过程控制系统与仪表第3章上.ppt

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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、基地式仪表将检测、控制、显示功能设计在一个整

2、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-Ⅱ电动仪表DDZ-Ⅱ气动仪表DDZ－Ⅲ电动调节器DDZ-S单回路调节器DDZ-S单回路调节器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）YS100单回路调节器YS80单回路调节器CENTUM-XL综合控制系统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控制规律有断续控制和连续控制两类：一、断续控制——控制器

4、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。～2

5、20V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

6、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：

7、自力式液位比例控制系统：比例控制过程∆Q2htep∆Q1tttt原来系统处于平衡，进水量与出水量相等，此时进水阀有一开度。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。比例控制的特点控制及时、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y=KPe即调节作用是以偏差存在为前提条件，不可能做到无静差调节。在实际的比例控制器中，习惯上使用比例度P来表示比例控制作用的强弱。所谓比例度就是指控制器输入偏差的相

8、对变化值与