第04章 自動(dòng)控制器

1、1第第4 4章章 控制器控制器 23412345667圖4-2 DDZIII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5DDZII型儀表（包括） DDZ一III型儀表（包括） III型儀表優(yōu)點(diǎn) 電 源 220VAC 24VDC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) 010mA 420mA 電氣零點(diǎn)從4 mA開始，不與機(jī)械零點(diǎn)重合，容易識(shí)別斷電、

2、斷線等故障。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l5V信號(hào)。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) 010mA 420mA15V 元器件 分離元件（電阻、電容、晶體管） 集成電路（運(yùn)放電路） 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。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。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（030%） 有雙針全刻度大表頭指示

3、（0100%） 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)”

4、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)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)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 674.2 數(shù)字式調(diào)節(jié)器數(shù)字式調(diào)節(jié)器定程序調(diào)節(jié)器定程序調(diào)節(jié)器 可編程調(diào)節(jié)器可編程調(diào)節(jié)器 混合調(diào)節(jié)器混合調(diào)節(jié)器批量調(diào)節(jié)器批量調(diào)節(jié)器數(shù)字式調(diào)節(jié)器類型數(shù)字式調(diào)節(jié)器類型 ：8910以微處理器（以微處理器（CPU）為核心構(gòu)成的硬件電路）為核心構(gòu)成的硬件電路由系統(tǒng)程序、用戶程序構(gòu)成的軟件由系統(tǒng)程序、用戶程序構(gòu)成的軟件11數(shù)字式調(diào)節(jié)器的硬件電路構(gòu)成框圖數(shù)字式調(diào)節(jié)器的硬件電路構(gòu)成框圖12ROM存放系

5、統(tǒng)程序。存放系統(tǒng)程序。EPROM存放用戶程序存放用戶程序 .RAM 存放輸入數(shù)據(jù)、顯示數(shù)據(jù)、運(yùn)算的中間值、結(jié)果存放輸入數(shù)據(jù)、顯示數(shù)據(jù)、運(yùn)算的中間值、結(jié)果CTC的定時(shí)功能用來確定調(diào)節(jié)器的采樣周期等等的定時(shí)功能用來確定調(diào)節(jié)器的采樣周期等等 多為單片機(jī)多為單片機(jī) 是數(shù)字式調(diào)節(jié)器的核心，用于實(shí)現(xiàn)儀表數(shù)是數(shù)字式調(diào)節(jié)器的核心，用于實(shí)現(xiàn)儀表數(shù)據(jù)運(yùn)算處理，各組成部分之間的管理。據(jù)運(yùn)算處理，各組成部分之間的管理。 13將多個(gè)模擬量輸入信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為將多個(gè)模擬量輸入信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為CPU所接受的數(shù)字量。所接受的數(shù)字量。 多路模擬開關(guān)將多個(gè)模擬量輸入信號(hào)分別連接到采樣保持器。多路模擬開關(guān)將多個(gè)模擬量輸入信號(hào)分別連接到

6、采樣保持器。 采樣保持器具有暫時(shí)存儲(chǔ)模擬輸入信號(hào)的作用采樣保持器具有暫時(shí)存儲(chǔ)模擬輸入信號(hào)的作用 AD轉(zhuǎn)換器的作用是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量。轉(zhuǎn)換器的作用是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量。 利用利用DA轉(zhuǎn)換器與電壓比較器，按逐位比較原理來實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的。轉(zhuǎn)換器與電壓比較器，按逐位比較原理來實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的。 開關(guān)量輸入通道將多個(gè)開關(guān)輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成能被計(jì)算機(jī)識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。開關(guān)量輸入通道將多個(gè)開關(guān)輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成能被計(jì)算機(jī)識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。 開關(guān)量指的是在控制系統(tǒng)中電接點(diǎn)的通與斷，或者邏輯電平為開關(guān)量指的是在控制系統(tǒng)中電接點(diǎn)的通與斷，或者邏輯電平為“1”與與“0”這類兩種狀態(tài)的信號(hào)這類兩種狀態(tài)的信號(hào)開

7、關(guān)量輸入通道常采用電耦合器件作為輸入電路進(jìn)行隔離傳輸。開關(guān)量輸入通道常采用電耦合器件作為輸入電路進(jìn)行隔離傳輸。 14依次將多個(gè)運(yùn)算處理后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換依次將多個(gè)運(yùn)算處理后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換D/A轉(zhuǎn)換器起數(shù)模轉(zhuǎn)換作用。轉(zhuǎn)換器起數(shù)模轉(zhuǎn)換作用。 VI轉(zhuǎn)換器將轉(zhuǎn)換器將15V的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成420mA的電流信號(hào)。的電流信號(hào)。 開關(guān)量輸出通道通過鎖存器輸出開關(guān)量（包括數(shù)字、脈沖量）信號(hào)，以便控制開關(guān)量輸出通道通過鎖存器輸出開關(guān)量（包括數(shù)字、脈沖量）信號(hào)，以便控制繼電器觸點(diǎn)和無觸點(diǎn)開關(guān)的接通與釋放，也可控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。繼電器觸點(diǎn)和無觸點(diǎn)開關(guān)的接通與釋放，也可控制步進(jìn)電

