控制儀表及檢測2第一章第三節(jié)KMM可編程調(diào)節(jié)器課件

1、 第三節(jié) KMM可編程調(diào)節(jié)器一、概述1、可編程調(diào)節(jié)器的特點(diǎn) 1）據(jù)有較高的性價(jià)比。 2）據(jù)有豐富的運(yùn)算和控制功能。 3）通用性強(qiáng)，使用方便。 4）具有通信功能，便于系統(tǒng)擴(kuò)展。 5）可靠性高，維護(hù)方便。2、可編程調(diào)節(jié)器的基本構(gòu)成主機(jī)部分模擬量輸 入通 道開關(guān)量輸 入通 道模擬量輸 出通 道開關(guān)量輸 出通 道鍵盤與顯示部分通信部分模擬量輸入開關(guān)量輸入模擬量輸出開關(guān)量輸出輸入通道輸出通道3、PID控制算法 不完全微分算式傳遞函數(shù)： 位置型PID離散式：此式中的TS為采樣時(shí)間增量型PID離散式：其中：二、KMM可編程調(diào)節(jié)器的組成1. 主要指標(biāo) 1）為單回路可編程調(diào)節(jié)器； 2）模擬量輸入：15VDC，5

2、點(diǎn)； 3）模擬量輸出：420mADC，1點(diǎn)； 15VDC，3點(diǎn)； 4）數(shù)字量輸入：5點(diǎn)； 5）數(shù)字量輸出：4點(diǎn)； 6）運(yùn)算模塊：45種。2、硬件組成 由主機(jī)、輸入通道、輸出通道、鍵盤與顯示（人機(jī)接口）及通信部分等組成。主機(jī)部分模擬量輸 入通 道開關(guān)量輸 入通 道模擬量輸 出通 道開關(guān)量輸 出通 道鍵盤與顯示部分通信部分模擬量輸入開關(guān)量輸入模擬量輸出開關(guān)量輸出輸入通道輸出通道3、軟件組成系統(tǒng)軟件：由系統(tǒng)監(jiān)控、輸入處理、運(yùn)算程序及輸出處理等軟件組成。用戶程序：由用戶自行編寫的完成特定任務(wù)的程序。用戶程序由輸入處理、輸出處理及各種運(yùn)算模塊組成。主要是指定輸入、輸出通道，指定輸入處理功能，選擇各種運(yùn)算

3、功能，并指定運(yùn)算順序。 用戶編程時(shí)，先按控制要求畫出組態(tài)圖，即各輸入、輸出及運(yùn)算模塊之間的連接關(guān)系圖。然后依組態(tài)圖填寫數(shù)據(jù)表（編程），包括輸入處理、輸出處理、運(yùn)算模塊運(yùn)算順序及連接關(guān)系，以及運(yùn)算時(shí)所需的各種參數(shù)等。調(diào)節(jié)器輸入處理、運(yùn)算處理和輸出處理框圖運(yùn)算模塊（45種）折線數(shù)據(jù)可變變量PID數(shù)據(jù)輸入處理數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊數(shù)據(jù)輸出處理數(shù)據(jù)基本數(shù)據(jù)輸入處理運(yùn)算模塊運(yùn)算模塊輸出處理V/IAO1AO1420mA15VDCAO2AO3DO1DO2DO3ARI1ARI2ARI3ARI4ARI5DI1DI2DI3DI415VDC運(yùn)算模塊運(yùn)算模塊三、KMM功能（一）輸入處理KMM對其5個(gè)模擬量輸入可選擇如下幾種處理

