工業(yè)儀表及自動(dòng)化控制模塊二化工自動(dòng)化控制項(xiàng)目四控制器基本控制規(guī)律的對(duì)比復(fù)習(xí)課程目標(biāo)能力（技能）目標(biāo)1.能理解模擬控制器的模擬信號(hào)組成；2.能理解DDZ控制儀表的特點(diǎn)3.能理解數(shù)字控制器的主要特點(diǎn)；4.能4.能理解數(shù)字控制器的控制方案01知識(shí)目標(biāo)021.掌握DDZ控制器的軟手動(dòng)狀態(tài)，硬手動(dòng)狀態(tài)；2.掌握C3000過(guò)程控制器的控制方案；3.掌握C3000過(guò)程控制器的基本實(shí)時(shí)控制畫面?？刂苾x表的作用與分類模擬式控制儀表數(shù)字式控制儀表目錄可編程序控制器三種控制規(guī)律對(duì)比討論思考

數(shù)字式控制器的主要特點(diǎn)有哪些？控制器是將被測(cè)變量測(cè)量值與給定值相比較后產(chǎn)生的偏差進(jìn)行一定的PID運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果以一定信號(hào)形式送往執(zhí)行器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)被控變量的自動(dòng)控制PID運(yùn)算功能測(cè)量值、給定值與偏差顯示輸出顯示手動(dòng)與自動(dòng)的雙向切換內(nèi)、外給定信號(hào)的選擇正、反作用的選擇三種控制規(guī)律對(duì)比01

如圖，根據(jù)相似三角形原理

所以，對(duì)于具有比例控制的控制器比例控制

1.比例控制規(guī)律及其特點(diǎn)比例控制器實(shí)際上是一個(gè)放大倍數(shù)可調(diào)的放大量比例控制的放大倍數(shù)Kc是一個(gè)重要的系數(shù)，它決定了比例控制作用的強(qiáng)弱。比例控制器KCeΔp積分控制

當(dāng)對(duì)控制質(zhì)量有更高要求時(shí)，就需要在比例控制的基礎(chǔ)上，再加上能消除余差的積分控制作用。積分控制作用的輸出變化量p與輸入偏差e的積分成正比，即圖

積分控制器特性當(dāng)輸入偏差是常數(shù)A時(shí)

當(dāng)有偏差存在時(shí)，輸出信號(hào)將隨時(shí)間增長(zhǎng)（或減?。．?dāng)偏差為零時(shí)，輸出才停止變化而穩(wěn)定在某一值上，因而用積分控制器組成控制系統(tǒng)可以達(dá)到無(wú)余差。結(jié)論微分控制

在自動(dòng)控制時(shí)，控制器具有微分控制規(guī)律圖

理想微分控制器特性優(yōu)點(diǎn)具有超前控制功能。缺點(diǎn)它的輸出不能反映偏差的大小，假如偏差固定，即使數(shù)值很大，微分作用也沒(méi)有輸出，因而控制結(jié)果不能消除偏差，所以不能單獨(dú)使用這種控制器，它常與比例或比例積分組合構(gòu)成比例微分或三作用控制器。

1.目前,在化工生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)控制系統(tǒng),常用控制器的控制規(guī)律有位式控制、比例控制、比例積分控制、比例微分控制和比例積分微分控制。試綜述它們的特點(diǎn)及使用場(chǎng)合。解：列表分析如下:（a）（b）（c）（d）重點(diǎn)控制規(guī)律輸入e與輸出p(或Δp)的關(guān)系式階躍作用下的響應(yīng)（階躍幅值為A）優(yōu)缺點(diǎn)適用場(chǎng)合比例（P）Δp=KCe(a)圖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;控制及時(shí);參數(shù)整定方便;控制結(jié)果有余差對(duì)象容量大,負(fù)荷變化不大、純滯后小,允許有余差存在,例如一些塔釜液位、貯槽液位、冷凝器液位和次要的蒸汽壓力控制系統(tǒng)等比例積分PI式(9-12)(b)圖能消除余差;積分作用控制緩慢;會(huì)使系統(tǒng)穩(wěn)定性變差