8、機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。 采用光電耦合器件作為輸出電路進(jìn)行隔離傳輸采用光電耦合器件作為輸出電路進(jìn)行隔離傳輸 15正面板：正面板：測(cè)量值和給定值顯示器測(cè)量值和給定值顯示器輸出電流顯示器輸出電流顯示器運(yùn)行狀態(tài)（自動(dòng)串級(jí)手動(dòng)）切換按鈕運(yùn)行狀態(tài)（自動(dòng)串級(jí)手動(dòng)）切換按鈕給定值增減按鈕和手動(dòng)操作按鈕等給定值增減按鈕和手動(dòng)操作按鈕等狀態(tài)顯示燈狀態(tài)顯示燈側(cè)面板：側(cè)面板：有設(shè)置和指示各種參數(shù)的鍵盤、顯示器有設(shè)置和指示各種參數(shù)的鍵盤、顯示器 16主要有主要有 以位并以位并行、字行、字節(jié)串行節(jié)串行 位串行，即位串行，即一次傳送一一次傳送一位，連續(xù)傳位，連續(xù)傳送送 功能：將欲發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)通信格式的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)發(fā)功能：將欲發(fā)

9、送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)通信格式的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)發(fā)送電路送至通信線路（數(shù)據(jù)通道）上；送電路送至通信線路（數(shù)據(jù)通道）上；同時(shí)通過接收電路接收來自通信線路的數(shù)字信號(hào)，將其同時(shí)通過接收電路接收來自通信線路的數(shù)字信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換成能被計(jì)算機(jī)接受的數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)換成能被計(jì)算機(jī)接受的數(shù)據(jù)。 并行并行 和和 串行兩種串行兩種 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)及儀表的通信方式工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)及儀表的通信方式基本上都采用基本上都采用 ：原因原因 ：實(shí)施方便實(shí)施方便成本低成本低適于遠(yuǎn)距離傳輸適于遠(yuǎn)距離傳輸 17系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序: 系統(tǒng)程序是調(diào)節(jié)器軟件的主體部分系統(tǒng)程序是調(diào)節(jié)器軟件的主體部分通常由監(jiān)控程序通常由監(jiān)控程序 和功能模塊兩部分組成和功能模塊兩部

10、分組成 。數(shù)字式調(diào)節(jié)器的軟件分為數(shù)字式調(diào)節(jié)器的軟件分為和和兩大部分兩大部分 用戶程序用戶程序: 用戶程序是用戶根據(jù)控制系統(tǒng)要求，在系統(tǒng)程序用戶程序是用戶根據(jù)控制系統(tǒng)要求，在系統(tǒng)程序中選擇所需要的功能模塊，并將它們按一定的規(guī)中選擇所需要的功能模塊，并將它們按一定的規(guī)則連接起來的結(jié)果。則連接起來的結(jié)果。作用是使調(diào)節(jié)器完成預(yù)定的控制與運(yùn)算功能。作用是使調(diào)節(jié)器完成預(yù)定的控制與運(yùn)算功能。18一般來說，數(shù)字調(diào)節(jié)器需要完成以下一些任務(wù)一般來說，數(shù)字調(diào)節(jié)器需要完成以下一些任務(wù)監(jiān)控程序使調(diào)節(jié)器各硬件電路能正常工作并監(jiān)控程序使調(diào)節(jié)器各硬件電路能正常工作并實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的功能，同時(shí)完成各組成部分之實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的功能，同時(shí)

11、完成各組成部分之間的管理。間的管理。19用戶可以選擇所需要的功能模塊以構(gòu)成用戶程用戶可以選擇所需要的功能模塊以構(gòu)成用戶程序，使調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)用戶所規(guī)定的功能。序，使調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)用戶所規(guī)定的功能。調(diào)節(jié)器提供的功能模塊主要有調(diào)節(jié)器提供的功能模塊主要有 20用戶程序的編程通常采用面向過程用戶程序的編程通常采用面向過程POL語言語言(Procedure-Oriented Language)。 編程方式簡(jiǎn)單易學(xué)。編程方式簡(jiǎn)單易學(xué)。用戶根據(jù)控制系統(tǒng)要求，選擇所需要的功能模塊，并按用戶根據(jù)控制系統(tǒng)要求，選擇所需要的功能模塊，并按一定的規(guī)則連接起來，使調(diào)節(jié)器完成預(yù)定的控制與運(yùn)算一定的規(guī)則連接起來，使調(diào)節(jié)器完成預(yù)定的

