第四章過程控制儀表

1、第四章過程控制儀表本章提要1. 過程控制儀表概述2. DDZ-川型調(diào)節(jié)器3. 執(zhí)行器4. 可編程控制器授課內(nèi)容第一節(jié)概述過程控制儀表-是實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化的重要工具，它被廣泛地應(yīng) 用于石油、化工等各工業(yè)部門。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，過程檢測(cè)儀表將被控 變量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)或氣壓信號(hào)后，除了送至顯示儀表進(jìn)行指示和記錄外， 還需送到控制儀表進(jìn)行自動(dòng)控制，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化，使被控變 量達(dá)到預(yù)期的要求。? 過程控制儀表包括調(diào)節(jié)器（也叫控制器）、執(zhí)行器、操作器，以及可編程調(diào)節(jié)器 等各種新型控制儀表及裝置。? 過程控制儀表的分類：按能源形式分類：液動(dòng)控制儀表、氣動(dòng)控制儀表和電動(dòng)控制儀表。按結(jié)構(gòu)形式分類：

2、基地式控制儀表、單元組合式控制儀表、組件組裝式控 制儀表、集散控制裝置等。基地式控制儀表以指示、記錄儀表為主體，附加某些控制機(jī)構(gòu)而組成。 基地式控制儀表特點(diǎn)：一般結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜.它不僅能對(duì)某些工藝變 量進(jìn)行指示或記錄，而已還具有控制功能，因此它比較適用于單變量的就地控 制系統(tǒng)。目前常使用的XCT系列動(dòng)圈式控制儀表和 TA系列簡(jiǎn)易式調(diào)節(jié)器即屬此類儀 表。單元組合式控制儀表將整套儀表劃分成能獨(dú)立實(shí)現(xiàn)一定功能的若干單 元，各單元之間采用統(tǒng)一信號(hào)進(jìn)行聯(lián)系。使用時(shí)可根據(jù)控制系統(tǒng)的需要，對(duì)各 單元進(jìn)行選擇和組合，從而構(gòu)成多種多樣的、復(fù)雜程度各異的自動(dòng)檢測(cè)和控制 系統(tǒng)。特點(diǎn)：使用靈活，通用性強(qiáng)，同時(shí)

3、，使用、維護(hù)更作也很方便。它適用 于各種企業(yè)的自動(dòng)控制。廣泛使用的單元組合式控制儀表有電動(dòng)單元組合儀表（DDZ型）和氣動(dòng)單元組合儀表（QD2型）。組件組裝式控制儀表是一種功能分離、結(jié)構(gòu)組件化的成套儀表（或裝置）。 它以模擬器件為主，兼用模擬技術(shù)和數(shù)字技術(shù)。整套儀表（或裝置）在結(jié)構(gòu)上由控制柜和操作臺(tái)組成，控制柜內(nèi)安裝的是具有各種功能的組件板，采用高密度 安裝，結(jié)構(gòu)緊湊。這種控制儀表 （或裝置）特別適用于要求組成各種復(fù)雜控制和 集中顯示操作的大、中型企業(yè)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。其中國(guó)產(chǎn)的TF型、MZ-川型以及SPEC200等組裝儀表即屬此類控制儀表。 按信號(hào)形式分類：模擬控制儀表和數(shù)字控制儀表兩大類。其中

4、DDZ型儀表和QDZ型儀表都屬于模擬控制儀表；SLPC可編程調(diào)節(jié)器、KMM可編程調(diào)節(jié) 器、PMK可編程調(diào)節(jié)器等都屬于數(shù)字控制儀表。? 過程控制儀表的發(fā)展：過程控制儀表的主體是氣動(dòng)控制儀表和電動(dòng)控制儀表，它們的發(fā)生和發(fā)展分別 經(jīng)歷了基地式、單元組合式（I型、n型、川型）、組裝式及數(shù)字智能式等幾個(gè)階段。 ? 過程控制儀表的信號(hào)制與傳輸方式：為方便有效地把自動(dòng)化系統(tǒng)中各類現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制室內(nèi)的儀表和裝置連接起 來，構(gòu)成各種各樣的控制系統(tǒng)，儀表之間應(yīng)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行聯(lián)絡(luò)和合適的傳 輸。? 調(diào)節(jié)器（控制器）分類：按能源形式可分電動(dòng)、氣動(dòng)等按信號(hào)類型可以分為模擬式和數(shù)字式兩大類按結(jié)構(gòu)形式可分為基地式、單

