装置1-第一章-第2-3节基型控制器+特种控制器和附加单元总结.ppt

4、手动操作电路 理解快速软手动、慢速软手动、硬手动、保持特性的含义 5、无平衡无扰动切换 掌握自动→手动、手动→自动无平无扰切换的原因 6、指示电路 会用叠加原理推导电路的输入输出关系式，掌握电压到电流的转换。 基型控制器对来自变送器的1～5V直流电压信号与给定值相比较后所产生的偏差进行 PID 运算，并输出4～20mA的控制信号。 基型控制器有两个品种： 全刻度指示控制器和偏差指示控制器。 组成：由控制单元和指示单元组成。 在基型控制器基础上增设附加电路可构成各种特种控制器，如抗积分饱和控制器、前馈控制器、输出跟踪控制器等，也可附加某些单元具有报警、限幅等功能。 二线制变送器定义： 测量信号和电源负端公用一根导线。 4 ~20mA流经负载电阻250Ω产生了U i Ui＝4 ~20mA×250Ω＝1~5V 4 ~20mA流经导线电阻Rcm1产生了U cm1 Ucm1＝4 ~20mA× Rcm1Ω＝0~1V US ＝1~5V或 US ＝ 4~20mA×250Ω＝1~5V 调节器的输入信号＝ Ui ＋ U cm1 －US 3、为何是电平移动 ——满足共模输入电压范围的要求。 把以0V为基准的Ui送入IC，它的共模输入电压范围≠2~22V，IC不工作。 输出信号Uo1仅与测量信号Ui和给定信号Us的差值成正比，比例系数为-2，而与导线上的压降Ucm1和Ucm2无关，从而消除导线压降。 结论3： 把以零伏为基准的，变化范围为１～５V的输入信号，转换成以10V为基准的，变化范围为０～＋8V的偏差输出信号Uo1 练习1：推导下列电路的输入输出关系式。 作业1 P39:10 1-10、答： （1）原因有三： ①获取偏差信号； ②消除导线电阻压降Ucm1、Ucm2的影响； ③满足运算放大器的共模输入电压范围的要求 输入电路，在24V单电源供电的情况下，运算放大器的共模输入电压范围确定为2~22V。所以，运放的正、反相输入端的电压UT UF不能超出2~22V，而测量信号是以0V为基准的1~5V） （2）导线电阻产生的Ucm1作用在IC的两个输入端之间，是个差模信号，理想IC对差模信号有放大作用，对共模信号有抑制作用，如果将Ucm1由差模信号转换成共模信号，利用理想IC对共模信号的抑制作用就可以排除Ucm1的影响。 练习2 EK调节器的测量信号缓冲电路如图所示。已知：R1 R2 R3 R4，测量信号Ui 1~5V（以0V为基准），基准电平UB 11V，导线电阻造成的压降Ucm －3~6V。 1．若Ui的极性如图所示，试求Uo ？V 2．当R1＇＜＜R1＂时，若Ui的极性接反，试求Uo ？V 3．IC的共模电压输入范围 ？V 4．Ucm能否被放大？为什么？ 5．电路有无电平移动？ 答： 1、 经过计算，UO -（1~5）V 2、当Ui的极性接反，二极管V1导通，使得两端电压钳位在0.7V，相当于输入电压为-0.7V，所以UO 0.7V。 3、 Ucm －3~6V UB 11V IC的共模电压输入范围 4~8.5V 4、因为Ucm是共模信号，放大器A对共模信号有抑制作用，所以Ucm没有被放大。 5、输入信号以0V为基准，输出信号Uo以参考电平UB 11V为基准，故电路有电平移动。 U01经R54和R55分压后 在R54上的压降为 U02经RP和RP0分压后 若RP的滑动触头在最上端，反馈电压为 反馈 输出 （三）PD电路的传递函数WPD（S） （三）PD电路的传递函数WPD（S） （五）积分饱和 练习3: 调节器的比例积分 电路如图所示，试回答： （1）当UO2 2V的阶跃信号时，UO3 t 0 ?V （2）在正常的工作范围内，C21上的电压UC21和输出电压UO3大小相等，方向相反，对吗? （3）本电路的比例增益与哪些元件有关系？ 1、Uo2有阶跃变化， t＝t0， C20和C21组成分压式比例电路， ∴ Uo3 t0 ＝－ C20 UO2 /C21 　　∵ C20 ＝C21 ∴ Uo3 t0 ＝－UO2 2、 UC21 UF-Uo3，根据运放的“虚短虚断”原则， UT UF UB， 于是可得UC21 UB-Uo3 -Uo3（以UB为参考）。 3、根据比例积分环节的时间函数表达式 比例增益与电容C20和C21有关。 当I’o 4mA时，If 0.255mA，它占I’o的6%以上，调节器的最大误差为1%，折合成电流为0.16mA 。而0.255mA 0.16mA，所以电路结构超出了误差允许的范围。 采用非对称差动输入电路。也就是让Uo3的两个输入电阻R1≠R2 ， 当R2 40K,Rf 62.5,KR 10K, R1 40.25KΩ 4 KR+Rf ， 就可以获得精确的转换关系。 选用带前置级的IC （