12、控制與運(yùn)算功能。用戶程序的編制過程也稱為功能。用戶程序的編制過程也稱為“組態(tài)組態(tài)” 。調(diào)節(jié)器的編程工作是通過專用的編程器進(jìn)行的，有調(diào)節(jié)器的編程工作是通過專用的編程器進(jìn)行的，有“在在線線”和和“離線離線”兩種編程方法。兩種編程方法。21特點(diǎn)總結(jié)特點(diǎn)總結(jié)22 近年來，隨著數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，使過程控制儀表及控制系統(tǒng)發(fā)生了深刻的變化，出現(xiàn)了各種以數(shù)字計(jì)算機(jī)為核心的新型過程控制儀表，并由此構(gòu)建了新型數(shù)字控制系統(tǒng)，在過程控制中發(fā)揮了巨大作用。 SLPC是日本橫河電機(jī)株式會(huì)社1980年推出的YS-80系列中的一個(gè)代表產(chǎn)品。西安儀表廠自1985年引進(jìn)生產(chǎn)YS-80系列產(chǎn)品，現(xiàn)已大量生產(chǎn)，國內(nèi)有廣泛的應(yīng)

13、用。YS-80系列中的代表產(chǎn)品是SLPC可編程單回路控制器，它有5個(gè)模擬量輸入和3個(gè)模擬量輸出，6個(gè)輸入/輸出狀態(tài)點(diǎn)?？蛇M(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和多種控制功能。它不僅可以獨(dú)立的構(gòu)成各種規(guī)模的控制系統(tǒng)，還可與DDZ型儀表混合使用。同時(shí)，帶有通信接口的調(diào)節(jié)器可方便地與集散系統(tǒng)YEW PACK或CENTUM相聯(lián)，作為集散控制系統(tǒng)中的過程控制單元。2.3.2. SLPC可編程調(diào)節(jié)器概述可編程調(diào)節(jié)器概述23 1、SLPC的硬件結(jié)構(gòu)的硬件結(jié)構(gòu) 下圖是SLPC的硬件結(jié)構(gòu)圖。其主要組成部分如下：（1）主機(jī)電路 主機(jī)電路主要由CPU、ROM、RAM、D/A轉(zhuǎn)換器和定時(shí)器組成。 SLPC*E中的CPU采用8位微處理

14、器8085A，時(shí)鐘頻率達(dá)到10MHZ。系統(tǒng)ROM采用1片27256型EPROM存儲(chǔ)器，能提供32KB的存儲(chǔ)空間用于存放系統(tǒng)管理程序和各種功能模塊。用戶ROM為一片具有2KB存儲(chǔ)空間的EPROM存儲(chǔ)器。RAM是具有8KB容量的低功耗存儲(chǔ)器。24 25（2）模擬量輸入/輸出電路 SLPC*E共有5個(gè)模擬量輸入端口X1X5，可同時(shí)接受5路直流信號(hào)。輸入信號(hào)先由RC濾波緩沖，經(jīng)多路選擇開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換后，存入系統(tǒng)RAM中。 有三路模擬量輸出Y1、Y2、Y3。其中只有Y1輸出是120mA直流電流信號(hào)，可推動(dòng)執(zhí)行器工作。另兩路輸出Y2、Y3為15V直流電壓信號(hào)。輸出電流表指示Y1的數(shù)值。（3）狀態(tài)輸入/輸

15、出電路 SLPC*E共有6個(gè)狀態(tài)輸入/輸出端子，采用脈沖變壓器進(jìn)行電路隔離。各狀態(tài)端子可以通過編程方式指定輸入、輸出用途，缺省時(shí)指定13號(hào)端子為輸入DIO1DI03，46號(hào)端子為輸入DOO1DO03。26（4）故障處理電路和報(bào)警輸出電路 SLPC*E具有自診斷功能，能自動(dòng)監(jiān)視和診斷控制器的運(yùn)行狀態(tài)，并通過正面板的指示燈FAIL、ALM進(jìn)行報(bào)警。報(bào)警內(nèi)容可使用側(cè)面板上的CHECK鍵和ALARM鍵顯示 當(dāng)有重大異?，F(xiàn)象發(fā)生而使控制器無法繼續(xù)工作時(shí)，就點(diǎn)亮指示燈FAIL和輸出報(bào)警接點(diǎn)信號(hào)。同時(shí)，保持輸出狀態(tài)不變，控制方式自動(dòng)切換到手動(dòng)方式，指示表及操作電流輸出切換到后備電路，允許手動(dòng)增減輸出電流。A

16、LM指示燈亮表示有不影響儀表正常工作。（5）顯示器鍵盤和通信接口電路 對(duì)側(cè)面板的顯示器與鍵盤的控制采用專用鍵盤/顯示接口芯片以動(dòng)態(tài)掃描方式進(jìn)行。串行輸入、輸出信號(hào)經(jīng)光電耦合元件隔離后與上位系統(tǒng)進(jìn)行通信。27（6）電源電路 外部供電的電源，不管是直流電源還是交流電源，都由同一組電源線接入。SLPC有兩種電源規(guī)格供選用100V或220V。每一種規(guī)格都可隨意用規(guī)定范圍內(nèi)的直流或交流電源，不需在調(diào)節(jié)器上進(jìn)行DC/AC電源切換操作。2、SLPC的功能模塊的功能模塊 SLPC具有46種功能模塊，能完成復(fù)雜的函數(shù)運(yùn)算和控制功能。其中包括：數(shù)據(jù)傳送模塊、基本運(yùn)算模塊、帶編號(hào)運(yùn)算模塊、邏輯功能模塊、控制功能模塊