4、：折線處理、溫度補(bǔ)償、壓力補(bǔ)償、開平方及數(shù)字濾波。TBL1TBL2TBL3DIG. FILTT. COMPP. COMPAISQRTAIR1.折線處理（TBL）要點(diǎn)： 1）提供3條折線供選擇。 2）每條折線最多10個(gè)折點(diǎn)，折點(diǎn)坐標(biāo)為（X1、Y1， X2、Y2，X10、Y10）。 3）折點(diǎn)數(shù)據(jù)填入表F004中。要求X00,Y00,且XnXn-1。 4）折點(diǎn)數(shù)小于10時(shí)，最大折點(diǎn)Xn填入799.9%折線處理Y1X1X2Y2YnXnYn-1Xn-1XYF004 折線處理數(shù)據(jù)表折 點(diǎn)代碼折 線 數(shù) 據(jù)010203X軸X101X1010Y軸Y111Y1020F0042.溫度補(bǔ)償（T.COMP） 補(bǔ)償公式

5、C1為常數(shù)，其值為273C。補(bǔ)償后的差壓信號=設(shè)計(jì)溫度+常數(shù)實(shí)際溫度+常數(shù)實(shí)際差壓信號3.壓力補(bǔ)償（P.COMP） 補(bǔ)償公式C2為常數(shù)，其值為103.3kPa。補(bǔ)償后的差壓信號=實(shí)際壓力+常數(shù)設(shè)計(jì)壓力+常數(shù)實(shí)際差壓信號4.開平方（SQRT） 為差壓法測量流量而設(shè)計(jì)的，具有小信號切除功能，即輸入信號低于切除值時(shí)，將其輸出置為0。切除值可在0100%之間任意設(shè)置。5.數(shù)字濾波（DIG FILT） 采用一階濾波，即：輸出=11 + T s輸入時(shí)間常數(shù)T的范圍為0.0999.9sF002輸入處理數(shù)據(jù)表項(xiàng)目代碼設(shè)定范圍代碼模擬輸入數(shù)據(jù)初值0102030405使用輸入0、1011110小數(shù)點(diǎn)位置0、1、2

6、、3021測量下限-99999999030.0測量上限-9999999904100.0F002分配輸出端，由輸出處理數(shù)據(jù)表F006指定。輸出輸出端代碼連接的內(nèi)部信號名稱信號名代碼模擬輸出01AO1AO2AO3數(shù)值輸出02DO1DO2DO3F006（二）輸出處理 共45種，同時(shí)最多使用30個(gè)運(yùn)算模塊構(gòu)成用戶應(yīng)用程序。運(yùn)算模塊基本約定H1H2名稱nP1P2Un1）Un=f ( H1 , H2 , P1 , P2 ) 輸入可有4個(gè)，輸出可使用或不使用。2）三種數(shù)據(jù)類型，百分型（、P）、時(shí)間型（、T）和開關(guān)型（ 、F）。n為序號，由用戶自定義。（三）運(yùn)算處理 用戶程序的主要內(nèi)容之一就是規(guī)定各運(yùn)算模塊的

7、運(yùn)算次序及相互連接關(guān)系，具體由表F1來規(guī)定。 某些運(yùn)算模塊運(yùn)算時(shí)所需的參數(shù)，在編程時(shí)也須指定。參數(shù)分為百分型和時(shí)間型參數(shù)。系統(tǒng)提供了20個(gè)百分型參數(shù)存儲器和5個(gè)時(shí)間型存儲器。使用時(shí)，具體分配由表F005指定。1.PID運(yùn)算模塊（PID）H1為給定值(SP)端, H2為測量值(PV)端, P1為跟蹤輸入端, P2為跟蹤控制端。 當(dāng)P2=ON時(shí): U(n)=P1+U(n) 如果U(n)=0，則U(n)=P1，即U(n)跟蹤P1。當(dāng)P2=OFF時(shí): U(n)=U(n-1)+U(n) 此時(shí), U(n-1)為前一次輸出值,U(n)為PID運(yùn)算增量值。H1H2PIDnP1P2Un1）常規(guī)PID運(yùn)算規(guī)律UU

