第二章模擬式和數(shù)字式儀表

自動(dòng)化裝置

第二章自動(dòng)化裝置課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)第一章總論第二章模擬式和數(shù)字式儀表第五章集散控制系統(tǒng)第二部分單元組合式儀表及執(zhí)行器第四章可編程邏輯控制器第三章執(zhí)行器第六章現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)第三部分主流自動(dòng)化裝置第四部分不斷發(fā)展中的自動(dòng)化裝置第一章內(nèi)容回顧一、自動(dòng)化裝置的分類與發(fā)展二、過程控制裝置的信號(hào)制和傳輸方式三、調(diào)節(jié)器的相關(guān)參數(shù)與概念四、研究型教學(xué)示范課Ⅰ一、模擬式儀表1、模擬式控制器

2、安全保持器二、數(shù)字式儀表

1、概述2、SLPC調(diào)節(jié)器3、YS170調(diào)節(jié)器模擬式和數(shù)字式儀表2.1.1模擬式控制器模擬控制器(調(diào)節(jié)器)用模擬電路實(shí)現(xiàn)控制功能。

DDZ儀表是電動(dòng)單元組合儀表的簡稱。DDZ是由電(Dian)、單(Dan)、組(Zu)三個(gè)漢字的漢語拼音第一個(gè)大寫字母組成的。這種儀表是我國自行研制成功的一種新型自動(dòng)化儀表。

其發(fā)展經(jīng)歷了Ⅰ型（用電子管為主要放大元件）Ⅱ型（用晶體管為主要放大元件）

Ⅲ型（用集成電路為主要放大元件）模擬式和數(shù)字式儀表2.1.1模擬式控制器DDZ-Ⅲ型儀表的特點(diǎn)①采用統(tǒng)一信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)：4~20mADC和1～5VDC。這種信號(hào)制的主要優(yōu)點(diǎn)是電氣零點(diǎn)不是從零開始，容易識(shí)別斷電、斷線等故障。同樣，因?yàn)樽钚⌒盘?hào)電流不為零，可以使現(xiàn)場變送器實(shí)現(xiàn)兩線制。②廣泛采用集成電路，儀表的電路簡化、精度提高、可靠性提高、維修工作量減少。③可構(gòu)成安全火花型防爆系統(tǒng)，用于危險(xiǎn)現(xiàn)場。

模擬式和數(shù)字式儀表2.1.1模擬式控制器模擬式控制器的作用是對測量信號(hào)與給定值相比較所產(chǎn)生的偏差進(jìn)行PID運(yùn)算，并輸出控制信號(hào)至執(zhí)行器。①偏差顯示②輸出顯示③提供內(nèi)給定信號(hào)及內(nèi)、外給定的選擇④正、反作用的選擇⑤手動(dòng)操作與手動(dòng)/自動(dòng)雙向切換⑥附加功能：抗積分飽和、輸出限幅、輸入報(bào)警、偏差報(bào)警、軟手動(dòng)、抗漂移、停電對策和零啟動(dòng)等。模擬式和數(shù)字式儀表2.1.1模擬式控制器控制器的功能：

提供內(nèi)給定信號(hào)及內(nèi)、外給定的選擇①當(dāng)控制器用于單回路定值控制系統(tǒng)時(shí)，給定信號(hào)常由控制器內(nèi)部提供，故稱作內(nèi)給定信號(hào)。②當(dāng)控制器作為串級(jí)控制系統(tǒng)或者比值控制系統(tǒng)中的副控制器使用時(shí)，其給定信號(hào)來自控制器的外部，稱作外給定信號(hào)，它往往不是一個(gè)恒定值。③控制器接受外給定信號(hào)或者提供內(nèi)給定信號(hào)，是通過內(nèi)、外給定開關(guān)來選擇的。模擬式和數(shù)字式儀表2.1.1模擬式控制器控制器的功能：手動(dòng)操作與手動(dòng)／自動(dòng)雙向切換①通過控制器的手動(dòng)／自動(dòng)雙向切換開關(guān)，可以方便地進(jìn)行手動(dòng)／自動(dòng)切換，而在切換過程中，都希望切換操作不會(huì)給控制系統(tǒng)帶來擾動(dòng)，即必須要求無擾動(dòng)切換。②在手動(dòng)操作時(shí)，通常，控制器都具有自動(dòng)輸出信號(hào)自動(dòng)地跟蹤手動(dòng)輸出信號(hào)的功能，穩(wěn)態(tài)時(shí)兩者相等。這樣，當(dāng)控制器的偏差穩(wěn)定在零時(shí)，由手動(dòng)切換到自動(dòng)，調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)就不會(huì)突變，即可實(shí)現(xiàn)無擾動(dòng)切換。模擬式和數(shù)字式儀表2.1.1模擬式控制器控制器的功能：手動(dòng)操作與手動(dòng)／自動(dòng)雙向切換③在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，則視控制器是否具有手動(dòng)輸出信號(hào)自動(dòng)地跟蹤自動(dòng)輸出信號(hào)的功能，若無此功能，則由自動(dòng)切換到手動(dòng)之前，必須進(jìn)行預(yù)平衡操作，即調(diào)整手動(dòng)輸出信號(hào)使其等于自動(dòng)輸出信號(hào)，然后由自動(dòng)切換到手動(dòng)，方能達(dá)到無擾動(dòng)切換；若有自動(dòng)跟蹤功能，則由自動(dòng)切換到手動(dòng)不必進(jìn)行預(yù)平衡操作，便可實(shí)現(xiàn)無擾動(dòng)切換。無平衡無擾動(dòng)切換的定義：模擬式和數(shù)字式儀表DDZ-Ⅲ型控制器模擬式和數(shù)字式儀表2.1.1模擬式控制器1-雙針垂直指示器2-外給定指示燈3-內(nèi)給定設(shè)定輪4-自動(dòng)—軟手動(dòng)—硬手動(dòng)切換開關(guān)5-硬手動(dòng)操作桿6-輸出指示器7-軟手動(dòng)操作板鍵DDZ-Ⅲ型控制器模擬式和數(shù)字式儀表2.1.1模擬式控制器基型調(diào)節(jié)器盤面布置圖1-流程牌2-雙針指示表3-標(biāo)尺4-外給定指示燈5-內(nèi)給定撥盤6-“手動(dòng)-自動(dòng)”切換開關(guān)7-“硬手動(dòng)”撥桿8-輸出指示表9-“軟手動(dòng)”按鈕DDZ-Ⅲ型控制器的內(nèi)外特性模擬式和數(shù)字式儀表2.1.1模擬式控制器1.正面板2.側(cè)面板3.背面接線端子4.指示電路板5.控制電路板基型調(diào)節(jié)器的構(gòu)成方框圖模擬式和數(shù)字式儀表2.1.1模擬式控制器基型調(diào)節(jié)器的構(gòu)成方框圖模擬式和數(shù)字式儀表2.1.1模擬式控制器基型控制器的工作狀態(tài)四種工作狀態(tài):自動(dòng),軟手動(dòng),硬手動(dòng),保持。①自動(dòng)：對來自變送器的1-5V直流電壓信號(hào)與給定值相比較所產(chǎn)生的偏差進(jìn)行PID運(yùn)算，并輸出4-20mADC的控制信號(hào)去控制執(zhí)行器。②軟手動(dòng)操作：控制器的輸出電流和手動(dòng)操作電壓成積分關(guān)系（可按快或慢兩種速度線性地增加或減小，以對工藝過程進(jìn)行手動(dòng)控制）。③硬手動(dòng)操作：控制器的輸出電流和手動(dòng)操作電壓成比例關(guān)系（即輸出值與硬手動(dòng)操作桿的位置一一對應(yīng)）。④保持：控制器的輸出保持切換前瞬間的數(shù)值。模擬式和數(shù)字式儀表2.1.1模擬式控制器基型控制器的工作狀態(tài)四種工作狀態(tài):自動(dòng),軟手動(dòng),硬手動(dòng),保持。①“自動(dòng)←→軟手動(dòng)”的切換是雙向無平衡無擾動(dòng)切換；②“硬手動(dòng)→軟手動(dòng)”或“硬手動(dòng)→自動(dòng)”的切換是無平衡無擾動(dòng)切換；③“自動(dòng)→硬手動(dòng)”或“軟手動(dòng)→硬手動(dòng)”的切換必須先預(yù)平衡方可達(dá)到無擾動(dòng)切換：使硬手動(dòng)的輸出=自動(dòng)或軟手動(dòng)的輸出。模擬式和數(shù)字式儀表2.1.1模擬式控制器ICE調(diào)節(jié)器是DDZ-Ⅲ型模擬控制器的典型代表。

