《数字调节器》PPT课件

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1、第五章数字式调节器第一节概述数字式控制仪表与装置,是计算机技术﹑通讯技术﹑显示技术与控制技术各自不断发展与相互结合而产生的.其基本功能是对生产过程实行直接数字控制.一﹑数字调节器的硬件构成生产过程的含义可大可小,生产过程可以只有一个,也可有若干个,即使只有一个生产过程,其中的被控参数也可能不止一个.最简单情况下,由数字式调节器构成的生产过程直接数字控制系统框图如下所示.采样器A/DCPUD/A保持器执行器对象检测变送器上图中虚线框表示数字式调节器.直接数字控制系统的组成图由主机电路、过程输入通道、过程输出通道、人机

2、接口电路以及通信接口电路等部分组成人／机联系部件人／机联系部件一般置于控制器的正面和侧面。正面板的布置类似于模拟式控制器，有测量值和给定值显示器、输出电流显示器、运行状态（自动／串级／手动）切换按钮、给定值增／减按钮和手动操作按钮等，还有一些状态显示灯。侧面板有设置和指示各种参数的键盘、显示器。显示器常使用固体器件显示器，如发光二极管、荧光管和液晶显示器等。在有些控制器中附带后备手操器。通信接口电路通信接口将欲发送的数据转换成标准通信格式的数字信号，经发送电路送至通信线路（数据通道）上；同时通过接收电路接收来自通信

3、线路的数字信号，将其转换成能被微处理器接受的数据。包括通信接口芯片和发送、接收电路等。通信接口有并行和串行两种，分别用来进行并行传送和串行传送数据。信号特点（1）计算机控制系统的采样过程y(t)t采样器y(t)y*(t)y*(t)2T4Ttτ原始过程信号信号通过采样器采样后的信号过程信号采样过程示意图信号特点（2）信号的保持目的：是将离散采样信号恢复为被控对象能够感知的连续模拟信号方法：采用保持器，由现在或过去时刻的采样值,用某种函数去逼近2个采样时刻间的原信号常用的保持器：零阶、一阶及高阶信号特点（3）零阶保持器

4、恢复信号的示意图6T4T2Tty采样信号y(kT)原信号y(t)恢复信号yh(t)零阶保持器算式yh(kT+t)=y(kT)0≤t＜T,k=0,±1,±2,…由于它只是简单地外推，故只有当T足够小时，零阶保持器才能较好地恢复原信号。二、数字调节器的硬件构成1、监控管理程序2、应用程序监控程序监控程序使控制器各硬件电路能正常工作并实现所规定的功能，同时完成各组成部分之间的管理。其主要完成的任务有：·系统初始化·中断管理·自诊断处理·键处理·定时处理·通信处理·掉电处理·运行状态控制应用程序用户程序是用户根据控制系统要

5、求，在系统程序中选择所需要的功能模块，并将它们按一定的规则连接起来，其作用是使控制器完成预定的控制与运算功能。使用者编制程序实际上是完成功能模块的连接，也即组态工作。“连接”系统中各功能模块，使其完成预定的控制任务。软件部分计算机控制系统硬件部分控制计算机主机、外设、系统总线生产过程输入输出通道人—机联系设备、通信设备现场仪表（变送器、执行器等）操作系统汇编或高级语言、过程控制语言通信网络软件、诊断程序等系统软件应用软件过程输入/输出程序、过程控制程序人机接口程序、打印显示程序各种公共子程序历史数据库、实时数据库计

6、算机控制系统的组成示意图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。第二节模拟量输入/输出通道一、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。多路模拟开关将多个模拟量输入信号分别连接到采样／保持器。它一般采用固态模拟开关，其速度可达105点／s。采样／保持器具有暂时存储模拟输入信

7、号的作用。它在某一特定的时刻采入一个模拟信号值，并把该值保持一段时间，以供A／D转换器转换。A／D转换器的作用是将模拟信号转换为相应的数字量。常用的A／D转换器有逐位比较型、双积分型和V／F转换型等几种。模拟量输入通道逐位比较型A／D转换器的转换速度最快，一般在104次／s以上，缺点是抗干扰能力差。其余两种A／D转换器的转换速度较慢，通常在100次／s以下，但它们的抗干扰能力较强。A／D转换器的位数有8位、10位、12位（二进制代码）位、位（二／十进制代码）开关量输入通道将多个开关输入信号转换成能被计算机识别的数字

8、信号。开关量指的是在控制系统中电接点的通与断，或者逻辑电平为“1”与“0”这类两种状态的信号。这些开关量信号通过输入缓冲电路或者直接输入接口至主机电路。为了抑制来自现场的干扰，开关量输入通道常采用光电耦合器件作为输入电路进行隔离传输，使通道的输入与输出在电气上互相隔离，彼此间无公共连接点，因而具有抗共模干扰的能力。过程输出通道包括模拟量输出通道和开关量输出通