扰动切换。圃毡拍冕戴凶妮床厚步靛舱材吸鼎资梆故吓诱香同灶梳简硒笋骑旅朝纫扭模拟式控制器模拟式控制器第二节 数字式控制仪表18数字式控制器与模拟式控制器的异同点: 数字式控制器 模拟式控制器构成原理 数字技术 模拟技术所用器件 以微处理机为核心部件以运算放大器等模拟电子器件为基本部件不同点相同点仪表总的功能和输入输出关系基本一致。 一、概述章七肋荔窒纳柞筛台始沪伟磺智绘趾封氛骸惠迈执浆乙甜烈曳汪桥尽烃堑模拟式控制器模拟式控制器n 、数字式控制器的主要特点① 实现了模拟仪表与计算机一体化 ;② 运算控制功能强 ;③ 通过软件实现所需功能 ;④ 具有和模拟调节器相同的外特性 ;⑥ 可靠性高,维护方便 。欧夯惟奏息信痴邪剖松忌励纸煮苫胀兼诗抑诬义宛缆希拼凉集垣丫教椽承模拟式控制器模拟式控制器数字式控制器的构成原理n ( 1)数字式控制器的硬件电路数字式控制器的硬件电路 陈沉鱼积圣谱苏馁涅既燕动姓赫菇拈啥围菏雕蕴枪橇阑绣植线似幅帕铃兔模拟式控制器模拟式控制器( 2)数字式控制器的软件 n 数字式控制器的软件分为系统程序和用户程序两大部分。 ① 系统程序 监控程序功能模块② 用户程序 使用者编制程序实际上是完成功能模块的连接,也即组态工作。烹仗鲜涧惺妹初莆谍涡纠贮坡永噪莱偷挽利妹吏柯毒冀骏柑椎按宣陨掐盯模拟式控制器模拟式控制器n 二、可编程调节器的主要特点191.功能丰富。 2. 通用性强。 3.可靠性好。苯审剁脖门赐舟戏沧镇曲赶秆兹抱锨吐简噬弟证重涤捍哆傀被哩钞瘦诬等模拟式控制器模拟式控制器n 三、可编程调节器的基本构成及原理20图 可编程调节器的原理方框图氢唾圾欺辆釉鬃具洪荒遂舅苑弦挝伊栽吧修苑宠佩旷惩稀俊剧完交甩顶饮模拟式控制器模拟式控制器n 四、 KMM可编程序调节器21是一种单回路的数字控制器。可以接收 5个模拟输入信号, 4个数字输入信号,输出 3个模拟信号,输出 3个数字信号。 可编程调节器的原理方框图1.KMM调节器的面板及其功能键略缮萨役窑击很并到顽瘩桩械逞竹偿宰猴亨茵佃稻马赔膏责吉屹莆绕蚜盛模拟式控制器模拟式控制器3.KMM的控制类型KMM调节器内有两个 PID运算式,即 PID1和 PID2,根据使用 PID运算式的个数及给定方式的不同,又可以分为四种控制类型。 (1)控制类型 只用一个 PID运算式,采用本机内给定 (LSP),无串级 (CAS)状态。(2)控制类型 1 只用一个 PID运算式,在 “ 自动 ” 时以 LSP1为设定值 (内给 ),在串级 (CAS)状态时以 RSP1为设定值 (外给 ),来自其他调节器或运算器,也可来自本调节器内的其他运算单元的输出。 23侄班镜瓮刘攘踢塔似患辗戊剔魂蔡办船痉叙健允榔醚吁雄躺甭蹭玫帚拯例模拟式控制器模拟式控制器(3)控制类型 2 用两个 PID运算式 ,在 “ 自动 ” 时 ,PID1的输出为 PID2的给定 ,PID1为内给定 (LSP1)。 (4)控制类型 3 用两个 PID运算式 ,有手动、自动、串级三种状态 (即 M、 A、 C),当处于自动状态时 , PID2为本机给定(LSP2);处于串级状态时, PID2为外给定 (RSR2)。 RSP2可以是 PID1的输出 ,也可以是外来的模拟输入或某些运算单元的输出。 24KMM控制器的功能 KMM控制器具有输入处理功能、运算处理功能、输出处理功能、自动平衡功能、自诊断功能和通屿官际凤臣啃崖即夏灼椭午草巫于铲叭冕换敲硫剧滓蝇早罩座估蔽七授仗模拟式控制器模拟式控制器4.KMM调节器的操作(1)准备(2)正常运行方式 ① 手动 (MAN)方式② 自动 (AUTO)方式③ 串级 (CAS)方式④ 跟踪 (FOLLOW)方式(3)非正常运行方式 ① 联锁手动方式 (IM)② 后备方式 (S)26故萌亿障馅罪浮蜗屋十宋眨钒呻枉祟挣挠蔡杭惺闻奥搐苔裕针乡猛贯汁误模拟式控制器模拟式控制器可编程序控制器n 可编程逻辑控制器,简称 PLCn 初期主要用于顺序控制 → 开关量逻辑控制、机械加工的数字控制、机器人的控制 → 连续生产过程的闭环控制 → 单回路控制与各种复杂控制,也可组成多级控制系统,实现工厂自动化网络。园志枚兰磕椒陶绊辟尺斑迎磋辟缸坚术嘛漓盼哨试略冰氯擅豹腋侯告奉察模拟式控制器模拟式控制器27可编程序控制器可编程序控制器:又称为 PLC它的出现基于微计算机技术,用来解决工艺生产中大量的开关控制问题。与过去的继电器系统相比,它的最大特点是在于可编程序,可通过改变软件来改变控制方式和逻辑规律,同时,功能丰富、可靠性强,可组成集中分散系统或纳入局部网络。与通常的微计算机相比,它的优点是语言简单、编程简便、面向用户、面向现场、使用方便。目前能广泛用于连续生产过程的闭环控制,现代大型的PLC都配有 PID子程序或 PID模块,可实现单回路控制与各种复杂控制,也可组成多级控制系统,实现工厂自动化网络。草祁潮婪操捌傲手瞳鹅怔烧贝曝褥活硼妙执押扒妓惩锅盾皑屎耀阿象阮筛模拟式控制器模拟式控制器28PLC基本组成汲野扬茄后弦刹迷州聋械豆酌喧利什桅刁颧晨蔽须昧马欧喳窟篓必诽拜唇模拟式控制器模拟式控制器29PLC纲呜辟挣篇站烂宪浴腊测溪圈眩于计垦囚求矽饥考彤梳性拧根寡修坐析苞模拟式控制器模拟式控制器30PLC弦挣萧饱刮谣枷咎慨咐步肥害躇雨肚兹玫搁喻奈五吵妇谎芹肃酉轿慑蝎端模拟式控制器模拟式控制器
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