模擬式和數(shù)字式儀表2.1.1模擬式控制器ICE調(diào)節(jié)器是DDZ-Ⅲ型模擬控制器的典型代表。

1、方框圖

2、輸入電路

3、PD電路

4、PI電路

5、輸出電路

6、手動(dòng)操作電路

7、指示電路

8、傳遞函數(shù)模擬式和數(shù)字式儀表2.1.1模擬式控制器一、安全防爆的基本知識(shí)二、齊納式安全保持器三、隔離式安全保持器模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器本節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容介紹一、基本定義爆炸性混合物、安全火花、本安型防爆系統(tǒng)、非本安型防爆系統(tǒng)二、基本原理1、調(diào)制式直流放大器的工作原理（24V電源經(jīng)過DC/AC/DC變換，向變送器隔離式供電；4~20mA電流經(jīng)過DC/AC/DC變換，向調(diào)節(jié)器隔離式傳遞信號(hào)）2、過流保護(hù)的工作原理模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器一、安全防爆的基本知識(shí)爆炸三要素自燃物質(zhì)助燃物質(zhì)激發(fā)能量自燃物質(zhì)+助燃物質(zhì)=爆炸性混合物模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器

按照最大不傳爆間隙（隔爆型）

自燃溫度

最小引爆電流（本質(zhì)安全型）

三項(xiàng)指標(biāo)對它們進(jìn)行分級(jí)分組：一、安全防爆的基本知識(shí)模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器

一、安全防爆的基本知識(shí)模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器

一、安全防爆的基本知識(shí)含有可燃性氣體或蒸氣火災(zāi)含有可燃性粉塵或纖維含有爆炸性混合物的現(xiàn)場稱為危險(xiǎn)場所我國規(guī)定的三類危險(xiǎn)場所QGH模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器

一、安全防爆的基本知識(shí)Q類危險(xiǎn)場所根據(jù)危險(xiǎn)程度不同可分為三級(jí)正常情況下，能形成爆炸性混合物的現(xiàn)場Q-1正常情況下不能形成，僅在不正常情況下能形成爆炸性混合物的現(xiàn)場Q-2不正常情況下，僅在局部地區(qū)能形成爆炸性混合物的現(xiàn)場Q-3模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器

一、安全防爆的基本知識(shí)我國防爆電氣設(shè)備的分類模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器

一、安全防爆的基本知識(shí)類型——按防爆電器的防爆結(jié)構(gòu)分6類：

防爆安全型(標(biāo)志A)、

隔爆型(標(biāo)志B)、

防爆充油型(標(biāo)志C)、

防爆通風(fēng)(或充氣)型(標(biāo)志F)

防爆安全型火花型(標(biāo)志H)

防爆特殊型(標(biāo)志T)。模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器

一、安全防爆的基本知識(shí)經(jīng)常使用的自動(dòng)化裝置一般都是防爆隔離型和防爆安全型。隔離型——在外殼的內(nèi)部發(fā)生爆炸時(shí)，不引起外部爆炸性混合物爆炸的電氣設(shè)備。安全型——在正常或事故狀態(tài)下產(chǎn)生的火花都不能引起爆炸性混合物爆炸的電氣設(shè)備。正常狀態(tài)——在設(shè)計(jì)規(guī)定條件下正常工作（實(shí)驗(yàn)時(shí)，在實(shí)驗(yàn)裝置中產(chǎn)生短路或斷路視為正常）事故狀態(tài)——在電路中，非保護(hù)性元件損壞或產(chǎn)生短路、斷路、接地及電源故障等情況模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器一、安全防爆的基本知識(shí)1、安全火花——其能量不足以引起周圍爆炸性混合物起火或爆炸的火花。2、安全火花型儀表——在正常或事故狀態(tài)下產(chǎn)生的火花均不能引起爆炸性混合物爆炸的儀表。3、非安全火花型防爆系統(tǒng)——通過“配電器”向現(xiàn)場儀表供電和向控制室儀表傳輸信號(hào)的系統(tǒng)為非安全火花型防爆系統(tǒng)。模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器一、安全防爆的基本知識(shí)4、安全火花型防爆系統(tǒng)——通過“安全保持器”向現(xiàn)場儀表供電和向控制室儀表傳輸信號(hào)的系統(tǒng)為安全火花型防爆系統(tǒng)(現(xiàn)場儀表必須是本安儀表)。5、關(guān)聯(lián)設(shè)備——與安全火花型電路相聯(lián)，并影響其安全火花性能的有關(guān)設(shè)備（這里意指安裝在控制室，但又和現(xiàn)場儀表有聯(lián)系）。模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器安全火花型防爆系統(tǒng)模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器一、安全防爆的基本知識(shí)隔爆型和安全火花型自動(dòng)化裝置的符號(hào)標(biāo)記B3dHⅢe隔爆型按爆炸性混合物傳爆能力來分為3級(jí)按爆炸性混合物自燃溫度來分為d級(jí)安全火花型按爆炸性混合物最小引爆電流分為Ⅲ級(jí)按爆炸性混合物自燃溫度來分為e級(jí)模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器一、安全防爆的基本知識(shí)防爆儀表的標(biāo)志Ex

iaⅡCT5

表示Ⅱ類本質(zhì)安全型ia等級(jí)C級(jí)T5組。Ex

dⅡBT3

表示Ⅱ類隔爆型B級(jí)T3組。模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器二、齊納式安全保持器(一)用途：齊納式安全保持器有三種規(guī)格BARD-200和熱電偶配合使用，構(gòu)成本安防爆系統(tǒng)。

BARD-300

和熱電阻配合使用，構(gòu)成本安防爆系統(tǒng)。BARD-400和兩線制變送器、執(zhí)行器配合使用，構(gòu)成本安防爆系統(tǒng)。模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器二、齊納式安全保持器(一)用途：接線方式模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器二、齊納式安全保持器(一)用途：接線方式模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器二、齊納式安全保持器(二)BARD-200齊納式安全保持器：構(gòu)成模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器二、齊納式安全保持器(二)BARD-200齊納式安全保持器：原理齊納式安全柵電路中采用快速熔斷器、限流電阻或限壓二極管以對輸入的電能量進(jìn)行限制，從而保證輸出到危險(xiǎn)區(qū)的能量。信號(hào)傳輸電路A、R1、F1、1；B、R2、F2、2過壓保護(hù)電路V1、V2、V3；V4、V5、V6模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器三、隔離式安全保持器(一)

用途給二線制變送器供電；把二線制變送器的輸出電流1:1地傳送到調(diào)節(jié)器。(二)

方框圖調(diào)節(jié)器整流濾波器互感器調(diào)制器變送器限能器整流濾波器多諧振蕩器24VDC4～20mA4～20mA危險(xiǎn)場所安全場所模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器三、隔離式安全保持器(二)

方框圖

24VDC→多諧振蕩器→中高頻（8KHz)方波→整流濾波器→24VDC→限能器→給二線制變送器提供24VDC

二線制變送器產(chǎn)生4～20mADC→限能器→調(diào)制器→中高頻(8KHz)方波→電流互感器→整流濾波器→4～20mADC→調(diào)節(jié)器輸出4～20mADC/1~5VDC24V電源→DC/AC/DC的變換過程，→向變送器隔離式供電（變壓器）4～20mA信號(hào)→DC/AC/DC的變換過程，→向調(diào)節(jié)器隔離式傳輸信號(hào)（變壓器）模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器三、隔離式安全保持器(二)

方框圖設(shè)置了過電壓（≥30V）限制器設(shè)置了過電流（≥30mA）限制器防止高能量（大電壓）從安全場所串入危險(xiǎn)場所防止高能量（大電流）從安全場所串入危險(xiǎn)場所模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器三、隔離式安全保持器(三)

特點(diǎn)隔離將危險(xiǎn)場所的儀表和安全場所的儀表用變壓器實(shí)現(xiàn)電氣隔離。使危險(xiǎn)場所和安全場所之間只有磁的聯(lián)系，沒有電的聯(lián)系。防止變壓器原副邊擊穿時(shí)，原邊高壓信號(hào)竄入危險(xiǎn)場所，破壞其安全火花性能模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器三、隔離式安全保持器(三)

