过程装备控制技术及应用

1、过程装备控制技术及应用4.1 变送器4.2 调节器4.3 执行器34.2调节器作用：将参数测量值和规定的参数值相比较，得出被调量的偏差，再根据一定的调节规律产生输出信号，从而推动执行器工作，对生产过程进行自动调节 正作用调节器：被调参测量值增加，调节器的输出信号也增加。负作用调节器：被调参测量值增加，调节器的输出信号减小。 4分类：按仪表所用能源： 直接作用调节器（自力式调节器）：利用被调介质本身作为能源工作。 间接（外力式调节器）：利用外加能源，又可分为电动、气动、液动调节器。按调节规律 ： 调节规律：指调节器的输出信号y与输入信号e之间随时间变化的规律。54.2.1调节规律的实现方法 PI

2、D调节器是一个运算装置，实现对输入信号的比例、积分、微分等各种运算功能。 在电动调节器中，用得最多的是采用运算放大器与阻容(RC)电路相结合的方法实现，用不同的RC电路与运算放大器进行不同的组合，就可得到各种运算规律的电路。构成各种调节规律的方框图64.2 调节器1、 仪表的分析方法2、 DDZ-III型调节器3、 数字调节器71、 仪表的分析方法 仪表整机采用单个放大器:其放大器可由若干级放大电路或不同的放大器串联而成。 属于这一类的仪表有气动仪表等。仪表整体结构上看，模拟式控制仪表有两种构成形式。 整机由数目不等的运算放大器电路以不同形式组装而成。 如DDZ-调节器等。8整个仪表可以划分为

3、三部分：输入部分、放大器和反馈部分。一. 采用单个放大器的仪表分析方法采用单个放大器的仪表特点x中间变量Zi=Zi-Zf由图可以求得整个仪表的输出与输入关系为：当满足KKf1的条件时：9上述分析表明，采用单个放大器的仪表具有如下特点： 在满足 KKf1 的条件时，仪表的输入输出关系仅取决于输入部分的特性和反馈部分的特性。此类仪表分析方法：（1）分析依据：（2）划分三部分：输入、放大、反馈（3）对各部分进行分析，重点分析输入部分和反馈部分（4）根据对各个部分的分析，得出仪表整机的输入输出关系，得到整机特性。10二. 采用运算放大器串联的仪表分析方法 分析此类仪表时，可以把整个仪表线路分成一个个运

4、放电路单独分析，最后综合得到整机特性。 线路是由若干个运算放大器电路组装而成; 运算放大器电路以串联形式相连;每个运放的输出电阻很小，输入电阻足够大，这样，前后级运放间相互影响又很小。11 三.多个运放仪表的分析 把整个仪表线路分成一个个运放电路单独进行分析，最后再综合得到整机特性； 单个运放的分析是此类仪表线路分析的基础。 单个运放的分析通常有两种方法：（1）利用基本运算放大器电路的关系式： （比例、加减、积分、微分等）（2）利用理想运算输入端的两个特征： 差模输入电压等于0，即UF=UT 输入端输入电流等于0，即IbF=0，IbT=012三. 仪表的分析步骤 整体到局部 整体概貌了解划分为

5、若干部分逐一分析整机特性 具体步骤如下： 了解仪表作用和结构框图 综合仪表的整机特性 根据信号传递的方向，对各部分逐一进行分析，了解各部 分的结构、作用、特点、输入与输出关系，甚至到每一个 元部件的作用 按结构框图将整机线路划分成相应的部分132、DDZ-型调节器数字调节器图片14一、DDZ-型调节器此调节器接受变送器或转换器的DC 15V或DC420mA测量信号为输入信号，与DC 15V或DC420mA给定信号进行比较，对其偏差进行PID运算，输出DC420mA标准统一信号。调节器工作框图如下：15DDZ-型调节器DDZ-型调节器由指示电路和控制电路两部分组成。DDZ-型调节器有“自动”、“

6、保持”、“软手动”、“硬手动”四种工作状态。16控制单元：包括输入电路、PD电路、PI电路、输出电路、软手 操、硬手操电路。指示单元：测量信号指示电路和给定信号指示电路。17 （三）主要性能指标测量信号：15VDC内给定信号：15VDC外给定信号：420mADC输出信号： 420mADC负载电阻：205750比例度：2%500%积分时间TI：0.012.5分钟微分时间TD：0.0410分钟控制精度：-5%+5%18全刻度指示调节器线路原理图19调节器工作原理 比例微分电路：输入电路： 其偏差电路的输出为：20比例积分电路：型调节器传递函数调节器工作原理21指示电路:调节器工作原理输出电路：22

7、软手动：调节器的输出电流随手动输入时间而逐渐改变，呈积分关系。硬手动：调节器的输出电流随手动输入而立即改变，呈比例关系。调节器工作原理手动操作23调节器工作原理 除上述基本功能外，为了提高控制器的性能，有的控制器还增加了一些附加功能，如：输出限幅、输入报警、偏差报警、停电对策等。24二、运算单元运算单元是构成复杂过程控制系统时的不可缺少的重要单元。可完成加、减、乘、除、平方、开方及其复合运算。253、 数字调节器其功能主要是由软件所决定 模拟控制器只是由硬件（模拟元器件）构成它的功能也完全是由硬件构成形式所决定控制功能比较单一 数字控制器由以处理器（CPU）为核心构成的硬件电路 和由系统程序、用户程序构成的软件两大部分组成可以实现各种不同的控制功能26在工业生产过程自动控制系统中得到了越来越广泛的应用。 具有丰富的运算控制功能和数字通讯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控制器能更方便有效地控制和管理生产过程27数字PID控制器模拟PID控制器微分方程和传递函数：由于计算机控制是一种