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第五章 自动控制仪表 教学要求 1掌握基本控制规律的数学表示形式 2掌握基本控制规律对过渡过程的影响 3掌握气动、电动执行器的组成和特点 4了解 DDZ-Ⅲ控制器的组成及特性 5 掌握工作流量特性和理想流量特性 6掌握执行器的选型、气开气闭方式的选择 7了解可编程控制器的编程方法 8了解可编程控制器的组成、工作过程 重点与难点 一、 概述 1.气动控制仪表：0.02～0.1MPa的模拟气压信号，作为仪表间的标准联络信号。 2.电动控制仪表：0～10mA（DC）电流信号作为电动Ⅱ型仪表的统一标准联络信号， 4～20mA（DC）电流信号和1～5V（DC）电压信号确定为过程控制系统中电动Ⅲ型仪表统一标准的模拟信号。 3.发展三个阶段：基地式，单元式，微处理式。 信号形式 电动仪表信号之间的传输方式是：进出控制室的传输信号采用电流信号。 控制室内部各仪表间联络信号采用电压信号。 电动仪表的供电方式有交流供电和直流集中供电两种形式。 基本控制规律及其对控制过程的影响 控制规律概述 1.控制规律是指控制器的输出信号与输入偏差信号随时间变化的规律。 2.正作用控制器：输入e与输出Δy的变化方向相同； 3.反作用控制器：输入e与输出Δy变化方向相反。 控制规律概述 工程实际中应用最广泛的控制规律为双位控制、比例（P）、积分（I）、微分（D）控制规律，简称PID控制规律，各种控制器的运算规律均由这些基本控制规律组合而成。 控制规律的表示形式 P,I,D控制规律对控制过程的影响 比例控制规律对控制过程的影响 软件组成 ⑵用户程序 又称为应用程序，是用户为完成某一特定的控制任务而利用PLC的编程语言编制的程序。用户程序通过编程器输入到PLC的用户程序存储器中。为便于程序修改，一般在用户程序编制和调试以及试运行阶段选用电池支持式ＲＡＭ型用户程序存储器好；而在程序定型后，宜选用EEPROM型用户程序存储器，这样既能对程序进行少量调整，又避免了更换电池，可长期使用。 PLC的选型和应用 PLC的选型和应用是工程设计中的重要一环。目前，适用于工程应用的PLC种类繁多，性能各异。在实际工程应用中，应根据什么进行系统的硬件设计、机型选择应注意的性能指标以及模块的选择等都是比较重要的问题。在实际设计时，应根据工艺的要求进行选型，同时也应该考虑到系统的经济性和先进性。 应用 1. PLC的选型 ⑴ CPU的选择 ⑵ 输入／输出模块和智能模块的选择 ⑶ 电源模块的选择。 2. PLC控制系统设计的基本内容 信号输入器件、输出执行器件以及显示器件进行选择。 根据执行机构的动作设计控制系统主回路。 进行PLC的选型,完成I/O分配，并绘制PLC的控制系统硬件原理图。 进行程序设计和模拟调试。检查硬件设计是否完整、正确，软件是否满足工艺要求。 * * 重 点：基本控制规律对过渡过程的影 响。理想流量特性,执行器气开、气闭方式的选择. 难 点：基本控制规律对过渡过程的影 响,直线流量特性分析,执行器气开、气闭方式的正确选择. PID控制器的一般形式为：　　△y＝f(e) 几种常用控制规律的微分方程表达式可分别表示为： 比例作用（P） 　　　　 　　　　　 比例积分作用（PI）　　　 比例微分作用（PD） 比例积分微分作用（PID） 　　　　 　 　 当控制器只具有比例控制规律时，称此控制器为比例控制器。比例控制的输出与输入的关系为 p＝Ke　　　　　　　　　　　　　　 K是一个重要的系数，它决定了比例控制作用的强弱。 K越大，比例控制作用越强。 K越小，比例控制作用越弱。 比例作用最大的特点：及时、迅速（控制器的输出与输入成正比，只要有偏差存在，控制器输出就会马上与偏差成比例地变化） 比例度：输入变化相对值与输出变化相对值之比。 比例积分控制规律对系统控制质量的影响 积分作用是指控制器的输出与输入的积分成比例的作用。数学表达式为：　　　 　只要存在偏差，积分控制器的输出就会不断地随时间积分而增大，只有当偏差为零时，控制器才会停止积分，保持在一定的输出值不变。 积分作用的一个重要优点是能够消除余差。 积分时间TI的物理意义 积分时间是指在阶跃信号作用下，控制器积分作用的输出等于比例作用的输出所经历的时间。 积分时间TI是一个常数，它可以用来表示积分速度的大小和积分作用的强弱。 理想微分控制器的输出与输入信号的关系为： 通常称微分控制为“超前控制”。 比例微分输出的大小与偏差变化速度及微分时间ＴＤ成正