特點(diǎn)限能利用電壓、電流限制電路，把可能竄入危險(xiǎn)場所的大電壓大電流限制在安全定額之內(nèi)。保證危險(xiǎn)場所的安全模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器三、隔離式安全保持器(四)ISB-5262安全保持器：多諧振蕩器+調(diào)制式直流放大器+限能器（1）多諧振蕩器作用：將24VDC轉(zhuǎn)換成頻率為8KHz的交流矩形波電壓。模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器三、隔離式安全保持器(四)ISB-5262安全保持器：多諧振蕩器+調(diào)制式直流放大器+限能器（2）調(diào)制式直流放大器作用：對4～20mADC進(jìn)行DC/AC/DC轉(zhuǎn)換傳遞。構(gòu)成：調(diào)制器電流互感器整流濾波器T1~~~~~~~~~~~4~20mADC1~5VDCV13R7C4V15C5R8V147845-+~~~~~~C7R9C2R4V5~V8~~~T2~~~~~~R6R5V12V11R10R11V9V10C3~~~~~~~限能器

輸入BA+-4~20mADC為了便于分析，次要環(huán)節(jié)用方框圖替代，主要環(huán)節(jié)用電路圖表示畫出的電路圖把二線制變送器的輸出電流1:1地傳送到調(diào)節(jié)器。T1~~~~~~~~~~~4~20mADC1~5VDCV13R7C4V15C5R8V147845-+~~~~~~C7R9C2R4V5~V8~~~T2~~~~~~R6R5V12V11R10R11V9V10C3~~~~~~~限能器

輸入BA+-4~20mADC橋式整流濾波電路,給變送器提供電源T1~~~~~~~~~~~4~20mADC1~5VDCV13R7C4V15C5R8V147845-+~~~~~~C7R9C2R4V5~V8~~~T2~~~~~~R6R5V12V11R10R11V9V10C3~~~~~~~限能器

輸入BA+-4~20mADC調(diào)制器，4~20mADC變成方波把二線制變送器的輸出電流1:1地傳送到調(diào)節(jié)器。T1~~~~~~~~~~~4~20mADC1~5VDCV13R7C4V15C5R8V147845-+~~~~~~C7R9C2R4V5~V8~~~T2~~~~~~R6R5V12V11R10R11V9V10C3~~~~~~~限能器

輸入BA+-4~20mADC全波整流濾波電路,方波變成4~20mADC/1~5VT1~~~~~~~~~~~4~20mADC1~5VDCV13R7C4V15C5R8V147845-+~~~~~~C7R9C2R4V5~V8~~~T2~~~~~~R6R5V12V11R10R11V9V10C3~~~~~~~限能器

輸入BA+-4~20mADC24VDC→多諧振蕩器→8KHz的方波→從T1原邊耦合到副邊，→V5～V8的橋式全波整流→脈動(dòng)信號(hào)→R4C2阻容濾波→UC7=24VDC

二線制變送器獲得24VDC電源之后就產(chǎn)生了4～20mADC。多諧振蕩器24VDC工作原理（1）4~20mADC1~5VDCV13R7C4V15C5R8V147845-+~~~~~~C7R9C2R4V5~V8~~~T2~~~~~~R6R5V12V11R10R11V9V10C3~~~~~~~限能器

輸入BA+-4~20mADCT1~~~~~~~~~~~多諧振蕩器（方波）24VDC+--+I0T1的副邊方波的正半周為＋、－、＋、－，因此V11截止，V12導(dǎo)通。C7＋→限能器→A＋→B－→限能器→V9V10的c、e→T2原邊（下）→V12→T1副邊中心抽頭→R5→C7－工作原理（2）4~20mADC1~5VDCV13R7C4V15C5R8V147845-+~~~~~~C7R9C2R4V5~V8~~~T2~~~~~~R6R5V12V11R10R11V9V10C3~~~~~~~限能器

輸入BA+-4~20mADCT1~~~~~~~~~~~多諧振蕩器(方波）24VDC+--+I0T1的副邊方波的負(fù)半周－、+、－、+，因此V11導(dǎo)通，V12截止C7＋

→限能器→A＋→B－→限能器→V9V10的c、e→T2原邊（上）→V11

→T1副邊中心抽頭→R5→C7－工作原理（3）4~20mADC1~5VDCV13R7C4V15C5R8V147845-+~~~~~~C7R9C2R4V5~V8~~~T2~~~~~~R6R5V12V11R10R11V9V10C3~~~~~~~限能器

輸入BA+-4~20mADCT1~~~~~~~~~~~多諧振蕩器(方波）24VDC+--+I0無論T1副邊的方波相位如何變化，二線制變送器流過的電流始終是一個(gè)方向。所以是直流電流。流經(jīng)互感器T2的電流卻不是一個(gè)方向，一會(huì)兒從中心抽頭向下流動(dòng)，一會(huì)兒從中心抽頭向上流動(dòng)。所以是交變電流。小結(jié)模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器三、隔離式安全保持器(四)ISB-5262安全保持器：多諧振蕩器+調(diào)制式直流放大器+限能器（2）調(diào)制式直流放大器互感器T2原邊的交變電流耦合到副邊后，再經(jīng)V13、V14全波整流。R7、C4阻容濾波流經(jīng)負(fù)載電阻時(shí)又變成4～20mADC。

結(jié)論：從信號(hào)的角度來看，在二線制變送器為DC，在T2為AC，在負(fù)載電阻上為DC。模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器三、隔離式安全保持器(四)ISB-5262安全保持器：多諧振蕩器+調(diào)制式直流放大器+限能器（3）限能器作用：限制進(jìn)入危險(xiǎn)場所的大電壓和大電流。采取雙工備用的措施。過流B－A＋V38V39V36F3V9V37R6C8V35V34V33V32V22～V26V20V17V21V27～V31F2C724V＋－R1522Ω用于限制反向電壓（即AB電壓接反）安全場所過流保護(hù)60a、正常狀態(tài)Ii=4～20mA

24VDC經(jīng)過V21給V17提供基極電流，使V17飽和導(dǎo)通，流經(jīng)V17的電流Ii=4～20mA。R15上的最大壓降UR15=440mV，使V20截止。流經(jīng)V17的電流=變送器的輸入電流Ii=4～20mA。R15V17V2124VF2V20IiUR15=440mV過流保護(hù)b、事故狀態(tài)Ii≥30mA

R15V17V2124VF2V20IiUR15=660mV

變送器出現(xiàn)故障，若Ii≥30mA時(shí)，R15上的最大壓降UR15≥660mV，V20變?yōu)閷?dǎo)通。因此分流了V17的基極電流。使V17由飽和區(qū)進(jìn)入了放大區(qū)。V17在放大區(qū)時(shí)，Ic17=βIb17，Ic17=Ii隨Ib17的變化而變化，Ii↑→Ii×R15↑→V20導(dǎo)通后→IC20↑→Ib17↓→IC17=Ii↓→負(fù)反饋過程，使Ii得到限制，不能過大。過流保護(hù)過流B－A＋V38V39V36F3V9V37R6C8V35V34V33V32V22～V26V27～V31F2C724V＋－用于限制反向電壓（即AB電壓接反）安全場所過流

正常時(shí)UC7=24V

故障時(shí)UC7≥30V

F2/F3熔斷過壓保護(hù)模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器三、隔離式安全保持器(四)ISB-5262安全保持器（3）限能器過壓保護(hù)a、正常狀態(tài)UC7=24V

正常狀態(tài)，二線制變送器的供電電壓UC7=24Vb、事故狀態(tài)UC7≥30V供電電壓UC7≥30V，V27～V31在高壓作用反向擊穿導(dǎo)通，V37也處于導(dǎo)通狀態(tài)，使電壓穩(wěn)定在某一個(gè)值上，限制UC7的變化。若UC7再高，則F2、F3熔斷，把UC7和現(xiàn)場切斷，防止大電壓竄入危險(xiǎn)場所。模擬式和數(shù)字式儀表2.1.2安全保持器三、隔離式安全保持器MTL5043安全柵一、模擬式儀表1、模擬式控制器

2、安全保持器二、數(shù)字式儀表

1、概述2、SLPC調(diào)節(jié)器3、YS170調(diào)節(jié)器模擬式和數(shù)字式儀表2.2.1概述數(shù)字式控制器模擬式和數(shù)字式儀表豐富的運(yùn)算控制功能

