過程控制第2章3

1、過程控制工程過程控制工程第二章第二章 過程建模和過程檢測控制儀表過程建模和過程檢測控制儀表第一節(jié)第一節(jié) 過程建模過程建模第二節(jié)過程變量檢測及變送第二節(jié)過程變量檢測及變送第三節(jié)過程控制儀表第三節(jié)過程控制儀表第四節(jié)其他數(shù)字式過程控制裝置第四節(jié)其他數(shù)字式過程控制裝置第三節(jié)第三節(jié) 過程控制儀表過程控制儀表一、概述一、概述 1）過程控制儀表的組成：調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、操作器等各種新型控制儀表及裝置22）過程控制儀表的分類： 按結(jié)構(gòu)形式不同分為，基地式儀表、單元組合式儀表（包括氣動單元組合儀表和電動單元組合儀表）、組裝式儀表和集散控制裝置；2氣動單元組合儀表，簡稱QDZ儀表，由于其結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、價格便宜

2、、性能穩(wěn)定，而具體有本質(zhì)安全防爆等特點，所以特別適用于石油、化工等易燃易爆等場合。電動單元組合儀表：簡稱DDZ儀表，其信號傳輸、放大、變換、處理比QDZ儀表方便，又便于運傳，易于與計算機聯(lián)用，所以在過程控制工程中應(yīng)用很廣。 按信號類型不同分為，模擬式儀表、數(shù)字式儀表2二、二、DDZ-型調(diào)節(jié)器型調(diào)節(jié)器1、DDZ-型調(diào)節(jié)器的工作原理型調(diào)節(jié)器的工作原理DDZ-型調(diào)節(jié)器有兩個基本品種：型調(diào)節(jié)器有兩個基本品種：全刻度指示調(diào)節(jié)器和偏差指示調(diào)節(jié)器2全刻度指示調(diào)節(jié)器工作原理圖全刻度指示調(diào)節(jié)器工作原理圖 22、DDZ- 型調(diào)節(jié)器的組成：控制單元和指示單元型調(diào)節(jié)器的組成：控制單元和指示單元DDZ-型調(diào)節(jié)器的框圖

3、21)、輸入電路 3、DDZ-型調(diào)節(jié)器各組成部分的作用原理型調(diào)節(jié)器各組成部分的作用原理2222)、比例微分電路 223)、比例積分電路 224)、DDZ-型調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù) 225)、輸出電路 26)、手動操作電路 2227)、指示電路 22三、運算器（運算單元）三、運算器（運算單元）運算單元是構(gòu)成儀表復(fù)雜過程控制系統(tǒng)時的不運算單元是構(gòu)成儀表復(fù)雜過程控制系統(tǒng)時的不可缺少的重要單元?？扇鄙俚闹匾獑卧?。加減器和乘除器的工作原理21)、加減器222)、乘除器 22 四、可編程調(diào)節(jié)器四、可編程調(diào)節(jié)器 （可編程調(diào)節(jié)器是一種新型的數(shù)字式控制儀表；其現(xiàn)有產(chǎn)品：DK系列的KMM調(diào)節(jié)器、YS-80系列的SLPC調(diào)

4、節(jié)器、FC 系列的PMK調(diào)節(jié)器和VI 系列的VI87MA-E調(diào)節(jié)器。2概述概述1. KMM可編程調(diào)節(jié)器的主要特點可編程調(diào)節(jié)器的主要特點1) 兼容性好兼容性好2) 運算、控制功能豐富運算、控制功能豐富3) 安全、可靠性高安全、可靠性高4) 通用性強、使用維護方便通用性強、使用維護方便5)系統(tǒng)設(shè)計簡單系統(tǒng)設(shè)計簡單22、KMM可編程調(diào)節(jié)器的主要性能指標(biāo)可編程調(diào)節(jié)器的主要性能指標(biāo) 1、模擬量輸入、模擬量輸入 DC15V，5點2、模擬量輸出、模擬量輸出 DC15V，3點；DC420mA，1點3、數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸入 可編程，4個、外部聯(lián)鎖，1點 （只有調(diào)節(jié)器有此信號 OFF時為聯(lián)鎖）4、數(shù)字量輸出、數(shù)