8、1UP2P1(H2)(H1)SPPVEUDONOFFKPTI s2）微分先行PID運(yùn)算規(guī)律UU1UP2P1(H2)(H1)SPPVEDUDONOFFKPKPTI s3）PID運(yùn)算模塊結(jié)構(gòu)（常規(guī)PID）RATIOBASPID D/RDRL+GAPDEV.MSLSPHMSLMS高值監(jiān)視設(shè)定值低值監(jiān)視設(shè)定值偏差監(jiān)視設(shè)定值偏差死區(qū)設(shè)定值積分高限設(shè)定值積分低限設(shè)定值P1 跟蹤輸入輸出變化率限制TDTI比率偏置UH2H1（RSP）（PV）ORP2 跟蹤切換F003 PID數(shù)據(jù)表項(xiàng)目代碼設(shè)定范圍代碼PID數(shù)據(jù)初值0102PID操作類型0、1010PV輸入編號15021PV跟蹤0、1031報(bào)警滯后0.0100

9、.0(%)041.0比例帶0.0799.9(%)05100.0積分時(shí)間0.0099.99(min)061.00微分時(shí)間0.0099.99(min)070.00積分下限-200.0200.0(%)080.0F003F003 PID數(shù)據(jù)表（續(xù)）項(xiàng)目代碼設(shè)定范圍代碼PID數(shù)據(jù)初值0102積分上限-200.0200.0(%)09100.0比率-699.9799.9(%)10100.0偏值-699.9799.9(%)110.0死區(qū)0.0100.0(%)120.0輸出變化率限制0.0100.0(%)13100.0偏差報(bào)警0.0100.0(%)1410.0報(bào)警下限-6.9106.9(%)150.0報(bào)警上限-

10、6.9106.9(%)16100.02.手動操作模塊（MAN）H1為A/C輸入端, H2為跟蹤輸入端。自動方式（A/C）時(shí)，U=H1； 跟蹤方式（F）時(shí)，U=H2； 手動方式（M）時(shí)，U=U+MV。 H1H2MANnUn輸出 增/減+MVU（接AO1）A/CM控制方式切換跟蹤切換H1H2F3.運(yùn)行方式切換模塊（MOD） MOD模塊用于運(yùn)行方式的自動切換。模塊的四個(gè)輸入均為開關(guān)量，輸出無意義。H1=ON時(shí),進(jìn)入“跟蹤”方式(F);H1=OFF時(shí),恢復(fù)“跟蹤”前方式;H2=ON時(shí),進(jìn)入“手動”方式(M);P1=ON時(shí),進(jìn)入“自動”方式(A);P2=ON時(shí),進(jìn)入“串級”方式(C);控制方式的優(yōu)先級為

11、： M A CH1H2MODnP1P24.控制變量更改模塊（PMD）PMD模塊用于修改PID模塊數(shù)據(jù)，以便實(shí)現(xiàn)變參數(shù)控制。PMD模塊有兩個(gè)，PMD1與PID1對應(yīng)，PMD2與PID2對應(yīng)。有三個(gè)輸入，輸出無意義。 P1=ON時(shí),可改變PID變量; P1=OFF時(shí),不能改變PID變量;H1PMDnP1EXT.NO需更改的變量由EXT.NO確定。被改變變量的大小由H1控制。百分型變量由H1直接確定，時(shí)間型變量(如TI、TD）需轉(zhuǎn)換: 時(shí)間變量 = 0.2048 * H1 (min)5.超前/滯后模塊（L/L）1）運(yùn)算式H1L/LnP1P2UnP1 P2時(shí)為超前；P1 P2時(shí)為滯后。2）P1、P2限

12、制 P2 16P2時(shí)， P1=16P23）階躍響應(yīng)特性曲線P1 P2P1 P2ttH1U6.高、低值監(jiān)視模塊（HMS、LMS）1）高值監(jiān)視（HMS） H1 H2時(shí)，U=ON H1 (H2-P2)時(shí)，U=OFF P2 滯后寬度H1HMSnP2UnH2H1H2P2ONOFF2）低值監(jiān)視（LMS） H1100%時(shí)，PWM輸出特性：H1100%tOFFtON60%40%20%UP112.折線模塊（TBL13、TBR13）TBLnUnH1TBRnUnH1 TBL為由X求Y，TBR為由Y求X。折線共3條，每條折線10個(gè)折點(diǎn)，折點(diǎn)由F004折線處理數(shù)據(jù)表決定。1. 控制類型 控制類型分為四種：0型、1型、2