通過軟件實(shí)現(xiàn)所需功能帶有自診斷功能

帶有數(shù)字通訊功能

具有和模擬控制器相同的外特性保持常規(guī)模擬式控制器的操作方式2.2.1概述數(shù)字式控制器構(gòu)成原理模擬式和數(shù)字式儀表數(shù)字式控制器組成:二大部分硬件電路──以微處理器CPU為核心；軟件──包括系統(tǒng)程序和用戶程序。2.2.1概述數(shù)字式控制器的硬件電路模擬式和數(shù)字式儀表2.2.1概述數(shù)字式控制器的硬件電路主機(jī)電路

─用于實(shí)現(xiàn)儀表數(shù)據(jù)運(yùn)算處理，各組成部分之間的管理。CPU完成數(shù)據(jù)傳遞、算術(shù)邏輯運(yùn)算、轉(zhuǎn)移控制等功能;ROM存放系統(tǒng)程序;EPROM存放用戶程序;RAM存放輸入數(shù)據(jù)、顯示數(shù)據(jù)、運(yùn)算的中間值和結(jié)果值。CTC的定時(shí)功能用來確定控制器的采樣周期，并產(chǎn)生串行通信接口所需的時(shí)鐘脈沖；計(jì)數(shù)功能主要用來對外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)。模擬式和數(shù)字式儀表2.2.1概述數(shù)字式控制器的硬件電路

I／O接口是CPU同過程輸入、輸出通道等進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的器件，它有并行接口和串行接口兩種:

并行接口具有數(shù)據(jù)輸入、輸出雙向傳送和位傳送的功能，用來連接過程輸入、輸出通道，或直接輸入、輸出開關(guān)量信號(hào)。

串行接口具有異步或同步傳送串行數(shù)據(jù)的功能，用來連接可接收或發(fā)送串行數(shù)據(jù)的外部設(shè)備。模擬式和數(shù)字式儀表2.2.1概述數(shù)字式控制器的硬件電路模擬量輸入通道──將多個(gè)模擬量輸入信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為CPU所接受的數(shù)字量。多路模擬開關(guān)將多個(gè)模擬量輸入信號(hào)分別連接到采樣／保持器。采樣／保持器具有暫時(shí)存儲(chǔ)模擬輸入信號(hào)的作用。A／D轉(zhuǎn)換器的作用是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量：利用D／A轉(zhuǎn)換器與電壓比較器，按逐位比較原理來實(shí)現(xiàn)模／數(shù)轉(zhuǎn)換的。模擬式和數(shù)字式儀表2.2.1概述數(shù)字式控制器的硬件電路開關(guān)量輸入通道──將多個(gè)開關(guān)輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成能被計(jì)算機(jī)識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。

開頭量指的是在控制系統(tǒng)中電接點(diǎn)的通與斷，或者邏輯電平為“1”與“0”這類兩種狀態(tài)的信號(hào)。開關(guān)量輸入通道常采用光電耦合器件作為輸入電路進(jìn)行隔離傳輸。模擬式和數(shù)字式儀表2.2.1概述數(shù)字式控制器的硬件電路模擬量輸出通道──依次將多個(gè)運(yùn)算處理后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)／模轉(zhuǎn)換。

D／A轉(zhuǎn)換器起數(shù)／模轉(zhuǎn)換作用。U／I轉(zhuǎn)換器將1~5V的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成4~20mA的電流

信號(hào)。模擬式和數(shù)字式儀表2.2.1概述數(shù)字式控制器的硬件電路開關(guān)量輸出通道──通過鎖存器輸出開關(guān)量（包括數(shù)字、脈沖量）信號(hào)，以便控制繼電器觸點(diǎn)和無觸點(diǎn)開關(guān)的接通與釋放，也可控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。采用光電耦合器件作為輸出電路進(jìn)行隔離傳輸。模擬式和數(shù)字式儀表2.2.1概述數(shù)字式控制器的硬件電路人／機(jī)聯(lián)系部件正面板測量值和給定值顯示器，輸出電流顯示器，運(yùn)行狀態(tài)（自動(dòng)／串級(jí)／手動(dòng)）切換按鈕、給定值增／減按鈕和手動(dòng)操作按鈕等，還有一些狀態(tài)顯示燈。側(cè)面板有設(shè)置和指示各種參數(shù)的鍵盤、顯示器。模擬式和數(shù)字式儀表2.2.1概述數(shù)字式控制器的硬件電路通信接口電路──將欲發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)通信格式的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)發(fā)送電路送至通信線路（數(shù)據(jù)通道）上；同時(shí)通過接收電路接收來自通信線路的數(shù)字信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換成能被計(jì)算機(jī)接受的數(shù)據(jù)。通信接口有并行和串行兩種：并行傳送是以位并行、字節(jié)串行形式。串行傳送為串行形式，即一次傳送一位，連續(xù)傳送。模擬式和數(shù)字式儀表2.2.1概述數(shù)字式控制器的軟件

數(shù)字式控制器的軟件分為系統(tǒng)程序和用戶程序

兩大部分。系統(tǒng)程序:系統(tǒng)程序是控制器軟件的主體部分，通常由監(jiān)控程序和功能模塊兩部分組成。模擬式和數(shù)字式儀表2.2.1概述數(shù)字式控制器的軟件系統(tǒng)程序:

監(jiān)控程序使控制器各硬件電路能正常工作并實(shí)現(xiàn)所規(guī)定的功能，同時(shí)完成各組成部分之間的管理。其主要完成的任務(wù)有：·系統(tǒng)初始化

·中斷管理

·自診斷處理·鍵處理

·定時(shí)處理

·通信處理·掉電處理

·運(yùn)行狀態(tài)控制模擬式和數(shù)字式儀表2.2.1概述數(shù)字式控制器的軟件系統(tǒng)程序:功能模塊提供了各種功能，用戶可以選擇所需要的功能模塊以構(gòu)成用戶程序，使控制器實(shí)現(xiàn)用戶所規(guī)定的功能?？刂破魈峁┑墓δ苣K主要有:·數(shù)據(jù)傳送·高值選擇和低值選擇·PID運(yùn)算·上限幅和下限幅·四則運(yùn)算·折線逼近法函數(shù)運(yùn)算

·邏輯運(yùn)算

·一階慣性滯后處理

·開平方運(yùn)算·純滯后處理

·取絕對值運(yùn)算·移動(dòng)平均值運(yùn)算·脈沖輸入計(jì)數(shù)與積算脈沖輸出

·控制方式切換模擬式和數(shù)字式儀表2.2.1概述數(shù)字式控制器的軟件用戶程序:用戶程序是用戶根據(jù)控制系統(tǒng)要求，在系統(tǒng)程序中選擇所需要的功能模塊，并將它們按一定的規(guī)則連接起來的結(jié)果，其作用是使控制器完成預(yù)定的控制與運(yùn)算功能。使用者編制程序?qū)嶋H上是完成功能模塊的連接，也即組態(tài)工作。用戶程序的編程通常采用面向過程POL語言(Procedure-OrientedLanguage)。模擬式和數(shù)字式儀表2.2.1概述數(shù)字式控制器的軟件控制器的編程工作是通過專用的編程器進(jìn)行的，有“在線”和“離線”兩種編程方法：

在線:編程器與控制器通過總線連接共用一個(gè)

CPU；

離線:編程器自帶一個(gè)CPU構(gòu)成一臺(tái)獨(dú)立的儀表。

模擬式和數(shù)字式儀表2.2.1概述離散控制系統(tǒng)

離散信號(hào)：僅定義在離散時(shí)間上的信號(hào)稱離散信號(hào)，離散信號(hào)以脈沖或數(shù)碼的形式呈現(xiàn)。離散系統(tǒng)：系統(tǒng)中有一處或多處為離散信號(hào)的系統(tǒng)稱離散系統(tǒng)。典型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)即為離散系統(tǒng)的一種。其原理圖如下：模擬式和數(shù)字式儀表2.2.1概述離散控制系統(tǒng)

模擬式和數(shù)字式儀表(a)連續(xù)信號(hào)t(b)離散信號(hào)t(c)離散量化信號(hào)t2.2.1概述離散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)1.