5、字量輸出 可編程，3點；準(zhǔn)備狀態(tài)輸出，1點5、運算周期：、運算周期：10050ms26、運算式、運算式 （模塊）種類 45種7、可編程模塊、可編程模塊 30個8、自診斷功能、自診斷功能 可對ROM、RAM、掃描周期、 A/D轉(zhuǎn)換、D/A裝話進行診斷等9、保護功能、保護功能 若自診斷中發(fā)生故障，可自動切換到 緊急手動狀態(tài)（后備手動操作器開始工作）10、電源、電源 11、環(huán)境溫度、濕度、環(huán)境溫度、濕度 050oC,10%90%RH （相對濕度）+15%-10%22、KMM可編程調(diào)節(jié)器的體系結(jié)構(gòu)可編程調(diào)節(jié)器的體系結(jié)構(gòu)1）、）、KMM可編程調(diào)節(jié)器的硬件系統(tǒng)可編程調(diào)節(jié)器的硬件系統(tǒng)KMM可編程調(diào)節(jié)器的總體

6、結(jié)構(gòu) 2KMM可編程調(diào)節(jié)器的硬件組合：可編程調(diào)節(jié)器的硬件組合：A）中央處理機（）中央處理機（CPU） 是是KMM調(diào)節(jié)器的核心。調(diào)節(jié)器的核心。B）系統(tǒng)）系統(tǒng)ROM 用于存放系統(tǒng)管理程序用于存放系統(tǒng)管理程序C）用戶）用戶ROM 一般均用可擦除的一般均用可擦除的EPROM，用于存儲用戶程序，用于存儲用戶程序D）RAM 用來存放用來存放KMM調(diào)節(jié)器運行過程中可以修改的參數(shù)調(diào)節(jié)器運行過程中可以修改的參數(shù)E）A/D、D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 KMM調(diào)節(jié)器配置了調(diào)節(jié)器配置了A/D、D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換F）監(jiān)視定時器）監(jiān)視定時器WDT 是用來監(jiān)視是用來監(jiān)視KMM調(diào)節(jié)器的運行狀態(tài)調(diào)節(jié)器的運行狀態(tài)2A）操作顯示板）操作顯示板2）

7、、）、KMM調(diào)節(jié)器的人機接口裝置調(diào)節(jié)器的人機接口裝置2B）數(shù)據(jù)設(shè)定器）數(shù)據(jù)設(shè)定器 2C）輔助開關(guān)）輔助開關(guān) 共有六個組成，用于指示變更、共有六個組成，用于指示變更、 數(shù)據(jù)設(shè)定、正反作用操作等數(shù)據(jù)設(shè)定、正反作用操作等D）KMM調(diào)節(jié)器的接線端子調(diào)節(jié)器的接線端子 221）硬件系統(tǒng)：系統(tǒng)程序、應(yīng)用程序）硬件系統(tǒng)：系統(tǒng)程序、應(yīng)用程序（1）系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序的組成系統(tǒng)程序的組成A、基本程序：是反映控制類型、運算周期、通信功能、基本程序：是反映控制類型、運算周期、通信功能、 報警功能等一系列的子程序報警功能等一系列的子程序B、輸入處理程序：是實現(xiàn)折線近似、溫度和壓力補償、輸入處理程序：是實現(xiàn)折線近似、溫度和壓