對(duì)象滯后較大,負(fù)荷變化較大,但變化緩慢,要求控制結(jié)果無(wú)余差。此種規(guī)律廣泛應(yīng)用于壓力、流量、液位和那些沒(méi)有大的時(shí)間滯后的具體對(duì)象（a）（b）控制規(guī)律輸入e與輸出p(或Δp)的關(guān)系式階躍作用下的響應(yīng)（階躍幅值為A）優(yōu)缺點(diǎn)適用場(chǎng)合比例微分PD式(9-15)(c)圖響應(yīng)快、偏差小、能增加系統(tǒng)穩(wěn)定性;有超前控制作用,可以克服對(duì)象的慣性;控制結(jié)果有余差對(duì)象滯后大,負(fù)荷變化不大,被控變量變化不頻繁,控制結(jié)果允許有余差存在比例積分微分PID式(9-22)(d)圖控制質(zhì)量高;無(wú)余差;參數(shù)整定較麻煩對(duì)象滯后大;負(fù)荷變化較大,但不甚頻繁;對(duì)控制質(zhì)量要求高。例如精餾塔、反應(yīng)器、加熱爐等溫度控制系統(tǒng)及某些成分控制系統(tǒng)（c）（d）控制儀表的作用與分類02控制儀表的作用與分類

控制儀表或稱控制器，它將被控變量測(cè)量值與給定值相比較后產(chǎn)生的偏差，進(jìn)行一定的運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果以一定信號(hào)形式送往執(zhí)行器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)被控變量的自動(dòng)控制。

1.控制儀表的能源形式按照儀表所用的能源控制儀表直接作用式控制器間接作用式控制器控制儀表的作用與分類

2.控制儀表的結(jié)構(gòu)形式

按控制儀表與自動(dòng)控制系統(tǒng)中的檢測(cè)、變送、顯示等各部分的組合方式不同，主要可以分為基地式控制儀表與單元組合式控制儀表等?；厥娇刂苾x表是將測(cè)量、變送、顯示及控制等功能集于一身的一種控制儀表。結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，常用于單機(jī)控制系統(tǒng)。單元組合式儀表把整套儀表按照其功能和使用要求，分成若干獨(dú)立作用的單元，各單元之間用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)聯(lián)系。使用時(shí)，針對(duì)不同的要求,將各單元以不同的形式組合，可以組成各種各樣的自動(dòng)檢測(cè)和控制系統(tǒng)?；厥娇刂苾x表單元組合式儀表控制儀表的作用與分類根據(jù)使用能源的不同，單元組合儀表主要分為氣動(dòng)單元組合儀表和電動(dòng)單元組合儀表。分類單元組合儀表一般可以分為七大類單元變送單元(B)顯示單元(X)給定單元(G)輔助單元(F)控制單元(T)計(jì)算單元(J)轉(zhuǎn)換單元(Z)在電動(dòng)單元組合儀表中還包括執(zhí)行單元(K)氣動(dòng)單元組合儀表是以0.14MPa壓縮空氣為能源,各單元之間以統(tǒng)一的0.02～0.1MPa氣壓標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)相聯(lián)系,整套儀表的精度為1級(jí)。

電動(dòng)單元組合式儀表的發(fā)展階段：DDZ-Ⅰ型——電子管器件為主要器件DDZ-Ⅱ型——晶體管等分立元件為主要器件DDZ-Ⅲ型——線性集成電路作為核心器件控制儀表的作用與分類3.控制儀表的信號(hào)形式控制儀表模擬式控制儀表數(shù)字式控制儀表模擬式控制儀表03模擬式控制儀表

在模擬式控制器中，所傳送的信號(hào)形式為連續(xù)的模擬信號(hào)。目前應(yīng)用的模擬式控制器主要是電動(dòng)控制器。1.基本構(gòu)成原理及部件圖控制器基本構(gòu)成比較環(huán)節(jié)將給定信號(hào)與測(cè)量信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生一個(gè)與它們的偏差成比例的偏差信號(hào)。放大器是一個(gè)穩(wěn)態(tài)增益很大的比例環(huán)節(jié)。反饋環(huán)節(jié)通過(guò)正、負(fù)反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)比例、積分、微分等控制規(guī)律。模擬式控制儀表