校正裝置效果比連續(xù)式校正裝置好，且由軟件實(shí)現(xiàn)的控制規(guī)律易于改變，控制靈活。2.采樣信號(hào)，特別是數(shù)字信號(hào)的傳遞能有效地抑制噪聲，從而提高系統(tǒng)抗干擾能力。3.可用一臺(tái)計(jì)算機(jī)分時(shí)控制若干個(gè)系統(tǒng)，提高設(shè)備利用率。4.可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制規(guī)律，且可以在運(yùn)行中實(shí)時(shí)改變響應(yīng)參數(shù)。模擬式和數(shù)字式儀表2.2.1概述數(shù)字PID基本的模擬PID式中：Kc、Ti、Td

分別為模擬調(diào)節(jié)器的比例增益、積分時(shí)間和微分時(shí)間,u0為偏差e=0

時(shí)的調(diào)節(jié)器輸出,又稱之為穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)。模擬式和數(shù)字式儀表2.2.1概述數(shù)字PID采樣周期:周期性控制中，兩次模擬量采樣之間的時(shí)間間隔。模擬PID調(diào)節(jié)規(guī)律的離散化在控制器的采樣時(shí)刻t=kT時(shí)(T為采樣周期）因此，PID的數(shù)字算式如下式模擬式和數(shù)字式儀表2.2.1概述數(shù)字PID數(shù)字PID又可寫成模擬式和數(shù)字式儀表上面兩個(gè)算式又稱為PID位置算式其中稱為積分系數(shù)；稱為微分系數(shù)。2.2.1概述數(shù)字PIDPID位置算式的問題由積分項(xiàng)的存在所產(chǎn)生。模擬式和數(shù)字式儀表PID增量算式由，可得2.2.1概述數(shù)字PIDPID增量算式的另一種形式增量PID算法的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單,數(shù)據(jù)可以遞推使用,占用內(nèi)存少,運(yùn)算快。增量PID算法得到k采樣時(shí)刻計(jì)算機(jī)的實(shí)際輸出控制量為模擬式和數(shù)字式儀表2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器SLPC可編程控制器是一種有代表性的、功能較為齊全的可編程控制器，它具有基本PID、串級(jí)、選擇、非線性、采樣PI、批量PID等控制功能，并具有自整定功能，可使PID參數(shù)實(shí)現(xiàn)最佳整定。用戶只需使用簡單的編程語言，即可編制各種控制與運(yùn)算程序，使控制器具有規(guī)定的控制運(yùn)算功能。模擬式和數(shù)字式儀表2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器

SLPC還具有通信功能，可與上位計(jì)算機(jī)聯(lián)系起來構(gòu)成集散型控制系統(tǒng)；具有可變型給定值平滑功能，能夠改善給定值變更的響應(yīng)特性；具有自診斷功能，在輸入輸出信號(hào)、運(yùn)算控制回路、備用電池及通信出現(xiàn)異常情況時(shí)，進(jìn)行故障處理并進(jìn)行故障顯示。模擬式和數(shù)字式儀表2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器一、構(gòu)成

二、主要功能

三、方框圖四、原理電路五、運(yùn)算控制原理六、運(yùn)算指令七、SPRG編程器模擬式和數(shù)字式儀表2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（一）、構(gòu)成正面板模擬式與數(shù)字式儀表FAILYEW故障指示燈當(dāng)運(yùn)算、控制回路有故障時(shí)，指示燈點(diǎn)亮給定值指針單回路控制時(shí)，指示被測變量的給定值大小。串級(jí)和選擇控制時(shí)，指示主被測變量的給定值大小給定值調(diào)整按鍵按▲給定值↑，按給定值↓，同時(shí)按▲給定值不變工位號(hào)牌標(biāo)明被測變量、儀表功能、工段代號(hào)、序號(hào)測量值指針單回路控制時(shí)，指示被測變量的大小。串級(jí)和選擇控制時(shí)，指示主被測變量的大小FAILLAM報(bào)警指示燈當(dāng)輸入輸出異常和運(yùn)算溢出時(shí)，指示燈點(diǎn)亮SET

M

A

CCO運(yùn)行方式切換按鈕按鈕上帶指示燈，A表示自動(dòng)，M表示手動(dòng)，C表示串級(jí)輸出指示表指示輸出信號(hào)4~20mA，右為4，左為20手動(dòng)操作桿M時(shí)，可以調(diào)整手操信號(hào)大小，向左信號(hào)↓，向右信號(hào)↑。慢速—40s/全刻度快速—4s/全刻度調(diào)節(jié)閥動(dòng)作標(biāo)記調(diào)節(jié)閥分為氣開式和氣關(guān)式，輸出=4mA時(shí)，可定義氣開，也可定義氣關(guān)；輸出=20mA時(shí)，可定義氣開，也可定義氣關(guān)，根據(jù)工藝要求確定PF指示燈由用戶程序決定是否點(diǎn)亮和熄滅可編程功能鍵由用戶程序決定它的用途2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（一）、構(gòu)成注意：凡是外給定，均要放在“C”上模擬式和數(shù)字式儀表在單回路系統(tǒng)中，給定信號(hào)分為內(nèi)給和外給，若是外給定，要放在“C”上。

在串級(jí)系統(tǒng)中副調(diào)節(jié)器的給定信號(hào)來自主調(diào)節(jié)器，屬于外給定，要放在“C”上。2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（一）、構(gòu)成側(cè)面盤（調(diào)整板）模擬式和數(shù)字式儀表2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（一）、構(gòu)成側(cè)面盤（調(diào)整板）模擬式和數(shù)字式儀表2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（一）、構(gòu)成側(cè)面盤（調(diào)整板）模擬式和數(shù)字式儀表鍵盤調(diào)整開關(guān)：為了防止誤操作而設(shè)置的開關(guān)。當(dāng)開關(guān)置于禁止（INHIBIT）時(shí)，鍵盤不能操作。當(dāng)開關(guān)置于允許（ENABLE）時(shí)，鍵盤可以操作。正反作用開關(guān)：確定調(diào)節(jié)器的正（DIR）反（RVS）作用。正反作用開關(guān)有兩個(gè)，因?yàn)閮?nèi)部構(gòu)造相當(dāng)于二臺(tái)調(diào)節(jié)器。2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（一）、構(gòu)成側(cè)面盤（調(diào)整板）模擬式和數(shù)字式儀表ROM插座：用于安裝EPROM。當(dāng)卡爪在“ON”位置時(shí)，ROM被固定；當(dāng)爪卡在“OFF”位置時(shí)，ROM可脫落。連接編程器的插座：用于連接編程器和調(diào)節(jié)器。2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（二）、主要功能指示、給定、操作功能模擬式和數(shù)字式儀表PV、SV、MV的指示采用動(dòng)圈型指示表內(nèi)給定——由給定值調(diào)整按鍵給出1～5V的給定信號(hào)。外給定——由外來信號(hào)或運(yùn)算給出1～5V的給定信號(hào)。運(yùn)行方式切換——由運(yùn)行方式切換開關(guān)A-M-C或用戶程序來完成，均為無平衡無擾動(dòng)切換(不涉及硬手動(dòng)操作)。手動(dòng)操作——由手動(dòng)操作桿完成，有快速手操和慢速手操。2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（二）、主要功能控制功能模擬式和數(shù)字式儀表控制功能控制單元控制要素回路構(gòu)造回路策略控制功能：控制單元用于單回路控制(驅(qū)動(dòng)一個(gè)調(diào)節(jié)閥)相當(dāng)于一臺(tái)調(diào)節(jié)器內(nèi)含一個(gè)控制要素基本控制單元串級(jí)控制單元選擇控制單元內(nèi)含二個(gè)控制要素并聯(lián)內(nèi)含二個(gè)控制要素串聯(lián)相當(dāng)于二臺(tái)調(diào)節(jié)器串聯(lián)相當(dāng)于二臺(tái)調(diào)節(jié)器并聯(lián)用于串級(jí)控制(驅(qū)動(dòng)一個(gè)調(diào)節(jié)閥)用于選擇控制(驅(qū)動(dòng)一個(gè)調(diào)節(jié)閥)2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（二）、主要功能控制功能：控制要素模擬式和數(shù)字式儀表PB=6.3～999.9%TI=1～9999sTD=0～9999s標(biāo)準(zhǔn)PID控制PB=6.3～999.9%TI=1～9999sST（采樣周期）=0～9999sSW（控制時(shí)間）=0～9999s采樣PI控制PB=6.3～999.9%TI=1～9999sTD=0～9999sBD（偏差設(shè)定值）=0～100%BB（偏置值）=0～100%BL（鎖定寬度）=0～100%批量PID控制2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（二）、主要功能控制功能：兼有的控制功能模擬式和數(shù)字式儀表PV上/下限報(bào)警偏差報(bào)警輸入補(bǔ)償給定值輸出變化率報(bào)警輸出補(bǔ)償可變增益輸出跟蹤輸出限幅2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（二）、主要功能運(yùn)算功能模擬式和數(shù)字式儀表2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（二）、主要功能程序功能模擬式和數(shù)字式儀表1、編程能力主程序—99步子程序—99步，最多可有30個(gè)子程序。2、程序設(shè)計(jì)設(shè)備—編程器SPRG語言—POL語言低速掃描（周期為0.2s），最多執(zhí)行240步。高速掃描（周期為0.1s），最多執(zhí)行66步。2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（二）、主要功能通信功能：SLPC調(diào)節(jié)器和SCMS運(yùn)算站的通信模擬式和數(shù)字式儀表SLPCSCMSSCCD型通信電纜，最大距離：100m發(fā)送數(shù)據(jù)：數(shù)值數(shù)據(jù)15個(gè)；狀態(tài)數(shù)據(jù)15個(gè)接收數(shù)據(jù)：數(shù)值數(shù)據(jù)15個(gè)；狀態(tài)數(shù)據(jù)15個(gè)通信功能：與上位機(jī)的通信SLPC調(diào)節(jié)器μXL集散控制系統(tǒng)需要LCS插件使用SCCD通信電纜，最長為100m通信內(nèi)容：測量值（僅監(jiān)視）、給定值、輸出值、運(yùn)行方式、輸出限幅值、PID參數(shù)、可變參數(shù)、模擬量數(shù)據(jù)（僅監(jiān)視3個(gè)）允許或禁止上位機(jī)設(shè)定數(shù)據(jù)由上位機(jī)指定DDC方式/SPC方式DDC方式：由上位機(jī)直接輸出信號(hào)SPC方式：由上位機(jī)設(shè)定給定值上位機(jī)故障時(shí)，可指定SLPC的后備運(yùn)行方式：自動(dòng)方式/手動(dòng)方式備用2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（二）、主要功能停電處理功能1、啟動(dòng)方式模擬式和數(shù)字式儀表熱啟動(dòng)—從停電前的狀態(tài)開始運(yùn)行（按停電前的給定值、輸出值和運(yùn)行方式繼續(xù)工作）。冷啟動(dòng)—以手操的方式，從輸出下限值開始運(yùn)行（從頭開始，調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)入手動(dòng)操作，輸出從4mA開始重新啟動(dòng)）。2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（二）、主要功能停電處理功能2、方式選擇3、停電期間數(shù)據(jù)保護(hù)模擬式和數(shù)字式儀表