8、力補償、 開方以及數(shù)字濾五種處理功能的子程序開方以及數(shù)字濾五種處理功能的子程序C、運算式程序：是系統(tǒng)程序的核心、運算式程序：是系統(tǒng)程序的核心D、自診斷程序：是實現(xiàn)自診斷功能的子程序、自診斷程序：是實現(xiàn)自診斷功能的子程序2（1）應(yīng)用程序 應(yīng)用程序又稱為控制數(shù)據(jù)，是指用戶根應(yīng)用程序又稱為控制數(shù)據(jù)，是指用戶根據(jù)實際需要自己編制的程序，用來調(diào)用據(jù)實際需要自己編制的程序，用來調(diào)用系統(tǒng)程序中的某些子程序，并按要求將系統(tǒng)程序中的某些子程序，并按要求將它們連接起來，以實現(xiàn)調(diào)節(jié)器的運算和它們連接起來，以實現(xiàn)調(diào)節(jié)器的運算和控制等功能?？刂频裙δ堋?A、基本數(shù)據(jù)、基本數(shù)據(jù)F001：以指定調(diào)節(jié)器類型、運算周期、是否與

9、上位機連接等：以指定調(diào)節(jié)器類型、運算周期、是否與上位機連接等B、輸入處理數(shù)據(jù)、輸入處理數(shù)據(jù)F002：以指定輸入處理的種類：以指定輸入處理的種類C、PID運算數(shù)據(jù)運算數(shù)據(jù)F003：以指定：以指定PID運算的類型，控制參數(shù)運算的類型，控制參數(shù)D、折線數(shù)據(jù)、折線數(shù)據(jù)F004：決定折線表形式：決定折線表形式E、可變參數(shù)、可變參數(shù)F005：決定運算處理中所使用的系數(shù)、常數(shù)等：決定運算處理中所使用的系數(shù)、常數(shù)等F、運算單元、運算單元F101-F103：指定運算種類、運算單元的連接方式等：指定運算種類、運算單元的連接方式等G、輸出處理數(shù)據(jù)、輸出處理數(shù)據(jù)F006：指定輸出的信號：指定輸出的信號應(yīng)用程序包括七類

10、控制數(shù)據(jù)：23、KMM可編程調(diào)節(jié)器的主要功能可編程調(diào)節(jié)器的主要功能（1）輸入處理功能 2依靠依靠45種運算式，種運算式，30個運算式和個運算式和118中內(nèi)部信號巧妙組合連中內(nèi)部信號巧妙組合連接來實現(xiàn)。運算式實質(zhì)上是將各種控制規(guī)律和運算功能預(yù)接來實現(xiàn)。運算式實質(zhì)上是將各種控制規(guī)律和運算功能預(yù)先存儲在系統(tǒng)先存儲在系統(tǒng)ROM中的可調(diào)用的子程序。中的可調(diào)用的子程序。（1）運算處理功能： 輸入與輸出的函數(shù)關(guān)系：輸入與輸出的函數(shù)關(guān)系： 運算單元：是系統(tǒng)運算單元：是系統(tǒng)ROM中專門用以存放運算式的存儲空間中專門用以存放運算式的存儲空間內(nèi)部信號：運算單元軟端子之間的聯(lián)系信號。內(nèi)部信號：運算單元軟端子之間的聯(lián)系

11、信號。2KMM調(diào)節(jié)器的兩個調(diào)節(jié)器的兩個PID運算模塊：運算模塊：PID1和和PID2 23）、輸出處理功能）、輸出處理功能輸出處理功能用來完成控制信號的轉(zhuǎn)換工作，即把經(jīng)過運算輸出處理功能用來完成控制信號的轉(zhuǎn)換工作，即把經(jīng)過運算處理的數(shù)字信號變換成連續(xù)的處理的數(shù)字信號變換成連續(xù)的DC15V或或 DC420m A輸出。輸出。4）、控制類型與無擾動切換功能（自動平衡功能）、控制類型與無擾動切換功能（自動平衡功能）控制類型根據(jù)使用控制類型根據(jù)使用PID運算式的個數(shù)以及不同的給定方式分運算式的個數(shù)以及不同的給定方式分為四種控制類型：為四種控制類型：（1）0型控制型控制（2）1型控制型控制（3）2型控制型

