給水排水工程儀表與控制七過程控制儀表.ppt

1、給水排水工程儀表與控制,華中科技大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院,給水排水工程 過程控制儀表,過程控制儀表的基本類型 傳統(tǒng)控制器 基于微處理器的智能控制器,過程控制儀表,50年來，中國控制儀表和控制系統(tǒng)在經(jīng)歷了氣動基地式儀表、電動（氣動）單元組合儀表、智能數(shù)字調(diào)節(jié)器幾代控制儀表的發(fā)展過程后，進(jìn)入了DCS、PLC、FCS、PCBCS控制系統(tǒng)并存的時代。,過程控制儀表,基本類型,過程控制儀表,傳統(tǒng)控制器：自力式控制器 自力式調(diào)節(jié)器是以被調(diào)介質(zhì)本身的力量或經(jīng)簡單的轉(zhuǎn)換，去帶動調(diào)節(jié)閥等裝置實現(xiàn)自動控制。,過程控制儀表,傳統(tǒng)控制器：基地式控制器 基地式調(diào)節(jié)器一般帶有指示或記錄機構(gòu)。調(diào)節(jié)器的測量機構(gòu)將被控參數(shù)轉(zhuǎn)換

2、成位移信號，送到比較機構(gòu)與給定位移信號相比較，再經(jīng)二級功率放大器和反饋機構(gòu)，發(fā)出控制信號去操作調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)自動控制。 常見的電動基地式調(diào)節(jié)器如動圈式指示調(diào)節(jié)器。 XF系列動圈式指示調(diào)節(jié)儀,過程控制儀表,傳統(tǒng)控制器：單元組合式自動化儀表 單元組合儀表是根據(jù)生產(chǎn)過程自動控制系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)應(yīng)具有的不同功能，將整個系統(tǒng)劃分成若干個具有獨立作用的單元，各單元間以統(tǒng)一信號互相聯(lián)系。單元的品種雖然不很多，但可按照生產(chǎn)工藝的需要加以組合，構(gòu)成各種單參數(shù)或多參數(shù)的自動控制系統(tǒng)。 有氣動單元組合式和電動單元組合式二種。 QDZ 和 DDZ,過程控制儀表,QDZ pneumatic modular system fo

3、r automatic control 標(biāo)準(zhǔn)單元是按儀表在自動控制系統(tǒng)和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的作用劃分的,各單元間使用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的(20100 kPa)氣壓信號。 由若干種具有獨立功能的標(biāo)準(zhǔn)單元組成的一套氣動調(diào)節(jié)儀表 ，用壓縮空氣作為能源。,過程控制儀表,這些單元經(jīng)過不同的組合，可構(gòu)成不同復(fù)雜程度的各種自動檢測系統(tǒng)和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。氣動單元組合儀表廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)生產(chǎn)自動化過程，特別適宜用在易燃、易爆的場合，還常通過轉(zhuǎn)換單元與電動單元組合儀表聯(lián)用。 氣動單元組合儀表的、型，不同之處主要在于內(nèi)部的結(jié)構(gòu)原理，外部性能一致。,過程控制儀表,過程控制儀表,electronic modular system f

4、or automatic control DDZ 從1958年開始，中國開始研制電動單元組合儀表，1964年，全套27個品種的DDZ-I型儀表全部投入生產(chǎn)，采用磁放大器和6N1型電子管作為主要放大元件, 結(jié)構(gòu)上采用多單元制，所以儀表體積大、性能差、構(gòu)成系統(tǒng)儀表用量多，實際應(yīng)用量很少。,過程控制儀表,DDZ 從1965年起，中國開始研制DDZ-II型電動單元組合儀表，采用010mA直流電流信號制并以晶體管作為主要放大元件。1970年，國家組織了全國統(tǒng)一設(shè)計，規(guī)范了DDZ-II型電動單元組合儀表的型號、性能指標(biāo)、連接部件、外形尺寸。 DDZ-II型電動單元組合儀表在全國得到較為普遍的應(yīng)用，一批由數(shù)

5、十個甚至更多調(diào)節(jié)回路組成的控制系統(tǒng)在各行各業(yè)投入運行。,過程控制儀表,DDZ 同時，我國開始研制DDZ-III型電動單元組合儀表，它采用國際通用的420mA信號制、以線性集成電路作為主要放大元件并具有防爆安全功能。,過程控制儀表,過程控制儀表,傳統(tǒng)控制器：組裝式自動化儀表 simplified package system,過程控制儀表,過程控制儀表,過程控制儀表,按照大型機組或過程控制的要求，選用各種標(biāo)準(zhǔn)化的獨立功能組件組合成的專用控制裝置，簡稱組裝儀表。 這種控制裝置是在氣動單元組合儀表和電動單元組合儀表的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，但它與單元組合儀表相比又有不同的作用。,過程控制儀表,組裝儀表是將

