第十章控制器上節(jié)課知識(shí)回眸

知識(shí)點(diǎn):P控制、I控制、D控制數(shù)學(xué)表達(dá)式；P控制、I控制、D控制的特點(diǎn)；P控制、I控制、D控制的控制器參數(shù)；P控制、I控制、D控制對(duì)控制質(zhì)量的影響?？刂埔?guī)律特點(diǎn)控制及時(shí)快速存在余差比例度控制器參數(shù)1.比例控制比例度越小，控制作用越強(qiáng)，比例作用太強(qiáng)引起振蕩。2.積分控制控制規(guī)律特點(diǎn)控制器參數(shù)控制過程緩慢可消除余差積分時(shí)間積分時(shí)間越短，控制作用越強(qiáng)，積分作用太強(qiáng)引起振蕩。3.微分控制控制規(guī)律特點(diǎn)控制器參數(shù)有超前控制的作用微分時(shí)間對(duì)滯后大的對(duì)象有很好的效果，使控制過程的動(dòng)偏差減小微分時(shí)間越長(zhǎng)，控制作用越強(qiáng)，微分作用太強(qiáng)引起振蕩。本章要點(diǎn)1）熟悉調(diào)節(jié)器的功能要求，掌握基本調(diào)節(jié)規(guī)律的數(shù)學(xué)表示及其響應(yīng)特性；2）熟悉DDZ-Ⅲ型調(diào)節(jié)器的基本構(gòu)成、電路原理及其應(yīng)用特點(diǎn)；3）了解智能調(diào)節(jié)器的硬件和軟件構(gòu)成；4）掌握SLPC可編程控制器的硬件構(gòu)成及工作原理；5）熟悉SLPC可編程控制器的模塊指令及編程方法；

第一講模擬式控制器一、概述控制器的作用

是將被控變量測(cè)量值與結(jié)定值進(jìn)行比較，然后對(duì)比較后得到的偏差進(jìn)行比例、積分、微分等運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果以一定的信號(hào)形式送往執(zhí)行器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)被控變量的自動(dòng)控制。模擬調(diào)節(jié)器（控制算法由電路實(shí)現(xiàn)）數(shù)字控制器（含CPU，控制算法由程序?qū)崿F(xiàn)）

一般控制器器還需要具備如下功能，以適應(yīng)自動(dòng)控制的需要：

測(cè)量值、給定值與偏差指示

指示偏差信號(hào)模擬調(diào)節(jié)器——指針式表頭全刻度指示：輸入信號(hào)和設(shè)定值分別由不同的指針在0～100％范圍指示偏差值指示：僅利用一個(gè)指針來指示偏差信號(hào)±30％數(shù)字控制器——通過LED或者液晶屏顯示輸出顯示顯示調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)的大小，習(xí)慣上輸出顯示表也稱作閥位表。內(nèi)、外給定的選擇給定信號(hào)可以由調(diào)節(jié)器內(nèi)部產(chǎn)生，也可以由其它儀表外部提供內(nèi)給定的調(diào)整若設(shè)定值為內(nèi)給定，用戶可以調(diào)整調(diào)節(jié)器上的內(nèi)給定撥盤來改變?cè)O(shè)定值正、反作用的選擇何謂正作用？何謂反作用？為了構(gòu)成一個(gè)負(fù)反饋控制系統(tǒng)，必須正確的確定調(diào)節(jié)器的正、反作用，否則整個(gè)控制系統(tǒng)就無法正常運(yùn)行。調(diào)節(jié)器的正、反作用，是通過正、反作用開關(guān)來選擇的。

手/自動(dòng)雙向切換何謂手動(dòng)？何謂自動(dòng)？為什么要進(jìn)行手自動(dòng)切換？手動(dòng)操作可以調(diào)整手操撥盤或者手操扳鍵來改變調(diào)節(jié)器的輸出無擾動(dòng)切換手自動(dòng)切換時(shí)都希望不給控制系統(tǒng)帶來擾動(dòng)，即調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)不發(fā)生突變（即必須要求無擾動(dòng)切換）討論討論二、DDZ-Ⅲ型電動(dòng)調(diào)節(jié)器1、電動(dòng)Ⅲ型儀表的特點(diǎn)（1）采用國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）推薦的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。

優(yōu)點(diǎn)