12、控制（3）3型控制型控制25）自診斷功能）自診斷功能（1）自診斷）自診斷A類：輸入異常、運算溢出、運算過載類：輸入異常、運算溢出、運算過載（2）自診斷）自診斷B類：只讀存儲器類：只讀存儲器ROM異常、隨即存儲器異常、隨即存儲器 RAM異常、異常、 采樣時間故障、采樣時間故障、A/D轉(zhuǎn)換異常、輸出異轉(zhuǎn)換異常、輸出異常、常、CPU異常異常自診斷故障根據(jù)其輕重程度的分類自診斷故障根據(jù)其輕重程度的分類26）通信功能）通信功能（1）通信類型：）通信類型：0型、型、1型、型、2型型（2）上位機控制：計算機方式、請求方式）上位機控制：計算機方式、請求方式KMM調(diào)節(jié)器的通信功能是指調(diào)節(jié)器與上位機進行信息交換的

13、地方調(diào)節(jié)器的通信功能是指調(diào)節(jié)器與上位機進行信息交換的地方24、KMM可編程調(diào)節(jié)器的軟件設(shè)計可編程調(diào)節(jié)器的軟件設(shè)計系統(tǒng)組態(tài)圖的設(shè)計和控制數(shù)據(jù)表填寫的相關(guān)問題：系統(tǒng)組態(tài)圖的設(shè)計和控制數(shù)據(jù)表填寫的相關(guān)問題： （1）、）、系統(tǒng)組態(tài)圖的設(shè)計：是指用戶根據(jù)不同的生產(chǎn)工藝對檢測與控制的要求，或更具根據(jù)過程控制系統(tǒng)流程圖的功能要求，選用KMM調(diào)節(jié)器45種運算式中最多30個運算式進行組合軟連接，以實現(xiàn)所設(shè)計的過程控制系統(tǒng)與邏輯安全保護等控制功能。2設(shè)計時的具體規(guī)定：設(shè)計時的具體規(guī)定：A)、運算模塊有四個輸入端，但在選用不同的運算模式時，其輸入端的個數(shù)是不同的B)、每一個運算式只有一個輸出端C)、在構(gòu)成各種過程控

14、制系統(tǒng)時，PID1和PID2與手動操作MAN運算式是不可缺少的D)、在每一個KMM可編程調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)中，最多可使用20個百分型的可變參數(shù)，5個時間型可變參數(shù)，固定參數(shù)個數(shù)不限E)、任何可變參數(shù)或固定參數(shù)不得與每個運算式的輸入端H1連接F)、在一臺KMM調(diào)節(jié)器的組態(tài)，使用的某些運算式在書目上有限制2 （2）、）、編寫用戶程序編寫程序中填寫七張表格的有關(guān)項目填寫的方法：編寫程序中填寫七張表格的有關(guān)項目填寫的方法：A)、基本數(shù)據(jù)表 看下頁圖22B)、輸入處理數(shù)據(jù)表圖輸入處理數(shù)據(jù)表圖 22C)、輸出處理數(shù)據(jù)表、輸出處理數(shù)據(jù)表 22五、執(zhí)行器五、執(zhí)行器執(zhí)行器由執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)兩部分組成，在執(zhí)行器由執(zhí)行

15、機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)兩部分組成，在一個過程控制系統(tǒng)中，它接受調(diào)節(jié)器輸出的控一個過程控制系統(tǒng)中，它接受調(diào)節(jié)器輸出的控制信號、并轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移，來改變制信號、并轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移，來改變閥芯與閥座間的流通載面積以控制流入或流出閥芯與閥座間的流通載面積以控制流入或流出被控過程的流體介質(zhì)的流量，從而實現(xiàn)對過程被控過程的流體介質(zhì)的流量，從而實現(xiàn)對過程參數(shù)的控制。參數(shù)的控制。1、概述、概述22、電動執(zhí)行機構(gòu)、電動執(zhí)行機構(gòu)電動執(zhí)行器的特點：動作迅速、其信號便于遠(yuǎn)電動執(zhí)行器的特點：動作迅速、其信號便于遠(yuǎn)傳、并便于與計算機配合使用，但是不適合傳、并便于與計算機配合使用，但是不適合與易燃易爆等生產(chǎn)場合與易燃