17、。其功能如下（控制功能未列出）：28序號(hào) 運(yùn)算模塊運(yùn)算符號(hào) 功能1輸入LD將其它寄存器的數(shù)據(jù)取入S1中 2輸出ST將S1中的數(shù)據(jù)傳送到其它寄存器中 3S寄存器交換 CHGS1與S2中的數(shù)據(jù)交換 4S寄存器旋轉(zhuǎn) ROTS1內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)入S5中，S2S5中的數(shù)據(jù)依次上推到S1S4 （1）數(shù)據(jù)傳送模塊29序號(hào)運(yùn)算模塊運(yùn)算符號(hào)功能1四則運(yùn)算+ 對(duì)S1、S2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行四則運(yùn)算，結(jié)果存入S1中2開平方運(yùn)算SQT或?qū)1中的數(shù)據(jù)開平方后存入S1，S2S5的內(nèi)容不變 3可變切除點(diǎn)的開平方運(yùn)算 SQT或低值切除點(diǎn)可變的開平方運(yùn)算 4絕對(duì)值運(yùn)算ABS將S1中的數(shù)據(jù)取絕對(duì)值后送入S1中 5選擇運(yùn)算HSL高選擇； L

18、SL低選擇 從S1、S2中的數(shù)據(jù)分別選取高值或低值，結(jié)果存入S1中 6限幅運(yùn)算 HLM高限幅； LLM低限幅 將S2中的變量幅值限制在S1寄存器規(guī)定的上、下限范圍之內(nèi) （2）基本運(yùn)算模塊E30（3）帶編號(hào)運(yùn)算模塊）帶編號(hào)運(yùn)算模塊 SLPC的運(yùn)算模塊可以分為兩類：一類是沒有使用次數(shù)限制的基本運(yùn)算模塊，另一類是有使用次數(shù)限制的帶編號(hào)運(yùn)算模塊。帶編號(hào)運(yùn)算模塊由于運(yùn)算時(shí)需要過去的數(shù)據(jù)，必須在系統(tǒng)中開設(shè)專用的存儲(chǔ)區(qū)域，占用一定的內(nèi)存空間，所以對(duì)它的使用次數(shù)加以限制。為了區(qū)別于基本運(yùn)算模塊，稱它為帶編號(hào)運(yùn)算模塊。一般一種模塊在用戶程序只能使用一次，而且，不同編號(hào)的功能模塊最多可用3次。31序號(hào)運(yùn)算模塊運(yùn)算

19、符號(hào)功能110折線函數(shù)運(yùn)算 FX1、FX2 將S1中的數(shù)據(jù)經(jīng)10折線函數(shù)變換后，運(yùn)算結(jié)果存入S1中 2任意折線函數(shù)FX3、FX4 將S1中的數(shù)據(jù)經(jīng)任意折線函數(shù)變換后，運(yùn)算結(jié)果存入S1中3一階慣性運(yùn)算 LAGn n=18 對(duì)輸入變量進(jìn)行一階慣性運(yùn)算 4微分運(yùn)算LEDn n=13 對(duì)輸入變量進(jìn)行一階微分運(yùn)算 5純滯后運(yùn)算 DEDn n=13 對(duì)輸入變量進(jìn)行延遲作用。運(yùn)算前，S2存放輸入變量，S1存放延遲時(shí)間，運(yùn)算結(jié)果存入S1中。 6變化率運(yùn)算VELn n=13 對(duì)輸入變量在一定時(shí)間間隔內(nèi)的變化幅度進(jìn)行運(yùn)算 32序號(hào)運(yùn)算模塊運(yùn)算符號(hào)功能7移動(dòng)平均運(yùn)算 MAVn n=13 應(yīng)用純滯后運(yùn)算，對(duì)當(dāng)前值和前

20、19個(gè)輸入值相加后取平均值 8變化率限幅變化率限幅 VLMn n=16 限制輸出的變化率幅度，以減少對(duì)過程的沖擊影響 9狀態(tài)變化檢出 CCDn n=18 檢測(cè)輸入狀態(tài)的正跳變情況 10定時(shí)器 TIMn n=14 用于累計(jì)動(dòng)作的執(zhí)行時(shí)間 11程序設(shè)定 PGM1 這是一種時(shí)間函數(shù)發(fā)生器，能按一定的時(shí)間變化規(guī)律得到輸出值 12脈沖計(jì)數(shù)器 PICn n=14 當(dāng)輸入值在相鄰兩個(gè)控制周期內(nèi)由0變?yōu)?時(shí)，計(jì)數(shù)器進(jìn)行加1計(jì)數(shù) 33序號(hào)運(yùn)算模塊運(yùn)算符號(hào)功能13積算脈沖輸出 CPOn n=1、2 對(duì)輸入變量進(jìn)行累計(jì)運(yùn)算14上、下限報(bào)警上、下限報(bào)警 HALn n=14上限報(bào)警 ； LALn n=14下限報(bào)警 上、