1.基本構(gòu)成原理及部件基本功能PID運(yùn)算功能測(cè)量值、給定值與偏差顯示輸出顯示手動(dòng)與自動(dòng)的雙向切換內(nèi)、外給定信號(hào)的選擇正、反作用的選擇模擬式控制儀表

2.DDZ-Ⅱ型電動(dòng)控制器（1）采用國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）推薦的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。

電氣零點(diǎn)不是從零開(kāi)始，且不與機(jī)械零點(diǎn)重合，這不但利用了晶體管的線性段，而且容易識(shí)別斷電、斷線等故障。本信號(hào)制的電流-電壓轉(zhuǎn)換電阻為250Ω。由于聯(lián)絡(luò)信號(hào)為1～5VDC，可采用并聯(lián)信號(hào)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。由于集成運(yùn)算放大器均為差分放大器，且輸入對(duì)稱性好，漂移小，儀表的穩(wěn)定性得到提高。由于集成運(yùn)算放大器有高增益，因而開(kāi)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。

模擬式控制儀表

2.DDZ-Ⅱ型電動(dòng)控制器（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。各單元省掉了電源變壓器，沒(méi)有工頻電源進(jìn)入單元儀表，既解決了儀表發(fā)熱問(wèn)題，又為儀表的防爆提供了有利條件。在工頻電源停電時(shí)備用電源投入，整套儀表在一定時(shí)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(jì)算機(jī)聯(lián)用,在與直接數(shù)字計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)配合使用時(shí),在計(jì)算機(jī)停機(jī)時(shí),可作后備控制器使用。（5）自動(dòng)、手動(dòng)的切換是雙向無(wú)擾動(dòng)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)。

模擬式控制儀表

圖DDZ-Ⅲ型控制器結(jié)構(gòu)方框圖

主要由輸入電路、給定電路、PID運(yùn)算電路、自動(dòng)與手動(dòng)（包括硬手動(dòng)和軟手動(dòng)兩種）切換電路、輸出電路及指示電路等組成。Ⅲ型控制器有全刻度指示和偏差指示兩個(gè)基型品種。模擬式控制儀表

數(shù)字式控制儀表04數(shù)字式控制儀表

1.概述數(shù)字式控制器與模擬式控制器的異同點(diǎn)：數(shù)字式控制器模擬式控制器構(gòu)成原理數(shù)字技術(shù)模擬技術(shù)所用器件以微處理機(jī)為核心部件以運(yùn)算放大器等模擬電子器件為基本部件不同點(diǎn)相同點(diǎn)儀表總的功能和輸入輸出關(guān)系基本一致。

難點(diǎn)數(shù)字式控制儀表

2.可編程調(diào)節(jié)器的基本構(gòu)成及原理（1）主機(jī)電路（2）過(guò)程輸入通道（3）過(guò)程輸出通道（4）人／機(jī)聯(lián)系部件（5）通信接口電路數(shù)字式控制儀表

3.KMM可編程序調(diào)節(jié)器是一種單回路的數(shù)字控制器?？梢越邮?個(gè)模擬輸入信號(hào)，4個(gè)數(shù)字輸入信號(hào)，輸出3個(gè)模擬信號(hào)，輸出3個(gè)數(shù)字信號(hào)可編程調(diào)節(jié)器的原理方框圖圖KMM調(diào)節(jié)器的右側(cè)面1—數(shù)據(jù)設(shè)定器(任選)；2—備用手操器；3—輔助開(kāi)關(guān)；4—電源單元；5—BUF板(前)；6—IOC板(中)；7—CPU板(后)數(shù)字式控制儀表