停電時(shí)間＜2s，采用熱啟動(dòng)；停電時(shí)間＞2s，采用熱啟動(dòng)或冷啟動(dòng)。RAM中的數(shù)據(jù)用備用電池保護(hù)2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（二）、主要功能自診斷功能模擬式和數(shù)字式儀表運(yùn)算控制回路異常手動(dòng)操作I/O信號(hào)異常運(yùn)算溢出故障報(bào)警輸出輸出2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（二）、主要功能自診斷功能檢查異常原因的方法：在SLPC調(diào)節(jié)器的側(cè)面盤上，按

CHECK/ALM鍵，查找出錯(cuò)原因代碼，根據(jù)代碼查手冊找到異常原因。模擬式和數(shù)字式儀表備用電池異常報(bào)警通信異常C燈2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（三）、方框圖模擬式和數(shù)字式儀表運(yùn)算器控制器存儲(chǔ)器總線輸入輸出設(shè)備及接口在微型計(jì)算機(jī)中，常常把運(yùn)算器和控制器做在一個(gè)或幾個(gè)芯片上，構(gòu)成微處理器CPU。系統(tǒng)ROM用戶ROM顯示器通信接口模擬量輸出狀態(tài)量輸出插頭座系統(tǒng)RAMCPU模擬量輸入狀態(tài)量輸入鍵盤輸入數(shù)據(jù)總線SLPC調(diào)節(jié)器類似于微計(jì)算機(jī)2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（四）、原理電路模擬式和數(shù)字式儀表2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（四）、原理電路模擬式和數(shù)字式儀表元器件指標(biāo)功能CPU8085AHC，時(shí)鐘頻率=10MHZ接受輸入的指令，完成數(shù)據(jù)傳送，輸入輸出，運(yùn)算處理，邏輯判斷等功能系統(tǒng)ROM27256型EPROM，32K存放系統(tǒng)管理程序及各種運(yùn)算子程序用戶ROM2716型EPROM，2K存放用戶編制的程序2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（四）、原理電路模擬式和數(shù)字式儀表RAMPD4464C低功耗CMOS隨機(jī)存儲(chǔ)器，8K存放現(xiàn)場設(shè)定數(shù)據(jù)和中間計(jì)算結(jié)果D/APC648D型12位高速D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換A/DD/A轉(zhuǎn)換器+軟件編程=12位逐位比較式A/D

(通過CPU反饋編碼)模數(shù)轉(zhuǎn)換顯示器8位16段碼顯示器顯示設(shè)定參數(shù)的種類及數(shù)值2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（四）、原理電路模擬式和數(shù)字式儀表鍵盤16個(gè)鍵的鍵盤改變設(shè)定參數(shù)的種類及數(shù)值鍵盤/顯示器接口8279集成電路芯片CPU和鍵盤、顯示器的連接通信接口8251型通信接口雙向數(shù)據(jù)通信，為防止通信線路引入干擾，利用光電耦合器與調(diào)節(jié)器相連2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（四）、原理電路模擬式和數(shù)字式儀表模擬量輸入通道有X1～X5X1X2X3X4X5模擬量輸出通道有Y1～Y6Y1=4～20mAY2、Y3=1～5VDCY4=PVY5=SVY6=輔助信號(hào)

1~5VDC2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（四）、原理電路考察X1～Y1這條信號(hào)通道：X1進(jìn)入調(diào)節(jié)器之后，經(jīng)過阻容濾波之后分成3條支路。模擬式和數(shù)字式儀表X1→多路開關(guān)→比較器→

CPU→D/A→壓/流→多路開關(guān)→壓/流→指示器→Y1輸出X1

→阻抗隔離放大器→故障開關(guān)。X1

→多路開關(guān)→R→故障開關(guān)。2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（四）、原理電路輸出信號(hào)指示器的輸入端設(shè)有切換開關(guān)

模擬式和數(shù)字式儀表正常時(shí)接受CPU、D/A、多路開關(guān)送來的正常信號(hào)；

故障時(shí)接受WDT或CPU自檢程序送來的故障信號(hào)；2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（四）、原理電路

模擬式和數(shù)字式儀表在發(fā)生故障時(shí)，將X1直接送到PV的指針上進(jìn)行指示，以保證輸出信號(hào)仍能根據(jù)PV的指示，繼續(xù)進(jìn)行手動(dòng)控制。

同時(shí)，Y1切換成保持狀態(tài)，通過手動(dòng)操作桿，可以增加或減小輸出信號(hào)的大小，對生產(chǎn)過程進(jìn)行手動(dòng)控制。2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（四）、原理電路使用SLPC調(diào)節(jié)器時(shí)，故障狀態(tài)下X1具有顯示PV大小的功能，Y1具有進(jìn)行手動(dòng)操作的功能。

模擬式和數(shù)字式儀表一般情況下模擬量輸入接在X1，模擬量輸出接在Y1。2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（四）、原理電路

模擬式和數(shù)字式儀表

CPU故障時(shí)，PV指針代表的是X1的原始數(shù)據(jù)，當(dāng)用戶程序中有輸入處理程序時(shí)，可能與CPU正常工作時(shí)的讀數(shù)不相同。

例如：調(diào)節(jié)器對流量信號(hào)的控制，從X1輸入的只是差壓信號(hào)，只有將它進(jìn)行開方處理之后，才能獲得真正的流量信號(hào)。因此，CPU正常工作時(shí)，PV指針代表流量信號(hào)，CPU故障時(shí)，PV指針代表差壓信號(hào)，兩者不一樣，應(yīng)當(dāng)注意。12.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（四）、原理電路狀態(tài)量輸入通道

模擬式和數(shù)字式儀表狀態(tài)量輸入通道有6個(gè)，通過高頻變壓器隔離，經(jīng)過8D觸發(fā)器（74LS375型集電極開路型）與數(shù)據(jù)總線相連。

其原理是根據(jù)CPU的指令，先將外部輸入狀態(tài)讀入8D觸發(fā)器，需要時(shí)，再利用輸出控制脈沖把8D觸發(fā)器的輸出與數(shù)據(jù)總線相連，就把輸入狀態(tài)讀入了CPU。