6、單元組合儀表的各個單元再劃分為獨立功能組件，并制成插件形式，按用戶的需要選用各種插件組合起來，構(gòu)成一個立柜或幾個立柜，加上顯示操作臺,組成大型控制裝置。對立柜內(nèi)的組件集中供電，組件間信號聯(lián)系在柜內(nèi)采用矩陣接線方式，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變更十分方便。,過程控制儀表,組裝儀表的組件品種繁多，除調(diào)節(jié)計算組件外還有邏輯控制、順序控制和監(jiān)控組件,因此除了能組成常規(guī)的PID調(diào)節(jié)器外，還能構(gòu)成各種復(fù)雜的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，如前饋調(diào)節(jié)、多參數(shù)解耦、超馳調(diào)節(jié)等，在故障報警時能將控制系統(tǒng)自動地切換到安全位置。,過程控制儀表,組裝儀表還備有與計算機聯(lián)用的接口，能適應(yīng)計算機設(shè)定值控制的要求。組裝儀表是20世紀(jì)70年代初發(fā)展起來的，各種功能

7、組件的核心元器件是集成運算放大器。 到70年代后期，不少組件已開始采用微處理機,使組裝儀表的控制功能進(jìn)一步完善,并逐漸與以計算機技術(shù)、控制技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)的分散型控制系統(tǒng)融為一體。,過程控制儀表,組裝儀表能適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程日益龐大與復(fù)雜、工藝不斷更新的要求，廣泛用于大型、高效率、關(guān)鍵工藝裝置的自動控制系統(tǒng)中，已用在大型火力發(fā)電廠、鋼鐵廠、化工廠等。 整套裝置有模擬量功能組件和數(shù)字量控制組件兩大類。模擬量功能組件有信號轉(zhuǎn)換、計算、調(diào)節(jié)、控制、給定、顯示操作組件以及電源等；數(shù)字量組件有電平轉(zhuǎn)換、采樣、譯碼、二極管矩陣、寄存器、優(yōu)先報警、邏輯給定和切換、數(shù)字顯示操作組件。,過程控制儀表,基于

8、CPU的智能控制器 PLC DCS FCS PCBCS,過程控制儀表,PLC programmable controller programmable logic controller 采用可編程序的存儲器并具有邏輯、順序和數(shù)值運算等功能的順序控制器，也稱可編程序式控制器，PC or PLC 為與Personal Computer區(qū)別，改稱PLC,過程控制儀表,可編程序控制器的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段： 采用固定（硬）布線方式，以代替電磁繼電器盤； 以邏輯控制為主，采用不固定（軟）布線方式，在此之前這類控制器又稱可編程序邏輯控制器； 采用內(nèi)部裝有程序的存儲器，程序變動十分容易。 1985年生產(chǎn)的可編

9、程序控制器已普遍采用計算機技術(shù)，它除了存儲容量小、輸入輸出通道以開關(guān)量為主和編程語言不同外，與一般微型計算機系統(tǒng)已十分相似 。,過程控制儀表,結(jié)構(gòu)原理 可編程序控制器的一般硬件結(jié)構(gòu)由 6個基本部分組成： 通用微處理機，實現(xiàn)算術(shù)和邏輯運算，是可編程序控制器的核心部分,通常采用8位、16位通用微處理機或單片微處理機； 存儲器，它一般配置RAM存儲數(shù)據(jù)和配置EPROM存儲程序； 輸入輸出接口；,過程控制儀表,功能選擇開關(guān)； 運行指示器； 編程器，它既可與PLC組成一體也可獨立于外。,過程控制儀表,過程控制儀表,控制程序通過編程器轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制指令代碼存入可編只讀存儲器中。 控制器運行時，機器內(nèi)部不斷循

10、環(huán)“掃描“,在每次“掃描”中,中央處理單元的運算器按指令計數(shù)器加 1的順序逐條讀取程序存儲器中的指令，并予以執(zhí)行。,過程控制儀表,處理一條指令時，一方面對所有輸入開關(guān)量采樣,并存入輸入接口的輸入寄存器中,另一方面根據(jù)指令規(guī)定的操作內(nèi)容，對相應(yīng)的輸入輸出開關(guān)量和中間變量進(jìn)行邏輯運算，然后按照運算結(jié)果控制相應(yīng)輸出接口寄存器或中間變量寄存器，再由輸出寄存器控制輸出單元的通、斷狀態(tài)。,過程控制儀表,一條指令執(zhí)行完畢，運算器立即取出并執(zhí)行下一條指令?！皰呙琛币槐槿恐噶钔ǔＶ恍枰獛缀撩胫翈资撩搿？删幊绦蚩刂破骶幹瞥绦虮扔嬎銠C容易得多，不需要很高的編程技術(shù)。程序調(diào)試完畢后可通過寫入裝置寫入可編程序只讀存儲器內(nèi)。,過程控制儀表,過