21、下限報(bào)警 34序號(hào)運(yùn)算模塊運(yùn)算符號(hào)功能1邏輯運(yùn)算與、或、非、異或 AND或OR、非NOT異或 EOR 對(duì)存放在S1、S2中的兩個(gè)量進(jìn)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算 2無條件轉(zhuǎn)移 Gonn 無條件地轉(zhuǎn)移到nn程序號(hào) 3條件轉(zhuǎn)移 GIFnn 當(dāng)S1的內(nèi)容為1時(shí)，程序轉(zhuǎn)移到nn步 4比較 CMP 比較S1、S2的內(nèi)容，結(jié)果存入S1中 5信號(hào)切換 SW 根據(jù)信號(hào)對(duì)兩個(gè)輸入值進(jìn)行切換 6子程序調(diào)用 GO SUBnn 無條件地轉(zhuǎn)移到nn子程序 （4）邏輯功能模塊35序號(hào)運(yùn)算模塊運(yùn)算符號(hào)功能子程序條件調(diào)用 GIF SUBnn 當(dāng)S1的內(nèi)容為1時(shí)，程序轉(zhuǎn)移到nn（130）子程序 程序結(jié)束程序結(jié)束 END 用戶程序結(jié)束 36

22、 三、三、SLPC的結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)（一）各部分結(jié)構(gòu)和功能認(rèn)識(shí)（一）各部分結(jié)構(gòu)和功能認(rèn)識(shí)1、正面板、正面板（1）FAIL指示燈：調(diào)節(jié)器異常時(shí)點(diǎn)亮。指示燈：調(diào)節(jié)器異常時(shí)點(diǎn)亮。（2）ALM指示燈：報(bào)警功能發(fā)生作用時(shí)點(diǎn)亮。數(shù)據(jù)保護(hù)用電池的電壓指示燈：報(bào)警功能發(fā)生作用時(shí)點(diǎn)亮。數(shù)據(jù)保護(hù)用電池的電壓過低時(shí)閃光。過低時(shí)閃光。（3）測(cè)定值指針：指示控制功能的測(cè)定值。）測(cè)定值指針：指示控制功能的測(cè)定值。（4）給定值指針：指示控制功能的給定值。）給定值指針：指示控制功能的給定值。（5）給定值調(diào)整鍵：調(diào)整控制功能的給定值。）給定值調(diào)整鍵：調(diào)整控制功能的給定值。運(yùn)轉(zhuǎn)方式為運(yùn)轉(zhuǎn)方式為A或或M時(shí)，可進(jìn)行調(diào)整。時(shí)，可進(jìn)行

23、調(diào)整。給定值：給定值：鍵操作時(shí)，給定值增加。鍵操作時(shí)，給定值增加。 鍵操作時(shí)，給定值減少。（同進(jìn)操作時(shí)，給定值停止。）鍵操作時(shí)，給定值減少。（同進(jìn)操作時(shí)，給定值停止。）37 （6）CAM運(yùn)轉(zhuǎn)方式切換開關(guān)運(yùn)轉(zhuǎn)方式切換開關(guān) 通過操作相應(yīng)的按鍵，選擇符合要求的運(yùn)轉(zhuǎn)方式。指示燈點(diǎn)亮。通過操作相應(yīng)的按鍵，選擇符合要求的運(yùn)轉(zhuǎn)方式。指示燈點(diǎn)亮。C方式：自動(dòng)控制。給定值用運(yùn)算功能或通信數(shù)據(jù)給定。方式：自動(dòng)控制。給定值用運(yùn)算功能或通信數(shù)據(jù)給定。A方式：自動(dòng)控制。給定值用方式：自動(dòng)控制。給定值用SET按鈕開關(guān)給定。按鈕開關(guān)給定。M方式：手動(dòng)操作?？梢杂檬謩?dòng)操作桿增減操作信號(hào)。方式：手動(dòng)操作?？梢杂檬謩?dòng)操作桿增減操

24、作信號(hào)。（7）輸出指示表：指示電流輸出信號(hào)。）輸出指示表：指示電流輸出信號(hào)。左端：左端：4mA DC；右端：右端：20mA DC；（8）手動(dòng)操作桿：調(diào)整控制功能的操作信號(hào)。）手動(dòng)操作桿：調(diào)整控制功能的操作信號(hào)。在在M運(yùn)轉(zhuǎn)方式時(shí)間可以調(diào)整。運(yùn)轉(zhuǎn)方式時(shí)間可以調(diào)整。操作：將操作桿推至左側(cè)時(shí)，信號(hào)減少。將操作桿推至右側(cè)時(shí)，信號(hào)增操作：將操作桿推至左側(cè)時(shí)，信號(hào)減少。將操作桿推至右側(cè)時(shí)，信號(hào)增加。加。微調(diào)整：如果將操作桿從中間位置瞬時(shí)向微調(diào)整：如果將操作桿從中間位置瞬時(shí)向，操作，則操作信號(hào)每次操作，則操作信號(hào)每次移動(dòng)移動(dòng)0.1%。38 39 40 （9）可編程功能鍵（）可編程功能鍵（PF鍵）鍵） 按壓此鍵