2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（四）、原理電路狀態(tài)量輸出通道

模擬式和數(shù)字式儀表狀態(tài)量輸出通道有6個(gè)，通過高頻變壓器隔離。經(jīng)過8D觸發(fā)器（74LS273型，帶清零）與總線相連。其原理是在每個(gè)控制周期，CPU將輸出狀態(tài)打入8D觸發(fā)器，由它鎖存并控制著輸出狀態(tài)開關(guān)的通斷，決定狀態(tài)量輸出與否。2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（五）、運(yùn)算控制原理調(diào)節(jié)器的算法構(gòu)成

模擬式和數(shù)字式儀表模擬式調(diào)節(jié)器(ICE)數(shù)字式調(diào)節(jié)器(SLPC)輸入偏差信號(hào)1.LDX1對偏差信號(hào)進(jìn)行PID運(yùn)算2.BSCPID運(yùn)算結(jié)果輸出3.STY1結(jié)束4.END2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（五）、運(yùn)算控制原理算法的實(shí)現(xiàn)過程：算法的實(shí)現(xiàn)是依靠5個(gè)運(yùn)算寄存器S1~S5。模擬式和數(shù)字式儀表EABCDS1～S5存儲(chǔ)的信息分別是A、B、C、D、EX1ABCD1.LDX1X1中的信息讀到S1中，各運(yùn)算寄存器的信息依次下推，S5中原來的信息消失。MVACD2.BSC對S1的信息進(jìn)行PID運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果仍舊存在S1中。S2～S5的內(nèi)容不變。MVABCD3.STY1S1中的信息送到Y(jié)1中，S1～S5的內(nèi)容不變。MVABCD4.ENDY1中的信息轉(zhuǎn)移出程序，S1～S5的內(nèi)容不變。B2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（五）、運(yùn)算控制原理算法的實(shí)現(xiàn)過程：S1～S5采用堆棧結(jié)構(gòu)，先壓入的數(shù)據(jù)后彈出。壓入時(shí)S5中的內(nèi)容消失，彈出時(shí)各寄存器的內(nèi)容依次上升，而S5中的內(nèi)容則保持原數(shù)據(jù)不變。模擬式和數(shù)字式儀表Y=X1+X22.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（五）、運(yùn)算控制原理運(yùn)算中的數(shù)據(jù)類型CPU數(shù)據(jù)類型

CPU為8bit在一個(gè)時(shí)鐘的前沿或后沿處理一個(gè)字節(jié)，一個(gè)字節(jié)為8bit。

CPU的外部數(shù)據(jù)總線為8bit一次傳輸一個(gè)字節(jié)（8bit）的信息。

CPU的內(nèi)部數(shù)據(jù)為16bit數(shù)據(jù)的運(yùn)算是16bit，即二進(jìn)制的16bit數(shù)據(jù)。模擬式和數(shù)字式儀表0123．456789101112131415011．010000000000111．10100000000022符號(hào)位小數(shù)點(diǎn)位21202-12-22-32-42-52-62-72-82-92-102-112-12符號(hào)例1例2例1011．01=3．250[21+20+2-2]例2111．101=7．6250[22+21+20+2-1+2-3]例3111．111111111111=7．999755869375≈7．9998111．111111111111=-7．999755869375≈-7．9998運(yùn)算過程中，若產(chǎn)生小數(shù)點(diǎn)第12bit以下的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，則將第13bit按照1入0舍原則處理。運(yùn)算精度：2-12≈0．00024+-2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（五）、運(yùn)算控制原理運(yùn)算中的數(shù)據(jù)類型輸入輸出和內(nèi)部數(shù)據(jù)的關(guān)系模擬式和數(shù)字式儀表2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（五）、運(yùn)算控制原理運(yùn)算中的數(shù)據(jù)類型1、SLPC調(diào)節(jié)器的外部信號(hào)必須在+7.999~-7.999。2、SLPC調(diào)節(jié)器的內(nèi)部信號(hào)必須在0~1。模擬式和數(shù)字式儀表2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（六）、運(yùn)算指令SLPC軟件部分包括系統(tǒng)程序和功能模塊:

系統(tǒng)程序用于保證整個(gè)控制器正常運(yùn)行，這部分用戶是不能調(diào)用的；

功能模塊提供了各種功能，用戶可以根據(jù)需要選用，以構(gòu)成用戶程序，功能模塊以指令形式提供。模擬式和數(shù)字式儀表2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（六）、運(yùn)算指令功能模塊---以指令形式提供指令對各種寄存器進(jìn)行操作，寄存器實(shí)際上是對應(yīng)于隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器RAM中各個(gè)不同的存儲(chǔ)單元，只是為了使用和表示方便，才特地定義了不同的名稱和符號(hào)。指令都與五個(gè)運(yùn)算寄存器S1~S5有關(guān)。這五個(gè)運(yùn)算寄存器以堆棧方式構(gòu)成。模擬式和數(shù)字式儀表2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（六）、運(yùn)算指令指令有4種類型

模擬式和數(shù)字式儀表1、信號(hào)讀取指令LD——用于把輸入或輸出等數(shù)據(jù)→S1

2、信號(hào)存儲(chǔ)指令ST——用于把S1中的數(shù)據(jù)→有關(guān)寄存器3、程序結(jié)束指令END——將控制無條件地轉(zhuǎn)移出用戶程序，結(jié)束本控制周期內(nèi)的一切運(yùn)算。2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（六）、運(yùn)算指令指令有4種類型

模擬式和數(shù)字式儀表4、功能指令——完成各種指定功能基本運(yùn)算——+、-、×、÷等帶設(shè)備編號(hào)的運(yùn)算——十段折線函數(shù)運(yùn)算等條件判斷——上下限報(bào)警、邏輯運(yùn)算、轉(zhuǎn)移跳轉(zhuǎn)等寄存器移位——S寄存器交換、S寄存器循環(huán)移位控制功能——BSC、CSC、SSC2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（六）、運(yùn)算指令控制功能指令的基本功能

模擬式和數(shù)字式儀表①基本控制指令BSC：內(nèi)含一個(gè)控制單元CNT1，相當(dāng)于模擬儀表中的一臺(tái)PID控制器；②串級(jí)控制指令CSC：內(nèi)含兩個(gè)串聯(lián)的控制單元CNT1、CNT2，可組成串級(jí)控制系統(tǒng)；③選擇控制指令SSC：內(nèi)含兩個(gè)并聯(lián)的控制單元CNT1、CNT2和一個(gè)單刀三擲切換開關(guān)CNT3，可組成選擇控制系統(tǒng)。每臺(tái)SLPC控制器只能選用其中的一種，且同一應(yīng)用程序中只能使用一次。2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（六）、運(yùn)算指令控制功能指令的基本功能

模擬式和數(shù)字式儀表2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（六）、運(yùn)算指令被控變量接到模擬量輸入通道X1，實(shí)現(xiàn)單回路PID控制的程序如下模擬式和數(shù)字式儀表(1)LDX1讀入測量值X1(2)BSC

基本控制(3)STY1控制輸出MV送Y1(4)END2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（六）、運(yùn)算指令基本控制指令BSC的功能擴(kuò)展

BSC指令的主要作用是把運(yùn)算寄存器S1里的數(shù)據(jù)與設(shè)定值相減，得到偏差，再經(jīng)過由CNT1所決定的控制算法運(yùn)算后，把結(jié)果再存入S1。

BSC指令的功能還需要進(jìn)行擴(kuò)展。模擬式和數(shù)字式儀表2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（六）、運(yùn)算指令基本控制指令BSC的功能擴(kuò)展

1.A寄存器(模擬量功能擴(kuò)展寄存器)提供八種功能；

2.FL寄存器(狀態(tài)量功能擴(kuò)展寄存器)提供七種功能。模擬式和數(shù)字式儀表（a）實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外給定的切換

（b）輸出跟蹤（c）自動(dòng)、手動(dòng)切換（d）輸入報(bào)警或偏差報(bào)警（e）輸入和輸出補(bǔ)償（f）引入可變增益2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（七）、SPRG編程器模擬式和數(shù)字式儀表2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（七）、SPRG編程器模擬式和數(shù)字式儀表2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（七）、SPRG編程器SPRG沒有CPU，借用SLPC的CPU，是SLPC調(diào)節(jié)器的外設(shè)。ROM2—存系統(tǒng)程序RAM2—存用戶程序模擬式和數(shù)字式儀表2.2.2SLPC調(diào)節(jié)器（七）、SPRG編程器功能

