第十章控制器

第十章控制器上節(jié)課知識回眸

知識點: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；P控制、I控制、D控制的控制器參數(shù)；P控制、I控制、D控制對控制質(zhì)量的影響?？刂埔?guī)律特點控制及時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)律特點控制器參數(shù)控制過程緩慢可消除余差積分時間積分時間越短，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)律特點控制器參數(shù)有超前控制的作用微分時間對滯后大的對象有很好的效果，使控制過程的動偏差減小微分時間越長，控制作用越強(qiáng)，微分作用太強(qiáng)引起振蕩。本章要點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；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

是將被控變量測量值與結(jié)定值進(jìn)行比較，然后對比較后得到的偏差進(jìn)行比例、積分、微分等運算，并將運算結(jié)果以一定的信號形式送往執(zhí)行器，以實現(xiàn)對被控變量的自動控制。模擬調(diào)節(jié)器（控制算法由電路實現(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)自動控制的需要：

測量值、給定值與偏差指示

指示偏差信號模擬調(diào)節(jié)器——指針式表頭全刻度指示：輸入信號和設(shè)定值分別由不同的指針在0～100％范圍指示偏差值指示：僅利用一個指針來指示偏差信號±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)給定撥盤來改變設(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，否則整個控制系統(tǒng)就無法正常運行。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/自動雙向切換何謂手動？何謂自動？為什么要進(jìn)行手自動切換？手動操作可以調(diào)整手操撥盤或者手操扳鍵來改變調(diào)節(jié)器的輸出無擾動切換手自動切換時都希望不給控制系統(tǒng)帶來擾動，即調(diào)節(jié)器的輸出信號不發(fā)生突變（即必須要求無擾動切換）討論討論二、DDZ-Ⅲ型電動調(diào)節(jié)器1、電動Ⅲ型儀表的特點（1）采用國際電工委員會（IEC）推薦的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號。

優(yōu)點

電氣零點不是從零開始，且不與機(jī)械零點重合，這不但利用了晶體管的線性段，而且容易識別斷電、斷線等故障。本信號制的電流-電壓轉(zhuǎn)換電阻為250Ω。由于聯(lián)絡(luò)信號為1～5VDC，可采用并聯(lián)信號制，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

由于集成運算放大器均為差分放大器，且輸入對稱性好，漂移小，儀表的穩(wěn)定性得到提高。由于集成運算放大器有高增益，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

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。在工頻電源停電時備用電源投入，整套儀表在一定時間內(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算機(jī)聯(lián)用,在與直接數(shù)字計算機(jī)控制系統(tǒng)配合使用時,在計算機(jī)停機(jī)時,可作后備控制器使用。

（5）自動、手動的切換是雙向無擾動的方式進(jìn)行的。（6）整套儀表可構(gòu)成安全火花防爆系統(tǒng)。2、DDZ-Ⅲ型電動調(diào)節(jié)器12345667圖4-2DDZ－III型調(diào)節(jié)器正面圖1－位號牌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－軟手動操作扳鍵7－雙針全刻度指示表控制器的初步認(rèn)識結(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

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

0~10mA4~20mA①電氣零點從4mA開始，不與機(jī)械零點重合，容易識別斷電、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，例如將10～50mA等直流電流信號轉(zhuǎn)換為l～5V信號。③因為最小輸入信號不為零，為現(xiàn)場變送器實現(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)省電纜線和安裝費用，還有利于安全防爆。

輸入信號

0~10mA4~20mA1~5V元器件

分離元件（電阻、電容、晶體管……）

集成電路（運放電路……）

①由于集成運放均為差分放大器，且輸人對稱性好，漂移小，儀表的穩(wěn)定性得到提高。②由于集成運放有高增益，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。

手動方式

硬手動

硬手動、軟手動

硬手動——輸出與撥盤數(shù)值直接對應(yīng)軟手動——同時按下軟手動操作板鍵6，調(diào)節(jié)器的輸出便隨時間按一定的速度增加或減?。蝗羰蛛x開操作極鍵則當(dāng)時的信號值就被保持通常都是用軟手動操作板鍵進(jìn)行手動操作，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（例如，閥的開度要求長時間不變）或者在緊急時要一下子就控制到安全開度等情況下，才使用硬手動操作。

手自動切換

預(yù)平衡

無平衡、無擾動

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

動”“硬手動”切換是預(yù)平衡無擾動

其

它

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

二者基本相同

DDZ－Ⅲ電動控制器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，如輸入報警、偏差報警、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)計算機(jī)聯(lián)用的調(diào)節(jié)器。①電動控制器1）電動單元組合儀表（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型電動單元組合儀表中的一個重要單元，它接收變送器或轉(zhuǎn)換器的DC1~5V或DC4~20mA測量信號為輸入信號，與DC1~5V或DC4~20mA的給定信號進(jìn)行比較，并對其偏差進(jìn)行PID運算，輸出DC1~5V或DC4~20mA的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號。

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”、“保持”、“軟手動”、“硬手動”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—軟手動—硬手動切換開關(guān)5-硬手動操作桿6-輸出指示器7-軟手動操作板鍵1、主要性能指標(biāo)測量信號1～5VDC內(nèi)給定信號1～5VDC外給定信號4～20mADC指示精度±1%輸出信號4～20mADC負(fù)載電阻250～750Ω輸出保持特性-0.1％／h比例度2～500％積分時間