25、，則儀表由狀態(tài)輸入動(dòng)作（由用戶程序定義）。按壓此鍵，則儀表由狀態(tài)輸入動(dòng)作（由用戶程序定義）。（10）PF指示燈指示燈 按用戶程序定義，可進(jìn)行點(diǎn)燈按用戶程序定義，可進(jìn)行點(diǎn)燈/消燈操作。消燈操作。2、整定盤的名稱和功能、整定盤的名稱和功能 參數(shù)給定和數(shù)據(jù)監(jiān)視用整定盤，安裝在儀表右側(cè)面參數(shù)給定和數(shù)據(jù)監(jiān)視用整定盤，安裝在儀表右側(cè)面 （1）顯示器 顯示用鍵盤選擇的數(shù)據(jù)類型縮寫（TYPE）和數(shù)值（DATA）。顯示實(shí)例 編號(hào)（N）（2）鍵盤 在調(diào)出給定的參數(shù)、監(jiān)視的數(shù)據(jù)及變更給定時(shí)使用。（3）TUNING開關(guān) 決定鍵盤的TUNING按鈕開關(guān)（）功能的禁止/許可ENABLE：給定變量 許可INHIBIT：給定

26、變量 禁止41 整定盤42 （4）ACTION開關(guān) 給定控制動(dòng)作的正（DIR）/反（RIV）動(dòng)作。（5）ROM插口 安裝寫入用戶程序的ROM。如果將插口鎖定器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)并緊固，由ROM被固定在安裝位置；反之，如果反時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則ROM從安裝位置上解脫。（6）PROGAMMER 是為了連接SPRG編程器電纜的端子。43 3、背面板結(jié)構(gòu)、背面板結(jié)構(gòu)44 SLPC*E的端子配線表452.3.3. SLPC可編程調(diào)節(jié)器應(yīng)用可編程調(diào)節(jié)器應(yīng)用 SLPC可編程調(diào)節(jié)器是一種有代表性的、功能較為齊全的可編程調(diào)節(jié)器可編程調(diào)節(jié)器是一種有代表性的、功能較為齊全的可編程調(diào)節(jié)器具有基本具有基本PID、串級(jí)、選擇、非線性、采

27、樣、串級(jí)、選擇、非線性、采樣PI、批量、批量PID等控制功能等控制功能具有自整定功能，可使具有自整定功能，可使PID參數(shù)實(shí)現(xiàn)最佳整定參數(shù)實(shí)現(xiàn)最佳整定具有通信功能，可與上位計(jì)算機(jī)聯(lián)系起來構(gòu)成集散型控制系統(tǒng)具有通信功能，可與上位計(jì)算機(jī)聯(lián)系起來構(gòu)成集散型控制系統(tǒng)具有可變型給定值平滑功能，能夠改善給定值變更的響應(yīng)特性具有可變型給定值平滑功能，能夠改善給定值變更的響應(yīng)特性具有自診斷功能，在輸入輸出信號(hào)、運(yùn)算控制回路、備用電池及通信具有自診斷功能，在輸入輸出信號(hào)、運(yùn)算控制回路、備用電池及通信出現(xiàn)異常情況時(shí)，進(jìn)行故障處理并進(jìn)行故障顯示出現(xiàn)異常情況時(shí)，進(jìn)行故障處理并進(jìn)行故障顯示 用戶只需使用簡(jiǎn)單的編程語言，即

28、可編制各種控制與運(yùn)算程序，使調(diào)節(jié)用戶只需使用簡(jiǎn)單的編程語言，即可編制各種控制與運(yùn)算程序，使調(diào)節(jié)器具有規(guī)定的控制運(yùn)算功能。器具有規(guī)定的控制運(yùn)算功能。 462.3.3.1 SLPC的主要性能的主要性能模擬量輸入模擬量輸入 15V（DC）5點(diǎn)。點(diǎn)。模擬量輸出模擬量輸出 15V（DC）2點(diǎn)，點(diǎn)， 負(fù)載電阻負(fù)載電阻3k。 420mA（DC）1點(diǎn)，點(diǎn)， 負(fù)載電阻負(fù)載電阻= 0 750。 接點(diǎn)或電壓電平接點(diǎn)或電壓電平 與數(shù)字量輸出與數(shù)字量輸出6點(diǎn)共用。點(diǎn)共用。數(shù)字量輸出數(shù)字量輸出 晶體管接點(diǎn)。晶體管接點(diǎn)。故障狀態(tài)輸出故障狀態(tài)輸出 晶體管接點(diǎn)晶體管接點(diǎn)1點(diǎn)。點(diǎn)。運(yùn)算周期運(yùn)算周期 0.2s和和0.1s。比比 例