1、編制用戶程序（MPR、SPR、SBP）；MPR：主程序；SPR：仿真程序；SBP：子程序。

2、對用戶程序進(jìn)行測試運(yùn)行；3、讀出SLPC中原有的程序進(jìn)行修改，打印程序、參數(shù)、寄存器狀態(tài)、顯示類型等等。模擬式與數(shù)字式儀表2.2.3YS170調(diào)節(jié)器模擬式和數(shù)字式儀表一、功能

二、構(gòu)成

三、原理2.2.3YS170調(diào)節(jié)器（一）、功能模擬式和數(shù)字式儀表

調(diào)節(jié)器分類主要功能SLPC調(diào)節(jié)器YS170調(diào)節(jié)器控制單元BSC/CSC/SSC控制要素標(biāo)準(zhǔn)PID/采樣PI/批量PID可變型給定值濾波有PID參數(shù)自整定有編程能力99步MPR/20步SPR，有專門的仿真程序400步MPR/20步SPR，仿真程序編寫同子程序，（SUB@SIMPR）2.2.3YS170調(diào)節(jié)器（一）、功能模擬式和數(shù)字式儀表自診斷功能有有程序生成SLPC/SPRG/編程指令YS170/PC機(jī)/編程指令通信方式SLPC/集散控制系統(tǒng)/LCS插件YS170/集散控制系統(tǒng)/通信插件YS170/PC機(jī)/RS485直接輸入的信號(hào)無毫伏/熱偶/熱阻/滑線電阻/隔離/兩線制變送器/頻率顯示畫面無操作/調(diào)整/工程顯示畫面2.2.3YS170調(diào)節(jié)器（二）、構(gòu)成1.構(gòu)成原理

同SLPC調(diào)節(jié)器2.電路方框圖模擬式和數(shù)字式儀表DI/DODI/DODI/DODI/DODI/DODI/DODI1/DO6DI2/DO5DI3/DO4DI4/DO3DI5/DO2DI6/DO1輸入口輸出口DIDIDIDIDIDIDODODODODODO通信口系統(tǒng)ROM時(shí)鐘RAMD/ACPUWDT故障報(bào)警多路開關(guān)多路開關(guān)比較器故障指示器報(bào)警Y3Y2Y1LNGNDRS-232C通道燈顯示器CPU顯示部x2x1x3x4x52.2.3YS170調(diào)節(jié)器（二）、構(gòu)成2.電路

方框圖模擬式和數(shù)字式儀表x1顯示操作電路控制運(yùn)算電路AMV正常關(guān)異常硬手動(dòng)電路開2.2.3YS170調(diào)節(jié)器（二）、構(gòu)成2.電路方框圖模擬式和數(shù)字式儀表SLPC調(diào)節(jié)器YS170調(diào)節(jié)器模入/模出同SLPC狀入/狀出同SLPC動(dòng)圈指示表及其相關(guān)電路液晶顯示器及其相關(guān)電路SPRG插座RS232C接口采用EPROM，有EPROM插座采用EEPROM2.2.3YS170調(diào)節(jié)器（三）、原理：1.結(jié)構(gòu)：正面盤模擬式和數(shù)字式儀表SLPC調(diào)節(jié)器YS170調(diào)節(jié)器PV、SV用動(dòng)圈指示表顯示MV用電流指示表顯示PV、SV、MV用液晶顯示器顯示SV由SET按鍵給出同SLPCC/A/M運(yùn)行方式切換開關(guān)同SLPC可編程功能鍵PF同SLPC手動(dòng)輸出操作桿輸出操作鍵無畫面翻頁鍵2023/2/4155YOKOGAWA◆CAMPF▽△FAILALM＜＜SHIFT＞＞TIC-0011LOOP1PV:100.0SV:50.0MV60.0ALM-1STC-ONCoDEG100.0STCON0.0PRM5.0CAMPF▽△YEW602080100040SLPCYS1702.2.3YS170調(diào)節(jié)器（三）、原理：1.結(jié)構(gòu)：側(cè)面盤模擬式和數(shù)字式儀表SLPC調(diào)節(jié)器YS170調(diào)節(jié)器液晶顯示器無側(cè)面盤鍵盤調(diào)整開關(guān)/正反作用開關(guān)ROM插座編程器插座2.2.3YS170調(diào)節(jié)器（三）、原理：1.結(jié)構(gòu)：內(nèi)面盤模擬式和數(shù)字式儀表SLPC調(diào)節(jié)器YS170調(diào)節(jié)器無內(nèi)面盤RS232C接口便攜式手操器接口硬手動(dòng)打開/關(guān)閉開關(guān)硬手動(dòng)輸出旋鈕輸出平衡指示燈機(jī)芯鎖定桿2.2.3YS170調(diào)節(jié)器（三）、原理：2.直接輸入的信號(hào)模擬式和數(shù)字式儀表SLPC調(diào)節(jié)器YS170調(diào)節(jié)器模擬量信號(hào)1~5V模擬量信號(hào)1~5V狀態(tài)量信號(hào)狀態(tài)量信號(hào)無10~100mV輸入信號(hào)無10~63mV熱電偶輸入信號(hào)無10~6500C/10~5000C熱電阻輸入信號(hào)無100~200Ω滑線電阻輸入信號(hào)無1~5V隔離輸入信號(hào)無4~20mA兩線制變送器輸入信號(hào)0~10kHZ頻率輸入信號(hào)2.2.3YS170調(diào)節(jié)器（三）、原理：3.控制運(yùn)算指令模擬式和數(shù)字式儀表SLPC調(diào)節(jié)器YS170調(diào)節(jié)器6大類46條指令同SLPC程序行有編號(hào)

1LDX1

2

BSC程序行無編號(hào)

LDX1

BSC1程序分支去向利用行編號(hào)指定

5GIF8

…8STA2程序分支去向利用標(biāo)號(hào)指定

GIF@CHG_PF…@CHG_PF2.2.3YS170調(diào)節(jié)器（三）、原理：3.控制運(yùn)算指令模擬式和數(shù)字式儀表SLPC調(diào)節(jié)器YS170調(diào)節(jié)器程序說明字不可寫入程序說明字可以寫入（Alarmfunction）直接讀取功能擴(kuò)展寄存器的名稱

1LDB21

直接讀取功能擴(kuò)展寄存器的數(shù)據(jù)名稱

LDPB22.2.3YS170調(diào)節(jié)器（三）、原理：4.顯示畫面模擬式和數(shù)字式儀表2.2.3YS170調(diào)節(jié)器（三）、原理：4.顯示畫面：操作畫面模擬式和數(shù)字式儀表2.2.3YS170調(diào)節(jié)器（三）、原理：4.顯示畫面：操作畫面回路畫面的功能模擬式和數(shù)字式儀表顯示操作PV、SV、MV的數(shù)字顯示C/A/M切換PV、SV、MV的圖、標(biāo)顯示SV的↑或↓報(bào)警狀態(tài)和控制狀態(tài)顯示MV的↑或↓寄存器顯示畫面翻頁操作YOKOGAWA◆CAMPF▽△FAILALM＜＜SHIFT＞＞TIC-0011LOOP1PV:100.0SV:50.0MV60.0ALM-1STC-ONCoDEG100.0STCON0.0PRM5.0工位號(hào)畫面標(biāo)題寄存器狀態(tài)工程單位PL報(bào)警設(shè)定值指針報(bào)警顯示給定值輸出上下限指針可編程功能鍵狀態(tài)顯示2.2.3YS170調(diào)節(jié)器（三）、原理：4.顯示畫面：操作畫面趨勢畫面的功能模擬式和數(shù)字式儀表顯示操作PV、SV、MV的數(shù)字顯示C/A/M切換PV趨勢顯示SV的↑或↓MV的↑或↓畫面翻頁操作YOKOGAWA◆CAMPF▽△FAILALMTIC-0011TREND1PV:100.0SV:50.0DECMV:60.0100STCON0050CDPV、SV、MV顯示趨勢顯示2.2.3YS170調(diào)節(jié)器（三）、原理：4.顯示畫面：操作畫面報(bào)警畫面的功能模擬式和數(shù)字式儀表顯示操作過程報(bào)警顯示報(bào)警的確認(rèn)系統(tǒng)報(bào)警顯示MV的↑或↓自整定報(bào)警顯示YOKOGAWA◆CAMPF▽△FAILALMTIC-0011ALARMPROCESSPL1PH2STCPBLMTTILMTCLRSYSTEM