《数字式调节器》PPT课件

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1、第三节数字式控制器随着生产规模的发展和控制要求的提高，模拟仪表的局限性越来越明显：（1）功能单一，灵活性差（2）信息分散，需大量仪表，监视操作不便（3）接线过多，系统维护困难随着大规模集成电路和计算机技术的发展，测控仪表也迅速推出各种以微处理器为核心的数字式仪表。数字仪表的优点（1）功能丰富，更改灵活，体积小、功耗低（2）具有自诊断功能（3）具有数据通信功能，可以组成测控网络数字仪表集中了自动控制、计算机及通信技术（3C，ControlComputerCommunication）。可编程单回路调节器是

2、数字控制仪表的典型代表，如西安仪表厂的YS-80YS-100，川仪18厂及上海调节器厂的DIGITRONIK系列等。YS80单回路调节器YS100单回路调节器HTBJ-211单回路智能调节器100线数字控制器XGT-l单回路控制器XMTA-lXMTA-l卧式SR90系列0.3级PID调节器XGTA控制器智能三作用自整定内置伺服调节器C3000数字过程控制器C3000过程控制器外形图DT2031调节器DTZ-2100调节器KMK-201编程器EN6000B系列数字调节器冗余调节器在中石化西北分公司塔河

3、油田9号集气站的使用数字式调节器的类型定程序调节器制造厂把编好的程序固化在调节器内的ROM中，用户只需用开关选择相应的功能，不必编写程序。可编程调节器用户可以从调节器内部提供的诸多种功能模块中选择所需要的功能模块，用编程方式把这些功能模块组合成用户程序，写入调节器内的EPROM中，使调节器按照要求工作。混合调节器专为控制混合物成分用的调节器。批量调节器特别为周期性工作设计，常用于液体或粉粒体包装和定量装载用的调节器。一、数字式调节器的PID控制算法是数字式调节器最基本的控制算法，其他还有超前/滞后算法

4、、纯滞后算法、纯滞后时间补偿算法、间歇PID控制算法等。数字式PID运算式离散化处理对于积分项用右式近似对于微分项用右式近似结果：1)基本数字式PID运算式位置型算式输出与实际控制阀的阀位相对应优点：便于计算机运算的实现缺点：1.计算繁琐、占用的计算机内存很大2.输出的是实际使用阀位值增量型算式输出为两个采样周期PID输出值之差优点：1.计算机运算所需的内存较小、计算也相对简单;2.每次只是输出增量;3.易于系统手动和自动间的无扰动切换速度型算式输出是增量型算式的输出值与采样间隔时间T之比本质上与增量

5、型算式是相同的偏差系数型算式是将增量型算式展开后合并同类项而得到的则有：设2)改进型数字式PID运算式不完全微分算式微分作用采用实际微分作用其中，位置型理想PID算式:一阶惯性环节的离散化后的形式:微分先行PID算式微分运算环节：微先分行PID算式偏差计算：比例积分运算环节：带不灵敏区的PID算式—在一定偏差范围内输出为0或(B称为不灵敏区宽度)积分分离PID算式—在一定偏差范围内切除积分作用例:方法：PID控制算式的积分项前面乘上一个变量N二、数字式控制器基本构成（一）硬件系统：（二）软件系统：（一

6、）硬件系统由主机电路、过程输入通道、过程输出通道、人机接口电路以及通信接口电路等部分组成。实际上是具有总线连接的微机化仪表。光电隔离光电隔离光电隔离键盘输入显示器模数转换开关量入模拟量入数模转换光电隔离通信接口开关量出模拟量出主机电路主机电路主机电路是数字式控制器的核心，用于实现仪表数据运算处理，各组成部分之间的管理。主机电路由微处理器（CPU）、只读存储器（ROM，EPROM）、随机存储器（RAM）、定时／计数器（CTC）以及输入、输出接口（I／O接口）等组成。主机电路CPU通常采用的是8位微处理器

7、，它完成数据传递、算术逻辑运算、转移控制等功能。ROM中存放系统程序。EPROM中存放由使用者自行编制的用户程序。RAM用来存放输入数据、显示数据、运算的中间值和结果值等。CTC的定时功能用来确定控制器的采样周期，并产生串行通信接口所需的时钟脉冲；计数功能主要用来对外部事件进行计数。主机电路I／O接口是CPU同过程输入、输出通道等进行数据交换的器件，它有并行接口和串行接口两种。并行接口具有数据输入、输出双向传送和位传送的功能，用来连接过程输入、输出通道，或直接输入、输出开关量信号。串行接口具有异步或同

8、步传送串行数据的功能，用来连接可接收或发送串行数据的外部设备。某些数字式控制器采用单片微机作为主要部件。过程输入通道过程输入通道包括模拟量输入通道和开关量输入通道。模拟量输入通道用于连接模拟量输入信号，开关量输入通道用于连接开关量输入信号。模拟量输入通道将多个模拟量输入信号分别转换为CPU所接受的数字量。包括多路模拟开关、采样／保持器和A／D转换器，如果控制器输入的是低电平信号，还需要信号放大电路，将信号放大到A／D转换器所需要的信号电平。多路模拟开关将