29、例 度度 6.3 999.9 積分時(shí)間積分時(shí)間 1 9999s微分時(shí)間微分時(shí)間 0 9999s控制功能控制功能 基本控制功能；串級(jí)控制功能；選擇控制功能?；究刂乒δ埽淮?jí)控制功能；選擇控制功能。控制算法控制算法 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)PID；采樣值；采樣值PI；批量；批量PID供電電源供電電源 交直流兩種（交直流兩種（100V規(guī)格和規(guī)格和200V規(guī)格）規(guī)格）47 2.3.3.2. SLPC的硬件電路的硬件電路 48 (1) 主機(jī)部分主機(jī)部分 CPU采用采用8085AHC，時(shí)鐘頻率為，時(shí)鐘頻率為10MHz。ROM分為系統(tǒng)分為系統(tǒng)ROM和用戶和用戶ROM系統(tǒng)系統(tǒng)ROM：兩片：兩片27256型型EPROM（每片

30、（每片32KB） 用于存放監(jiān)控程序和各種功能模塊；用于存放監(jiān)控程序和各種功能模塊；用戶用戶ROM：一片：一片2716型型EPROM（2KB） 用于存放用戶程序。用于存放用戶程序。RAM采用兩片采用兩片PD4464C低功耗低功耗CMOS存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器，8KB。 49 (2) AI SLPC調(diào)節(jié)器有調(diào)節(jié)器有5個(gè)模擬量輸入通道。關(guān)鍵點(diǎn)：個(gè)模擬量輸入通道。關(guān)鍵點(diǎn)：2點(diǎn)點(diǎn)X1輸入通道具有備用方式輸入通道具有備用方式 ，正常工作時(shí)的信息途徑之外，發(fā)生故障，正常工作時(shí)的信息途徑之外，發(fā)生故障時(shí)，進(jìn)行測(cè)量值指示時(shí)，進(jìn)行測(cè)量值指示 。A/D轉(zhuǎn)換器：是利用高速轉(zhuǎn)換器：是利用高速12位位D/A轉(zhuǎn)換器和比較器實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)

31、換器和比較器實(shí)現(xiàn)的X1經(jīng)經(jīng)RC濾波后分為兩路，一路經(jīng)輸入多路開關(guān)接到比較器，被濾波后分為兩路，一路經(jīng)輸入多路開關(guān)接到比較器，被A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)入轉(zhuǎn)換后進(jìn)入CPU( (正常的信息途徑正常的信息途徑) )。一路經(jīng)電壓跟隨器送到故障一路經(jīng)電壓跟隨器送到故障PV開關(guān)。開關(guān)。 CPU正常時(shí)，指示器接受的是由正常時(shí)，指示器接受的是由CPU和和DA轉(zhuǎn)換送來的測(cè)量信轉(zhuǎn)換送來的測(cè)量信號(hào)。發(fā)生故障時(shí)，號(hào)。發(fā)生故障時(shí)，CPU的自檢程序或的自檢程序或WDT電路發(fā)出的故障輸出信電路發(fā)出的故障輸出信號(hào)，使故障號(hào)，使故障PV開關(guān)切換到故障位置，面板上的指示器直接接受從開關(guān)切換到故障位置，面板上的指示器直接接受從X1來的信號(hào)，

32、進(jìn)行測(cè)量值指示。來的信號(hào)，進(jìn)行測(cè)量值指示。注：注：WDT（Watch Dog Timer)是看門狗電路的縮寫，看門狗電路主要是預(yù)防程序跑死現(xiàn)象，通過處理器定期向看是看門狗電路的縮寫，看門狗電路主要是預(yù)防程序跑死現(xiàn)象，通過處理器定期向看門狗發(fā)出喂狗信號(hào)，如果程序跑飛，看門狗會(huì)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位門狗發(fā)出喂狗信號(hào)，如果程序跑飛，看門狗會(huì)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位 50 (3) AO3個(gè)模擬量輸出通道，個(gè)模擬量輸出通道，Y1為為420mADC電流輸出，電流輸出， Y2、Y3為為15VDC電壓輸出電壓輸出 相互間也不隔離相互間也不隔離 。 模擬量輸出通道中，電流輸出具有備用方式。在模擬量輸出通道

33、中，電流輸出具有備用方式。在CPU正常用工作時(shí)，電流輸出電路的輸入為正常用工作時(shí)，電流輸出電路的輸入為D/A轉(zhuǎn)換器輸轉(zhuǎn)換器輸出的電壓；而當(dāng)出的電壓；而當(dāng)CPU發(fā)生故障時(shí)，發(fā)生故障時(shí)，CPU的自檢程序或的自檢程序或WDT電路發(fā)出的故障輸出信號(hào)使電流輸出電路被切換成電路發(fā)出的故障輸出信號(hào)使電流輸出電路被切換成保持狀態(tài)，通過正面板上的板鍵或按鈕就可以在原有輸保持狀態(tài)，通過正面板上的板鍵或按鈕就可以在原有輸出基礎(chǔ)上進(jìn)行軟手動(dòng)操作，增加或減少輸出值。出基礎(chǔ)上進(jìn)行軟手動(dòng)操作，增加或減少輸出值。 X1輸入通道和電流輸出通道的備用方式，使控輸入通道和電流輸出通道的備用方式，使控制器在制器在CPU出現(xiàn)故障后不會(huì)