13、型和3型。1）0型：單PID，內(nèi)給定。LSP1PID1+H2H1P1AMU（四）控制類型及無擾動切換2）1型：單PID，可內(nèi)、外給定切換。LSP1PID1+H2H1P1A/CMURSP1AC3）2型：雙PID，固定串級。H2（PV2）H1PID2+P1A/CMURSP1CP1LSP1PID1+H2（PV1）H1AMUPID1為主環(huán)控制器，PID2為副環(huán)控制器。副環(huán)控制器給定值固定為主環(huán)輸出。4）3型：雙PID串級，副環(huán)可內(nèi)、外給定切換。H2 （PV2）H1LSP2PID2+P1A/CMURSP2ACP1LSP1PID1+H2（PV1）H1AMUPID1為主環(huán)控制器，PID2為副環(huán)控制器。副環(huán)控

14、制器給定值可內(nèi)、外切換。F001基本數(shù)據(jù)表代碼設(shè)定范圍代碼數(shù)據(jù)初值PROM管理編號任意四位數(shù)01運(yùn)算操作周期1、2、3、4、502調(diào)節(jié)器類型0、1、2、303PV報(bào)警顯示PID號0、104調(diào)節(jié)器編號15005上位機(jī)控制系統(tǒng)0、1、206上位機(jī)故障切換0、107F001 2. 無擾動切換1）0型實(shí)現(xiàn)方法 PID1置PV跟蹤（即使SP=PV）； P1端接MAN模塊輸出。H2（PV2）H1MV+AUP1LSP1PID1+H2（PV1）H1AMUMMAN2）3型實(shí)現(xiàn)方法 各PID置PV跟蹤，PID1的P1端接LSP2，PID2的P1端接MAN輸出。H2（PV2）H1MV+A/CUMMANH2 （PV2

15、）H1LSP2PID2+P1A/CMURSP2ACP1LSP1PID1+H2（PV1）H1A/CM、MDCULSP21. 正常運(yùn)行方式 正常運(yùn)行方式包括手動（M）、自動（A）、串級（C）和跟蹤（F）四種方式。2. 異常運(yùn)行方式 聯(lián)鎖手動（IM）方式：出現(xiàn)A組診斷異常時(shí)進(jìn)入IM方式。 后備（S）方式：出現(xiàn)B組診斷異常時(shí)進(jìn)入IM方式。分位預(yù)置型和跟蹤型后備。 預(yù)置型：輸出為某一預(yù)置值。 跟蹤型：輸出保持不變。 （五）運(yùn)行方式選擇分為A、B兩組1. A組診斷（一般為可恢復(fù)型故障） 包括輸入異常、運(yùn)算溢出和運(yùn)算過載。2. B組診斷（一般為不可恢復(fù)型故障） 包括ROM異常、RAM異常、采樣時(shí)間異常、A/

16、D轉(zhuǎn)換異常和輸出反饋異常。（六）自診斷分為0、1、2三種類型 類型0：不通信 類型1：通過S-LINK與操作站通信 類型2：通過通信接口與上位機(jī)通信（七）通信功能四、KMM編程方法編程步驟按控制方案畫出控制點(diǎn)流程圖確定對可編程調(diào)節(jié)器的要求繪制組態(tài)方框圖填寫控制數(shù)據(jù)表用編程器制作用戶EPROM調(diào)試、投入運(yùn)行例：天然氣貯罐壓力控制及流量檢測（帶溫度、壓力補(bǔ)償）系統(tǒng)控制要求：偏差超過15%時(shí)，調(diào)節(jié)器自動切換至手動（M）方式；偏差恢復(fù)正常后，再切回自動（A）方式。PICI/PAIR3AIR1AIR2AO1AO2TFP天然氣貯罐(070t/h)(0100 )(0600kPa)孔板設(shè)計(jì)溫度：32.2；孔板