16、易爆等生產(chǎn)場合 根據(jù)使用能源的不同，執(zhí)行器可分為氣動執(zhí)行器、根據(jù)使用能源的不同，執(zhí)行器可分為氣動執(zhí)行器、 電動執(zhí)行器、液動執(zhí)行器電動執(zhí)行器、液動執(zhí)行器2電動執(zhí)行器有直行程和角行程兩類電動執(zhí)行器有直行程和角行程兩類電動執(zhí)行器的框圖電動執(zhí)行器的框圖 3、氣動執(zhí)行機構(gòu)、氣動執(zhí)行機構(gòu)氣動執(zhí)行器的特點：結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、性氣動執(zhí)行器的特點：結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、性能穩(wěn)定、維修方便、價格便宜、適用于防火能穩(wěn)定、維修方便、價格便宜、適用于防火防爆場合。防爆場合。22氣動執(zhí)行機構(gòu)有薄膜式和活塞式兩種氣動執(zhí)行機構(gòu)有薄膜式和活塞式兩種氣動執(zhí)行器氣動執(zhí)行器 4、氣動調(diào)節(jié)機構(gòu)（閥）、氣動調(diào)節(jié)機構(gòu)（閥）調(diào)節(jié)機構(gòu)直接與流

17、體介質(zhì)接觸，因此其結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)機構(gòu)直接與流體介質(zhì)接觸，因此其結(jié)構(gòu)、材料和性能將直接影響過程控制系統(tǒng)的可靠材料和性能將直接影響過程控制系統(tǒng)的可靠性、安全性和系統(tǒng)的控制質(zhì)量。性、安全性和系統(tǒng)的控制質(zhì)量。25、氣動執(zhí)行器（調(diào)節(jié)閥）的使用、氣動執(zhí)行器（調(diào)節(jié)閥）的使用在工程中必須要根據(jù)被控介質(zhì)的特點和工藝要求等來合理使在工程中必須要根據(jù)被控介質(zhì)的特點和工藝要求等來合理使用，請注意以下幾點：用，請注意以下幾點：21）執(zhí)行器的公稱直徑Dg和閥座直徑dg2222）執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)型式 氣開式：氣開式：即當(dāng)氣動執(zhí)行器輸入壓力時，閥開始打開，也就是說有信號壓力時閥開，反之則關(guān)。 氣關(guān)式：氣關(guān)式：有信號壓力時閥關(guān)，

18、無信號壓力時閥開23）執(zhí)行器的流量特性 執(zhí)行器的流量特性：執(zhí)行器的流量特性：指被控介質(zhì)流過閥門的相對流量與閥門的相對開度之間的關(guān)系即 2流量特性有理想流量特性和工作流量特性兩種流量特性有理想流量特性和工作流量特性兩種 (1) 理想流量特性：理想流量特性：就是閥前后壓就是閥前后壓差為一定的情況下得到的流量特性，差為一定的情況下得到的流量特性，分以下四種分以下四種a) 直線流量特性：指調(diào)節(jié)閥的相對流量與相對開度成直線關(guān)系22b) 對數(shù)流量特性：指單位相對行程的變化所引起的相對流量變化與此點相對流量成正比關(guān)系 c) 拋物線流量特性：指單位相對行程的變化所引起的相對流量變化與此點的相對流量的平方根成正比關(guān)系 d) 快開量特性：在小開度流量就已很大，隨著行程的增大，其流量就很快達(dá)到最大2(2