34、處于完全癱瘓的狀態(tài)，出現(xiàn)故障后不會(huì)處于完全癱瘓的狀態(tài)，操作人員可以借助備用方式進(jìn)行遙控操作，保證生操作人員可以借助備用方式進(jìn)行遙控操作，保證生產(chǎn)照常進(jìn)行。因此，在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮控產(chǎn)照常進(jìn)行。因此，在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮控制器這兩個(gè)備用方式的合理應(yīng)用。制器這兩個(gè)備用方式的合理應(yīng)用。51 (4) 開關(guān)量輸入和輸出通道開關(guān)量輸入和輸出通道 SLPC調(diào)節(jié)器有六個(gè)開關(guān)量輸入和輸出通道，它們既可以調(diào)節(jié)器有六個(gè)開關(guān)量輸入和輸出通道，它們既可以當(dāng)作輸入也可以當(dāng)作輸出，由使用者設(shè)定。當(dāng)作輸入也可以當(dāng)作輸出，由使用者設(shè)定。開關(guān)量輸入輸出通道都經(jīng)過高頻變壓器隔離開關(guān)量輸入輸出通道都經(jīng)過高頻變壓器隔離 52

35、 (5) 人機(jī)聯(lián)系部件人機(jī)聯(lián)系部件HMI 正面板的布置類似于模擬式調(diào)節(jié)器，正面板的布置類似于模擬式調(diào)節(jié)器，顯示器可顯示主被控變量的測(cè)量值、給顯示器可顯示主被控變量的測(cè)量值、給定值，調(diào)節(jié)器輸出值，故障顯示燈和報(bào)定值，調(diào)節(jié)器輸出值，故障顯示燈和報(bào)警燈警燈 側(cè)面板有觸摸式鍵盤和數(shù)字顯示器，側(cè)面板有觸摸式鍵盤和數(shù)字顯示器，用以顯示或修改輸入、輸出數(shù)據(jù)、用以顯示或修改輸入、輸出數(shù)據(jù)、PID參數(shù)和其他數(shù)據(jù)，顯示的項(xiàng)目由鍵操參數(shù)和其他數(shù)據(jù)，顯示的項(xiàng)目由鍵操作來選擇作來選擇 53 (6) 通信接口電路通信接口電路 采用半雙工、串行異步通訊方式采用半雙工、串行異步通訊方式甲甲 乙乙 單工單工甲甲 乙乙 雙工雙工

36、甲甲 乙乙 半雙工半雙工 54 2.3.3.3. SLPC的軟件部分的軟件部分 包括系統(tǒng)程序和功能模塊: 系統(tǒng)程序用于保證整個(gè)調(diào)節(jié)器正常運(yùn)行，這部分用戶是不能調(diào)用的 功能模塊提供了各種功能，用戶可以根據(jù)需要選用，以構(gòu)成用戶程序，功能模塊以指令形式提供 55 指令指令指令對(duì)各種寄存器進(jìn)行操作，寄存器實(shí)際上是指令對(duì)各種寄存器進(jìn)行操作，寄存器實(shí)際上是對(duì)應(yīng)于隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)于隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器RAM中各個(gè)不同的存儲(chǔ)中各個(gè)不同的存儲(chǔ)單元，只是為了使用和表示方便，才特地定義單元，只是為了使用和表示方便，才特地定義了不同的名稱和符號(hào)了不同的名稱和符號(hào) 指令都與五個(gè)運(yùn)算寄存器指令都與五個(gè)運(yùn)算寄存器S1S5有關(guān)。

37、有關(guān)。五個(gè)運(yùn)算寄存器以堆棧方式構(gòu)成五個(gè)運(yùn)算寄存器以堆棧方式構(gòu)成.56 運(yùn)算寄存器結(jié)構(gòu)示意圖運(yùn)算寄存器結(jié)構(gòu)示意圖A/B/C/D/E分別對(duì)應(yīng)分別對(duì)應(yīng)S1S5的內(nèi)容的內(nèi)容EDCBAS5S4S3S2S1運(yùn)算前運(yùn)算前+CCBAX1+X2LD X1DCBAX1 X1LD X2CBAX1X2 X1ST Y1CCBAX1+X2 Y157 指令類型指令類型 1、信號(hào)讀取指令、信號(hào)讀取指令LD用于把數(shù)據(jù)用于把數(shù)據(jù)S1 2、信號(hào)存儲(chǔ)指令、信號(hào)存儲(chǔ)指令ST用于把用于把S1中的數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)有關(guān)寄存器有關(guān)寄存器 3、程序結(jié)束指令、程序結(jié)束指令END將控制無條件地轉(zhuǎn)移出用戶程將控制無條件地轉(zhuǎn)移出用戶程 序，結(jié)束本控制周期內(nèi)的一切運(yùn)算序，結(jié)束本控制周期內(nèi)的一切運(yùn)算 指令有指令有4