第3章过程控制控制仪表案例.ppt

比例控制系统的控制过程 比例控制的特点 控制及时、适当。只要有偏差，输出立刻成比例地变化，偏差越大，输出的控制作用越强。 控制结果存在静差。因为，如果被调量偏差为零，调节器的输出也就为零 y = KP e 即调节作用是以偏差存在为前提条件，不可能做到无静差调节。 在实际的比例控制器中，习惯上使用比例度P来表示比例控制作用的强弱。 所谓比例度就是指控制器输入偏差的相对变化值与相应的输出相对变化值之比，用百分数表示。 如果控制器输入、输出量程相等，则: 比例度除了表示控制器输入和输出之间的增益外，还表明比例作用的有效区间。 比例带P的物理意义： 使控制器输出变化100%时，所对应的偏差变化相对量。如P=50%表明： 控制器输入偏差变化50% ，就可使控制器输出变化100%，若输入偏差变化超过此量，则控制器输出饱和，不再符合比例关系。 例 某比例控制器，温度控制范围为400～800℃，输出信号范围是4～20mA。当指示指针从600℃变到700℃时，控制器相应的输出从8mA变为16mA。求设定的比例度。 解 答 温度的偏差在输入量程的50％区间内（即200℃）时，e和y是2倍的关系。 （1）积分控制 （I控制） 3.1.3 比例积分控制（PI） 当要求控制结果无余差时，就需要在比例控制的基础上，加积分控制作用。 输出变化量y与输入偏差e的积分成正比 TI —积分时间 当e是幅值为E的阶跃时 过程控制 目录 第3章控制仪表 控制仪表又称控制器或调节器。 作用：把被控变量的测量值和给定值进行比较，得出偏差后，按一定的调节规律进行运算，输出控制信号，以推动执行器动作，对生产过程进行自动调节。 控制仪表按工作能源分类有： 1、 电动仪表 以220VAC或24VDC作为工作能源，其输入输出信号均采用0～10mA或4～20mA的标准信号。 2、气动仪表 以140kPa的气压信号作为工作能源，其输入输出信号均采用20～100kPa的标准气压信号。 第3章控制仪表 3、自力式仪表 不需要专门提供工作能源。 例：自力式液位调节器 控制仪表的发展基本上分为三个阶段： 1、基地式仪表 将检测、控制、显示功能设计在一个整体内，安装在现场设备上。 安装简单、使用方便。但一般通用性差，只适用于小规模、简单控制系统。 2、单元式组合仪表 将仪表按其功能的不同分成若干单元（例变送单元、给定单元、控制单元、显示单元等），每个单元只完成其中的一种功能。 控制单元是接受测量与给定信号，然后根据它们的偏差进行控制运算，运算的结果作为控制信号输出。 各个单元之间以统一的标准信号相互联系。 DDZ-Ⅱ电动仪表 DDZ-Ⅱ气动仪表 DDZ－Ⅲ电动调节器 DDZ-S单回路调节器 DDZ-S单回路调节器 DDZ－Ⅲ 组装仪表 3、以微处理器为中心的控制仪表（装置） 内设微处理器，控制功能丰富，很容易构成各种复杂控制系统。 在自动控制系统中广泛应用的有： 工业控制计算机（DDS） 集散控制装置（DCS） 单回路数字控制器（SLPC） 可编程数字控制器（PLC） 现场总线控制装置（FCS） YS100单回路调节器 CENTUM-XL综合控制系统 3.1 基本控制规律及特点 控制规律——控制器的输出信号与输入偏差信号之间的关系。 y = f (e) e = r – x 或 e = x - r 控制规律有断续控制和连续控制两类： 一、断续控制——控制器输出接点信号，如双位控制、三位控制。 二、连续控制——控制器输出连续信号，如比例控制、比例积分控制、比例微分控制、比例积分微分控制。 3.1 基本控制规律及特点 3.1.1 双位控制 双位控制器只有两个输出值，相应的执行机构只有开和关两个极限位置，因此又称开关控制。 e 0 （或e 0）时 = ymax ymin y e 0 （或e 0）时 理想的双位控制特性 ymax ymin e y 例1：温度双位控制系统： 温度低于给定值时，温控器输出高电平，继电器吸合，加热器通电加热；温度高于给定值时，温控器输出低电平，继电器断开，加热器断电。 3.1.1 双位控制 二位式控制器电路原理框图： 是一种最简单的调节器，根据被调量偏差符号的正、负，输出只有两个位置，高电平或低电平，可以当一个电子开关用。 3.1.1 双位控制 理想双位控制效果： 被控温度在T0 上下振荡，无法稳定。 3.1.1 双位控制 三位控制： 控制器有三个输出位值，可以控制两个继电器。 三位控制器电路原理框图： 3.1.1 双位控制 例2：温度三位控制