石油化工自动化及仪表教学全套课件第2版课件 第12章 数字控制器.ppt

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1、12章数字控制器8/26/20211本章介绍两类常用的数字控制器：可编程调节器、可编程逻辑控制器（PLC）。可编程调节器是一种数字控制仪表，通常一台仪表控制一个或几个回路。近些年曾广泛使用的有KMM、SLPC、PMK、Micro760/761等，这些调节器均控制一个回路，因此习惯上又称它们为单回路调节器。12.1可编程调节器8/26/2021212.1.1可编程调节器的特点可编程调节器与模拟式控制器相比具有如下优点：1.实现了仪表和计算机一体化2.具有丰富的运算、控制功能3.通用性强、使用方便4.具有通信功能，便于系统扩展形成中、大规模的多级、分散型综合控制系统。5.可靠性高，维护方便8/

2、26/2021312.1.2可编程调节器的硬件基本构成可编程调节器类型有多种，总体结构包括主机电路过程输入通道、过程输出通道、人机联系部件以及通信部件等部分。可编程调节器的硬件电路结构如图所示。8/26/2021412.1.3可编程调节器基本工作流程过程输入通道通过模／数转换器（A／D）和输入缓冲器将模拟量和开关量转换成计算机能识别的数字信号，经输入接口送入主机。主机在程序控制下对输入数据进行运算处理，运算结果经输出接口送至过程输出通道。一路由数／模转换器（D／A）将数字信号转换成直流模拟电压，作为模拟量输出信号；另一路经由锁存器直接输出开关量信号。8/26/2021512.1.3可编程调

3、节器基本工作流程人机接口部件用来对系统进行监视、操作，人机联系部件中的键盘、按钮用以输入必要的变量和命令，切换运行状态，以及改变输出值；显示器则用来显示过程变量、给定值、输出值、整定变量和故障标志等。通信部件实现调节器与其他数字仪表或装置的数据交流，既可输出各种数据，也可接受来自操作站或上位计算机的操作命令和控制变量。8/26/20216可编程调节器的软件系统——分为系统程序和用户程序两大部分。系统初始化键盘、显示管理中断管理自诊断处理运行状态控制监控程序中断处理程序键处理定时处理输入处理和运算控制通信处理掉电处理（a）监控程序（b）中断处理程序系统程序的组成8/26/20217用户程序用

4、户程序的作用是“连接”系统程序中各功能模块，使其完成预定的控制任务。编制程序实际上是完成功能模块的连接，即组态工作。编程采用POL语言，它是为了便于定义和解决某些问题而设计的专用程序语言。只要提出问题、输入数据、指明数据处理和运算控制的方式、规定输出形式，就能得到所需的结果。POL语言专用性强、操作方便、程序设计简单、容易掌握和调试。这类语言大致上分为空栏式语言和组态式语言两种，组态式语言又有表格式和助记符式之分。8/26/20218基本控制算法1、理想PID控制算法离散PID控制算法可分为三类：位置算法、增量算法、速度算法。1）位置算法—积分系数；—微分系数；8/26/202192）增量

5、算法PID控制增量算法为相邻两次采样时刻所计算的位置值之差，即3）速度算法PID控制速度算法是增量算式除以采样周期T，即8/26/2021102、积分算法的改进积分分离法它的基本思想是：当偏差大于某个规定的门限值时，取消积分作用，从而使不至于过大；只有当偏差较小时，才引入积分作用，以消除余差。积分分离PID算法可以表示为：8/26/2021113、微分算法的改进1）微分先行微分先行是只对被控变量进行微分作用，而不对设定值进行微分作用。微分先行的PID位置算式为：微分先行的PID增量算式为：8/26/202112不完全微分PID位置算式为：2）不完全微分微分环节具有超前调节作用，常用来改善被

6、控系统的动态性能，但微分作用对信号的高频噪声很敏感，实际使用时通常需要加上惯性环节。8/26/20211312.2可编程序控制器可编程序控制器（ProgrammableLogicController，PLC）是一种数字运算操作的电子系统，是专为在工业环境应用而设计的。早期的可编程控制器主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围。因此，今天这种装置也称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（PersonalComputer）的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC。8/26/202114PLC是以微处理

7、器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种通用的工业自动控制装置；具有体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用、维护方便等一系列的优点，特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣工业环境的能力，使其广泛应用于各种工业领域。PLC具有如下特点。1）可靠性高、抗干扰能力强2）功能完善，通用灵活3）编程简单、使用方便4）体积小、维护方便8/26/202115可编程控制器的基本组成PLC的主机由微处理器、存储器、输