过程控制仪表2

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1、第3章过程控制仪表(上)调节器的作用：把测量值和给定值进行比较，得出偏差后，根据一定的调节规律产生输出信号，推动执行器，对生产过程进行自动调节。注意：所谓控制器是包括比较单元的3.1过程控制仪表概述1调节器的功能（1）偏差显示调节器的输入电路接收测量信号和给定信号，两者相减后的偏差信号由偏差显示仪表显示其大小和正负。（2）输出显示调节器输出信号的大小由输出显示仪表显示，习惯上显示仪表也称阀位表。阀位表不仅显示调节阀的开度，而且通过它还可以观察到控制系统受干扰影响后的调节过程。（3）内、外给定的选择当调节器用于定值控制时，给定信号常由调节器内部提供，称为内给

2、定；而在随动控制系统中，调节器的给定信号往往来自调节器的外部，则称为外给定。内、外给定信号由内、外给定开关进行选择或由软件实现。（4）正、反作用的选择工程上，通常将调节器的输出随反馈输入的增大而增大时，称为正作用调节器；而将调节器的输出随反馈输入的增大而减小时，称为反作用调节器。（5）手动切换操作在控制系统投入运行时，往往先进行手动操作改变调节器的输出，待系统基本稳定后再切换到自动运行状态；当自动控制时的工况不正常或调节器失灵时，必须切换到手动状态以防止系统失控。通过调节器的手动/自动双向切换开关，可以对调节器进行手动/自动切换，而在切换过程中，又希望切换

3、操作不会给控制系统带来扰动，即要求无扰动切换。（6）其它功能如抗积分饱和、输出限幅、输入越限报警、偏差报警、软手动抗漂移、停电对策等，所有这些附加功能都是为了进一步提高调节器的控制性能√控制器的正反作用：2执行器的作用执行器在过程控制中的作用是接受来自调节器的控制信号，改变其阀门开度，从而达到控制介质流量的目的。执行器直接与控制介质接触，是过程控制系统的最薄弱环节。若执行器是采用电动式的，则无需电/气转换器；若执行器是采用气动式的，则电/气转换器是必不可少的。3安全栅安全栅是构成安全火花防爆系统的关键仪表，其作用一方面保证信号的正常传输；另一方面则控制流入

4、危险场所的能量在爆炸性气体或爆炸性混合物的点火能量以下，以确保过程控制系统的安全火花性能。调节器的控制规律所谓调节器的控制规律就是指调节器的输入e(t)与u(t)输出的关系，即在生产过程常规控制系统中，应用的基本控制规律主要有位式控制、比例控制、积分控制和微分控制。式中△u——控制器输出变化量；e——控制器的输入，即偏差；3.2DDZ-Ⅲ型模拟式调节器3.2.1比例积分微分调节规律理想PID的增量式数学表达式：为调节器输出的增量值，为被控参数与给定值之差。写成传递函数形式：第一项为比例（P）部分，第二项为积分（I）部分，第三项为微分（D）部分；为调节器的比

5、例增益，为积分时间（以s或min为单位），为微分时间（也以s或min为单位）。√1比例调节规律比例控制器的输出变化量与输入偏差成正比，在时间上是没有延滞的。式中△u——控制器输出变化量；e——控制器的输入，即偏差；Kc一一控制器的比例增益或比例放大系数。比例控制器的阶跃响应浮球为水位传感器，杠杆为控制器，活塞阀为执行器。如果某时刻Q2加大，造成水位下降，则浮球带动活塞提高，使Q1加大才能阻止水位下降。如果e=0，则活塞无法提高，Q1无法加大，调节无法进行。例：自力式液位比例控制系统：∆Q2htep∆Q1tttt原来系统处于平衡，进水量与出水量相等，此时进

6、水阀有一开度。t=0时，出水量阶跃增加，引起液位下降，浮球下移带动进水阀开大。当进水量增加到与出水量相等时，系统重新平衡，液位也不再变化。比例控制过程控制及时、适当。只要有偏差，输出立刻成比例地变化，偏差越大，输出的控制作用越强。控制结果存在静差。因为，如果被调量偏差为零，调节器的输出也就为零u=KCe即调节作用是以偏差存在为前提条件。√比例控制的特点比例度是控制器输入的相对变化量与相应的输出相对变化量之比的百分数。用数学式可表示为：控制器的比例度可理解为：要使输出信号作全范围的变化，输入信号必须改变全量程的百分数。√比例度概念比例度δ与比例放大系数Kc的

7、关系为：式中由于K为常数，因此控制器的比例度δ与比例放大系数Kc成反比关系。在单元组合仪表中，控制器的输入信号是由变送器来的，而控制器和变送器的输出信号都是统一的标准信号，因此常数K=1。所以在单元组合仪表中，δ与Kc互为倒数关系（1）积分控制（I）输出变化量u(t)与输入偏差e的积分成正比√2比例积分控制（PI）积分控制作用的特性可以用阶跃输入下的输出来说明。当控制器的输入偏差是一幅值为A的阶跃信号时，上式就可写为：KI—积分速度，TI–积分时间常数积分作用具有保持功能，故积分控制可以消除余差。积分输出信号随着时间逐渐增强，控制动作缓慢，故积分作用不单独

8、使用。积分控制的特点当有偏差存在时，积分输出将随时间增长（或减小）