第3章过程控制仪表

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1、第3章控制仪表控制仪表又称控制器或调节器。其作用是把被控变量的测量值和给定值进行比较，得出偏差后，按一定的调节规律进行运算，输出控制信号，以推动执行器动作，对生产过程进行自动调节。控制仪表按工作能源分类有：1、电动仪表以220VAC或24VDC作为工作能源，其输入输出信号均采用0～10mA或4～20mA的标准信号。2、气动仪表以140kPa的气压信号作为工作能源，其输入输出信号均采用20～100kPa的标准气压信号。3、自力式仪表hQ1Q2不需要专门提供工作能源。例：自力式液位调节器控制仪表的发展基本上分为三个阶段：1、基地

2、式仪表将检测、控制、显示功能设计在一个整体内，安装在现场设备上。安装简单、使用方便。但一般通用性差，只适用于小规模、简单控制系统。2、单元式组合仪表单元组合式仪表是将仪表按其功能的不同分成若干单元（例变送单元、给定单元、控制单元、显示单元等），每个单元只完成其中的一种功能。其中的控制单元是接受测量与给定信号，然后根据它们的偏差进行控制运算，运算的结果作为控制信号输出。各个单元之间以统一的标准信号相互联系。DDZ－Ⅲ电动调节器DDZ－Ⅲ组装仪表3、以微处理器为中心的控制仪表（装置）内设微处理器，控制功能丰富，很容易构成各种复杂

3、控制系统。在自动控制系统中广泛应用的有：工业控制计算机（DDS）集散控制装置（DCS）单回路数字控制器（SLPC）可编程数字控制器（PLC）现场总线控制装置（FCS）3.1基本控制规律及特点式中，Δx为偏差；为测量值；为给定值。控制器执行器被控对象变送器图3－1单回路控制系统方框图被控量能否回到给定值上，这不仅仅与被控对象特性有关，而且还与控制器的特性有关。控制器的控制规律——就是控制器的输出信号随输入信号（偏差）变化规律。这个规律常常称为控制器的特性。必须强调指出，在研究控制器特性时，控制器的输入是被控量（测量值）与给定值

4、之差即偏差Δx，而控制器的输出是控制器接受偏差后，相应的输出信号的变化量Δy。1）对控制器而言，习惯上，Δx>0称正偏差；Δx<0称负偏差；2）Δx>0，相应的Δy>0则该控制器称正作用控制器；Δx>0，相应的Δy<0，则控制器称反作用控制器。3.1基本控制规律及特点所谓控制规律是指控制器的输出信号与输入偏差信号之间的关系。控制器的输入信号是变送器送来的测量信号和内部人工设定的或外部输入的设定信号。设定信号和测量信号经比较环节比较后得到偏差信号e，它是设定值信号r与测量信号x之差。y=f(e)e=r–x或e=x-r控制规律有

5、断续控制和连续控制两类：一、断续控制——控制器输出接点信号，如双位控制、三位控制。二、连续控制——控制器输出连续信号，如比例控制、比例积分控制、比例微分控制、比例积分微分控制。3.1.1双位控制双位控制器只有两个输出值，相应的执行机构只有开和关两个极限位置，因此又称开关控制。理想的双位控制器输出y与输入偏差e之间的关系为：e>0（或e<0）时=ymaxyminye<0（或e>0）时理想的双位控制特性ymaxyminey有中间区的双位控制特性ymaxyminey例1：温度双位控制系统：温度低于给定值时，温控器输出高电平，继电器

6、吸合，加热器通电加热；温度高于给定值时，温控器输出低电平，继电器断开，加热器断电。～220V进水出水二位式控制器电路原理框图：测量信号给定信号－＋＋∞U0是一种最简单的调节器，根据被调量偏差符号的正、负，输出只有两个位置，高电平或低电平，可以当一个电子开关用。有中间区的双位控制效果：被控温度在T0上下振荡，无法稳定。理想双位控制效果：tyTT0ttyTT0t三位控制：控制器有三个输出位值，可以控制两个继电器。ymaxymineye2e1测量信号给定1－＋＋∞U01－＋＋∞U02给定2三位控制器电路原理框图：例2：温度三位控制

7、系统温度低于T1时，温控器使继电器1、2都吸合，加热器1、2都通电加热；温度高于T1低于T2时，温控器使继电器1吸合、继电器2断开，只有加热器1通电；温度高于T2时，继电器1、2都断开。J1J2T2T1122220V进水出水温度三位控制效果：温度偏差大时，升温速度快；温度偏差小时，小幅调整。tyTT2T1t要使调节过程平稳准确，必须使用输出值能连续变化的调节器。传递函数为3.1.2比例控制（P）控制器输出y（t）和偏差信号e（t）成比例关系Kp——比例增益＋－Pye被控变量测量值x被控变量给定值xr（1）比例增益比例增益Kp

8、反映比例作用的强弱,Kp越大，比例作用越强，即在一定的输入量X下，控制器输出的变化量越大控制作用越强。反之亦然。2）比例度在模拟控制器中，比例作用的强弱是用Kp的倒数----比例度δ进行刻度的，δ与Kp的关系表示如下δ＝1/Kp×100％但上式中％一般不在比例度盘上划出来。图2比例控制器的