3.KMM可編程序調(diào)節(jié)器

KMM調(diào)節(jié)器內(nèi)有兩個(gè)PID運(yùn)算式，即PID1和PID2，根據(jù)使用PID運(yùn)算式的個(gè)數(shù)及給定方式的不同，又可以分為四種控制類型。(1)控制類型只用一個(gè)PID運(yùn)算式，采用本機(jī)內(nèi)給定(LSP)，無(wú)串級(jí)(CAS)狀態(tài)。(2)控制類型1只用一個(gè)PID運(yùn)算式，在“自動(dòng)”時(shí)以LSP1為設(shè)定值(內(nèi)給)，在串級(jí)(CAS)狀態(tài)時(shí)以RSP1為設(shè)定值(外給)，來(lái)自其他調(diào)節(jié)器或運(yùn)算器，也可來(lái)自本調(diào)節(jié)器內(nèi)的其他運(yùn)算單元的輸出。(3)控制類型2用兩個(gè)PID運(yùn)算式,在“自動(dòng)”時(shí),PID1的輸出為PID2的給定,PID1為內(nèi)給定(LSP1)。(4)控制類型3用兩個(gè)PID運(yùn)算式,有手動(dòng)、自動(dòng)、串級(jí)三種狀態(tài)(即M、A、C),當(dāng)處于自動(dòng)狀態(tài)時(shí),PID2為本機(jī)給定(LSP2)；處于串級(jí)狀態(tài)時(shí)，PID2為外給定(RSR2)。RSP2可以是PID1的輸出,也可以是外來(lái)的模擬輸入或某些運(yùn)算單元的輸出。數(shù)字式控制儀表

0類型控制器(1PID本機(jī)內(nèi)給定)1類型控制器(1PID串級(jí)型)2類型控制器(2PID本機(jī)內(nèi)給定)3類型控制器(2PID串級(jí)型)方式指針手動(dòng)MAN自動(dòng)AUTO手動(dòng)MAN自動(dòng)AUTO串級(jí)CAS手動(dòng)MAN自動(dòng)AUTO手動(dòng)MAN自動(dòng)AUTO串級(jí)CASPV測(cè)量值指針PV1PV1PV1PV1PV1PV1(PV2)PV1(PV2)PV2(PV1)PV2(PV1)PV1(PV2)SP給定值指針LSP1LSP1LSP1(RSP1)LSP1(RSP1)RSP1LSP1(RSP2)LSP1(RSP2)LSP2(LSP1)LSP2(LSP1)LSP1(RSP2)表

各種控制類型下PV、SP的內(nèi)容

注:LSP—LocalsetPoint(本機(jī)內(nèi)給定)；

RSP—RemoteSetPoint(遙控外給定)。25數(shù)字式控制儀表

3.KMM可編程序調(diào)節(jié)器（1）調(diào)節(jié)器在啟動(dòng)前，要預(yù)先將“后備手操單元”的“后備／正常”運(yùn)行方式切換開(kāi)關(guān)扳到“正?！蔽恢谩Ａ硗?，還要拆下電池表面的兩個(gè)止動(dòng)螺釘，除去絕緣片后重新旋緊螺釘。（2）使調(diào)節(jié)器通電，調(diào)節(jié)器即處于“聯(lián)鎖手動(dòng)”運(yùn)行方式，聯(lián)鎖指示燈亮。（3）用“數(shù)據(jù)設(shè)定器”來(lái)顯示、核對(duì)運(yùn)行所必需的控制數(shù)據(jù)，必要時(shí)可改變PID參數(shù)。（4）按下“R”鍵（復(fù)位按鈕），解除“聯(lián)鎖”。這時(shí)就可進(jìn)行手動(dòng)、自動(dòng)或串級(jí)操作。

調(diào)節(jié)器的啟動(dòng)步驟：

可編程序控制器05可編程序控制器

1.概述1969年美國(guó)研制出了第一臺(tái)可編程序控制器?？删幊绦蚩刂破鞒跗谥饕糜陧樞蚩刂?，稱為可編程邏輯控制器，簡(jiǎn)稱PLC?？删幊绦蚩刂破鞯某霈F(xiàn)是基于微計(jì)算機(jī)技術(shù)，用來(lái)解決工藝生產(chǎn)中大量的開(kāi)關(guān)控制問(wèn)題?？删幊绦蚩刂破髯畲筇攸c(diǎn)是在于可編程序，可通過(guò)改變軟件來(lái)改變控制方式和邏輯規(guī)律，

PLC在國(guó)內(nèi)已廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、等各行各業(yè)，目前已廣泛應(yīng)用于連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程的閉