5、元組合式、組裝式以及集散控制系統(tǒng)。第二節(jié) DDZ-皿型調(diào)節(jié)器（模擬式控制器）1.有關(guān)dzz-m型電動(dòng)單元調(diào)節(jié)器的概述? 控制器（調(diào)節(jié)器）-是控制系統(tǒng)的核心，它在閉環(huán)控制系統(tǒng)中根據(jù)設(shè)定目標(biāo) 和檢測(cè)信息作出比較、判斷和決策命令，控制執(zhí)行器的動(dòng)作?？刂破魇褂檬欠?得當(dāng)，直接影響控制質(zhì)量。? 控制器特性-是指控制器的輸出與輸入之間的關(guān)系。分析控制器的特性，也 就是分析控制器的輸出信號(hào) u（t）隨輸入情號(hào)e（t）變化的規(guī)律，即控制器的控制規(guī) 律。? 控制器的基本控制規(guī)律有比例、積分和微分等幾種。工業(yè)上所用的控制規(guī)律是 這些基本規(guī)律之間的不同組合。?DDZ m型電動(dòng)單元調(diào)節(jié)器-是模擬式控制器個(gè)較為常見的一

6、種，它以來自變送器或轉(zhuǎn)換器的15V直流測(cè)量信號(hào)作為輸入信號(hào)， 與15V直流設(shè)定值早 相比較得到偏差信號(hào)， 然后對(duì)此信號(hào)進(jìn)行 PID運(yùn)算后，輸出I5V或420mA 直流控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝變量的控制。? m型調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)：采用高增益、高阻抗線性集成電路組件，提高了儀表精度、穩(wěn)定性相可靠 性，降低了功耗。采用集成電路擴(kuò)展了功能，在基型調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上可增加各種功能。如非 線性調(diào)節(jié)器可以解決嚴(yán)重非線性過程的自動(dòng)控制問題，前饋調(diào)節(jié)器可以解 決大擾動(dòng)及大滯后過程的控制， 還可以根據(jù)需要在調(diào)節(jié)器上附加一些單元， 女口偏差報(bào)警、輸出雙向限幅及其他功能的電路。整套儀表可以構(gòu)成安全火花型防爆系統(tǒng).而且增加了安全

7、單元一一安全柵，實(shí)現(xiàn)控制室與危險(xiǎn)場(chǎng)所之間的能量限制和隔離。有軟、硬兩種手動(dòng)操作方式，軟手動(dòng)與自動(dòng)之間相互切換具有雙向無平衡 無憂動(dòng)特性，提高了調(diào)節(jié)器的操作性能。這是因?yàn)樵谧詣?dòng)與軟手動(dòng)之間有 保持狀態(tài)，此時(shí)調(diào)節(jié)器輸出可長(zhǎng)期保持不變，所以即使有偏差存在，也能 實(shí)現(xiàn)無擾動(dòng)切換。所謂無擾動(dòng)切換，是指調(diào)節(jié)器在不同操作方式切換瞬間 保持輸出值不變，這樣調(diào)節(jié)閥的開度也將保持不變，不會(huì)內(nèi)于調(diào)節(jié)器不同 操作方式的切換引起被控變量發(fā)生變化，即不會(huì)產(chǎn)生干擾。采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)制， 現(xiàn)場(chǎng)傳輸信號(hào)為420mA直流電流，控制室聯(lián)絡(luò)信號(hào)為15V直流電壓，信號(hào)電流和電壓的轉(zhuǎn)換電阻為 250 Qo m型調(diào)節(jié)器中的基型調(diào)節(jié)器類型：全刻度指示調(diào)節(jié)器、偏差指示調(diào)節(jié)器 基型全刻度指示調(diào)節(jié)器的原理方框圖：帝制單元戟手撞基型全刻度指示調(diào)節(jié)器的原理線路圖:調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)組成：控制單元、指示單元控制單元：輸入電路（偏差差動(dòng)和電平移動(dòng)電路）、PID運(yùn)算電路（由PD與 PI運(yùn)算電路串聯(lián)）、輸出電路（電壓、電流轉(zhuǎn)換電路）以及硬、軟手操電路； 指示單元：測(cè)量信號(hào)指示電路、設(shè)定信號(hào)指示電路、內(nèi)設(shè)定電路。調(diào)節(jié)器的信號(hào)：輸入信號(hào)、內(nèi)