17、設(shè)計(jì)壓力：445kPa溫度補(bǔ)償范圍：10-40 壓力補(bǔ)償范圍：350-500kPa。系統(tǒng)組態(tài)圖 PID11 LLM2 HLM3 MAN4OFFPPAR1 0.0%PPAR2 100% MOD9 OR7 AND8 NOT6 DMS5MSWASWOFFOFFAIR1AIR2AIR3溫度壓力流量溫度、壓力補(bǔ)償LSP1LSP1A01A02AI1AI2AI3PPAR3PPAR415%0.0%代碼設(shè)定范圍代碼數(shù)據(jù)初值PROM管理編號任意四位數(shù)0110010運(yùn)算操作周期1、2、3、4、50242調(diào)節(jié)器類型0、1、2、30300PV報(bào)警顯示PID號1、20411調(diào)節(jié)器編號1500511上位機(jī)控制系統(tǒng)0、1、2

18、0610上位機(jī)故障切換0、10700F001 F001基本數(shù)據(jù)表F002輸入處理數(shù)據(jù)表項(xiàng)目代碼設(shè)定范圍代碼模擬輸入數(shù)據(jù)初值010203使用輸入0、1011110小數(shù)點(diǎn)位置0、1、2、3021121測量下限-99999999030.00.00.000.0測量上限-9999999904100.0600.070.0100.0折線編號0、1、2、3051200F002F002輸入處理數(shù)據(jù)表項(xiàng)目代碼設(shè)定范圍代碼模擬輸入數(shù)據(jù)初值010203溫補(bǔ)輸入編號0,1,2,3,4,50610溫度單位0、1070設(shè)定溫度-999999990832.20壓補(bǔ)輸入編號0,1,2,3,4,50920壓力單位0、1100設(shè)定

19、壓力-99999999114450F002F002輸入處理數(shù)據(jù)表項(xiàng)目代碼設(shè)定范圍代碼模擬輸入數(shù)據(jù)初值010203開平方處理0、11210小信號切除0.0100.0131.00數(shù)字濾波0.0999.9s0傳感器診斷0、1151F002F003 PID數(shù)據(jù)表項(xiàng)目代碼設(shè)定范圍代碼PID數(shù)據(jù)初值0102PID操作類型0、10100PV輸入編號150221PV跟蹤0、10321報(bào)警滯后0.0100.0(%)0401.0比例帶0.0799.9(%)05*100.0*100.0積分時(shí)間0.0099.99(min)06*1.50*1.00微分時(shí)間0.0099.99(min)07*0.00

20、*0.00積分下限-200.0200.0(%)08*0.0F003F003 PID數(shù)據(jù)表項(xiàng)目代碼設(shè)定范圍代碼PID數(shù)據(jù)初值0102積分上限-200.0200.0(%)09*100.0比率-699.9799.9(%)10*100.0偏值-699.9799.9(%)11*0.0死區(qū)0.0100.0(%)12*0.0輸出變化率限制0.0100.0(%)13*100.0偏差報(bào)警0.0100.0(%)14*10.0報(bào)警下限-6.9106.9(%)15*58.30.0報(bào)警上限-6.9106.9(%)16*75.0100.0F003F004 折線處理數(shù)據(jù)表折 點(diǎn)代碼折 線 數(shù) 據(jù)010203X軸X10110.058.3X20210.158.4X30339.983.2X40440.083.3X505799.9799.9X606*X1010*F004F004 折線處理數(shù)據(jù)表折 點(diǎn)代碼折 線 數(shù) 據(jù)010203Y軸Y11132.274.2Y21210.158.4Y31339