電氣零點(diǎn)不是從零開始，且不與機(jī)械零點(diǎn)重合，這不但利用了晶體管的線性段，而且容易識(shí)別斷電、斷線等故障。本信號(hào)制的電流-電壓轉(zhuǎn)換電阻為250Ω。由于聯(lián)絡(luò)信號(hào)為1～5VDC，可采用并聯(lián)信號(hào)制，因此干擾少，連接方便。（2）廣泛采用現(xiàn)性集成電路，可靠性提高，維修工作量

減少。

優(yōu)點(diǎn)

由于集成運(yùn)算放大器均為差分放大器，且輸入對(duì)稱性好，漂移小，儀表的穩(wěn)定性得到提高。由于集成運(yùn)算放大器有高增益，因而開環(huán)放大倍數(shù)很高，這使儀表的精度得到提高。由于采用了集成電路，焊點(diǎn)少，強(qiáng)度高，大大提高了儀表的可靠性。

（3）Ⅲ型儀表統(tǒng)一由電源箱供給24VDC電源，并有蓄電池作為備用電源。

優(yōu)點(diǎn)

各單元省掉了電源變壓器，沒有工頻電源進(jìn)入單元儀表，既解決了儀表發(fā)熱問題，又為儀表的防爆提供了有利條件。在工頻電源停電時(shí)備用電源投入，整套儀表在一定時(shí)間內(nèi)仍可照常工作，繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)視控制作用，有利于安全停車。

（4）內(nèi)部帶有附加裝置的控制器能和計(jì)算機(jī)聯(lián)用,在與直接數(shù)字計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)配合使用時(shí),在計(jì)算機(jī)停機(jī)時(shí),可作后備控制器使用。

（5）自動(dòng)、手動(dòng)的切換是雙向無擾動(dòng)的方式進(jìn)行的。（6）整套儀表可構(gòu)成安全火花防爆系統(tǒng)。2、DDZ-Ⅲ型電動(dòng)調(diào)節(jié)器12345667圖4-2DDZ－III型調(diào)節(jié)器正面圖1－位號(hào)牌2－內(nèi)外給定指示3－內(nèi)給定設(shè)定撥盤4-A/M/H切換5－閥位表6－軟手動(dòng)操作扳鍵7－雙針全刻度指示表控制器的初步認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)尺寸DDZ－II型儀表（包括調(diào)節(jié)器）

DDZ一III型儀表（包括調(diào)節(jié)器）

III型儀表優(yōu)點(diǎn)

電

源

220VAC24VDC集中供電

·可用24VDC蓄電池作備用電源·儀表內(nèi)部沒有變壓器，不發(fā)熱，為實(shí)現(xiàn)更好的防爆措施提供條件。

防

爆

隔離防爆

本安型防爆（安全火花型）

故障狀態(tài)：電流小于35mA，電壓小于35VDC，可帶電維修。

輸出信號(hào)

0~10mA4~20mA①電氣零點(diǎn)從4mA開始，不與機(jī)械零點(diǎn)重合，容易識(shí)別斷電、斷線等故障。②只要改變轉(zhuǎn)換電阻阻值，便可接收其他電流信號(hào)，例如將10～50mA等直流電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為l～5V信號(hào)。③因?yàn)樽钚≥斎胄盘?hào)不為零，為現(xiàn)場(chǎng)變送器實(shí)現(xiàn)兩線制創(chuàng)造了條件。變送器與調(diào)節(jié)器用兩線聯(lián)接，既節(jié)省電纜線和安裝費(fèi)用，還有利于安全防爆。

輸入信號(hào)

0~10mA4~20mA1~5V元器件

分離元件（電阻、電容、晶體管……）

集成電路（運(yùn)放電路……）

①由于集成運(yùn)放均為差分放大器，且輸人對(duì)稱性好，漂移小，儀表的穩(wěn)定性得到提高。②由于集成運(yùn)放有高增益，因而開環(huán)放大倍數(shù)很高，這使儀表的精度得到提高。③由于采用了集成電路，焊點(diǎn)少，強(qiáng)度高，大大提高了儀表的可靠性。

指示表頭

單針偏差指示（0~±30%）

有雙針全刻度大表頭指示（0~100%）

分別指示測(cè)量值（紅針）、給定值（黑針）當(dāng)儀表置于“內(nèi)給定”：設(shè)定值由黑針指示。

手動(dòng)方式

硬手動(dòng)

