第十章控制器

第十章控制器上节课知识回眸

知识点:P控制、I控制、D控制数学表达式；P控制、I控制、D控制的特点；P控制、I控制、D控制的控制器参数；P控制、I控制、D控制对控制质量的影响。控制规律特点控制及时快速存在余差比例度控制器参数1.比例控制比例度越小，控制作用越强，比例作用太强引起振荡。2.积分控制控制规律特点控制器参数控制过程缓慢可消除余差积分时间积分时间越短，控制作用越强，积分作用太强引起振荡。3.微分控制控制规律特点控制器参数有超前控制的作用微分时间对滞后大的对象有很好的效果，使控制过程的动偏差减小微分时间越长，控制作用越强，微分作用太强引起振荡。本章要点1）熟悉调节器的功能要求，掌握基本调节规律的数学表示及其响应特性；2）熟悉DDZ-Ⅲ型调节器的基本构成、电路原理及其应用特点；3）了解智能调节器的硬件和软件构成；4）掌握SLPC可编程控制器的硬件构成及工作原理；5）熟悉SLPC可编程控制器的模块指令及编程方法；

第一讲模拟式控制器一、概述控制器的作用

是将被控变量测量值与结定值进行比较，然后对比较后得到的偏差进行比例、积分、微分等运算，并将运算结果以一定的信号形式送往执行器，以实现对被控变量的自动控制。模拟调节器（控制算法由电路实现）数字控制器（含CPU，控制算法由程序实现）

一般控制器器还需要具备如下功能，以适应自动控制的需要：

测量值、给定值与偏差指示

指示偏差信号模拟调节器——指针式表头全刻度指示：输入信号和设定值分别由不同的指针在0～100％范围指示偏差值指示：仅利用一个指针来指示偏差信号±30％数字控制器——通过LED或者液晶屏显示输出显示显示调节器输出信号的大小，习惯上输出显示表也称作阀位表。内、外给定的选择给定信号可以由调节器内部产生，也可以由其它仪表外部提供内给定的调整若设定值为内给定，用户可以调整调节器上的内给定拨盘来改变设定值正、反作用的选择何谓正作用？何谓反作用？为了构成一个负反馈控制系统，必须正确的确定调节器的正、反作用，否则整个控制系统就无法正常运行。调节器的正、反作用，是通过正、反作用开关来选择的。

手/自动双向切换何谓手动？何谓自动？为什么要进行手自动切换？手动操作可以调整手操拨盘或者手操扳键来改变调节器的输出无扰动切换手自动切换时都希望不给控制系统带来扰动，即调节器的输出信号不发生突变（即必须要求无扰动切换）讨论讨论二、DDZ-Ⅲ型电动调节器1、电动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1～5VDC，可采用并联信号制，因此干扰少，连接方便。（2）广泛采用现性集成电路，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。

（3）Ⅲ型仪表统一由电源箱供给24VDC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。

（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。2、DDZ-Ⅲ型电动调节器12345667图4-2DDZ－III型调节器正面图1－位号牌2－内外给定指示3－内给定设定拨盘4-A/M/H切换5－阀位表6－软手动操作扳键7－双针全刻度指示表控制器的初步认识结构尺寸DDZ－II型仪表（包括调节器）

DDZ一III型仪表（包括调节器）

III型仪表优点

电

源

220VAC24VDC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

0~10mA4~20mA①电气零点从4mA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

0~10mA4~20mA1~5V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

预平衡

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

其

它

·正反作用切换（操作点：调节器内部）·PID参数设置（操作点：调节器内部）·…………

二者基本相同

DDZ－Ⅲ电动控制器DDZ―Ⅲ型控制器有两种：全刻度指示调节器和偏差指示调节器。在基型控制器的基础上，可附加某些单元，如输入报警、偏差报警、输出限幅单元等。也可构成各种特种调节器，如抗积分饱和调节器、前馈调节器、输出跟踪调节器、非线性调节器等以及构成与工业计算机联用的调节器。①电动控制器1）电动单元组合仪表（DDZ）概念——代替人脑、眼、手功能的仪表组成的仪表。2）发展历程类型DDZ-ⅠDDZ-ⅡDDZ-Ⅲ电子元件电子管晶体管集成电路电源220VAe220VAe24VDC信号范围0~10mA0~10mA4~20mAP.36DDZ-Ⅲ控制器的结构方框图DDZ-Ⅲ型调节器是Ⅲ型电动单元组合仪表中的一个重要单元，它接收变送器或转换器的DC1~5V或DC4~20mA测量信号为输入信号，与DC1~5V或DC4~20mA的给定信号进行比较，并对其偏差进行PID运算，输出DC1~5V或DC4~20mA的标准统一信号。

DDZ-Ⅲ型调节器由指示电路和数字电路两部分组成。DDZ-Ⅲ型调节器有“自动”、“保持”、“软手动”、“硬手动”四种工作状态。DDZ-Ⅲ型调节器数字调节器图片1-双针垂直指示器2-外给定指示灯3-内给定设定轮4-自动—软手动—硬手动切换开关5-硬手动操作杆6-输出指示器7-软手动操作板键1、主要性能指标测量信号1～5VDC内给定信号1～5VDC外给定信号4～20mADC指示精度±1%输出信号4～20mADC负载电阻250～750Ω输出保持特性-0.1％／h比例度2～500％积分时间