硬手動(dòng)、軟手動(dòng)

硬手動(dòng)——輸出與撥盤數(shù)值直接對(duì)應(yīng)軟手動(dòng)——同時(shí)按下軟手動(dòng)操作板鍵6，調(diào)節(jié)器的輸出便隨時(shí)間按一定的速度增加或減小；若手離開操作極鍵則當(dāng)時(shí)的信號(hào)值就被保持通常都是用軟手動(dòng)操作板鍵進(jìn)行手動(dòng)操作，這樣控制比較平穩(wěn)精細(xì)，只有當(dāng)需要給出恒定不變的操作信號(hào)（例如，閥的開度要求長(zhǎng)時(shí)間不變）或者在緊急時(shí)要一下子就控制到安全開度等情況下，才使用硬手動(dòng)操作。

手自動(dòng)切換

預(yù)平衡

無平衡、無擾動(dòng)

“自動(dòng)”“軟手動(dòng)”切換是雙向無平衡無擾動(dòng)“硬手動(dòng)”“軟手動(dòng)”切換是無平衡無擾動(dòng)“硬手動(dòng)”“自動(dòng)”切換是無平衡無擾動(dòng)“軟手動(dòng)”“硬手動(dòng)”切換是預(yù)平衡無擾動(dòng)“自

動(dòng)”“硬手動(dòng)”切換是預(yù)平衡無擾動(dòng)

其

它

·正反作用切換（操作點(diǎn)：調(diào)節(jié)器內(nèi)部）·PID參數(shù)設(shè)置（操作點(diǎn)：調(diào)節(jié)器內(nèi)部）·…………

二者基本相同

DDZ－Ⅲ電動(dòng)控制器DDZ―Ⅲ型控制器有兩種：全刻度指示調(diào)節(jié)器和偏差指示調(diào)節(jié)器。在基型控制器的基礎(chǔ)上，可附加某些單元，如輸入報(bào)警、偏差報(bào)警、輸出限幅單元等。也可構(gòu)成各種特種調(diào)節(jié)器，如抗積分飽和調(diào)節(jié)器、前饋調(diào)節(jié)器、輸出跟蹤調(diào)節(jié)器、非線性調(diào)節(jié)器等以及構(gòu)成與工業(yè)計(jì)算機(jī)聯(lián)用的調(diào)節(jié)器。①電動(dòng)控制器1）電動(dòng)單元組合儀表（DDZ）概念——代替人腦、眼、手功能的儀表組成的儀表。2）發(fā)展歷程類型DDZ-ⅠDDZ-ⅡDDZ-Ⅲ電子元件電子管晶體管集成電路電源220VAe220VAe24VDC信號(hào)范圍0~10mA0~10mA4~20mAP.36DDZ-Ⅲ控制器的結(jié)構(gòu)方框圖DDZ-Ⅲ型調(diào)節(jié)器是Ⅲ型電動(dòng)單元組合儀表中的一個(gè)重要單元，它接收變送器或轉(zhuǎn)換器的DC1~5V或DC4~20mA測(cè)量信號(hào)為輸入信號(hào)，與DC1~5V或DC4~20mA的給定信號(hào)進(jìn)行比較，并對(duì)其偏差進(jìn)行PID運(yùn)算，輸出DC1~5V或DC4~20mA的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號(hào)。

DDZ-Ⅲ型調(diào)節(jié)器由指示電路和數(shù)字電路兩部分組成。DDZ-Ⅲ型調(diào)節(jié)器有“自動(dòng)”、“保持”、“軟手動(dòng)”、“硬手動(dòng)”四種工作狀態(tài)。DDZ-Ⅲ型調(diào)節(jié)器數(shù)字調(diào)節(jié)器圖片1-雙針垂直指示器2-外給定指示燈3-內(nèi)給定設(shè)定輪4-自動(dòng)—軟手動(dòng)—硬手動(dòng)切換開關(guān)5-硬手動(dòng)操作桿6-輸出指示器7-軟手動(dòng)操作板鍵1、主要性能指標(biāo)測(cè)量信號(hào)1～5VDC內(nèi)給定信號(hào)1～5VDC外給定信號(hào)4～20mADC指示精度±1%輸出信號(hào)4～20mADC負(fù)載電阻250～750Ω輸出保持特性-0.1％／h比例度2～500％積分時(shí)間