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控制仪表及装置第四章 可编程调节器可编程调节器 第一节 概述 可编程调节器的特点 基本构成 第二节 KMM可编程调节器 组成 功能 编程方法和仪表投入 应用举例 实现了仪表和计算机一体化。 具有通信功能，便于系统扩展。 具有丰富的运算、控制功能。 通用性强，使用方便。可靠性高，维护方便 。第一节 概述一 .可编程调节器的特点调节器还具有自诊断功能，随时监视各部件工况，出现故障，指示操作人员及时排除。二. 基本构成(一)硬件系统 存储器多路开关采样保持A/DD/A多路开关输出保持V/I模拟量输出模拟量输入输入接口微处理器输出接口开关量输出开关量输入输入缓冲输出缓冲键盘显示接口键盘发送接收通信通信接口显示器由微处理器(CPU)、存储器(ROM、EPROM、RAM)、定时/计数器(CTC)以及输入输出接口(I/O)等组成, 完成数据传递、信息与程序存储、定时计数、并行输入输出和异步或同步串行通信的功能。 数字仪表现常采用单片微机或专用集成电路作为主机电路。单片微机包括了CPU、ROM、RAM、CTC和I/O接口等, 与多芯片组成的主机电路相比，具有体积小、连线少、可靠性高、价格便宜的优点。 1.主机电路 模拟量输入通道包括多路模拟开关、采样/保持器(S/H)和 A/D转换器等，完成模数转换功能。 有多种类型的 A/D，性能各异，位数有二进制 8、10、12、16、20、24位及二-十进制31/2 、41/2位。模拟量输出通道包括 D/A转换器、多路模拟开关、输出保持电路和V/I转换器 等, 完成数模转换和电压/电流转换功能。 常采用电流型 D/A 芯片，有 8、10、12、16位等几种， D/A 输出端尚需加接运算放大器。2.过程输入通道(1)模拟量输入/输出通道 触点开关、无触点开关或逻辑器件的开关量信号，通过输入缓冲电路或直接由输入接口送至主机电路，经处理后通过输出锁存器输出至开关器件。包括测量值、给定值显示器，输出电流显示器, 运行状态(串级/自动/手动)切换按钮，给定值增减按钮, 另有一些状态显示灯和设置、指示各种变量的键盘、显示器。显示器常使用动圈指示表、LED、LCD等器件。(2)开关量输入/输出通道 4.人机联系部件 包括通信接口和发送、接收电路等。通信接口将欲发送的数据转换成标准通信格式的数字信号，由发送电路送至通信线路上；同时通过接收电路接收来自通信线路的数字信号，将其转换成能被主机接受的数据。通信接口有并行和串行两种。可编程调节器大多采用串行传送方式，一次传送一位，连续传送，其特点是所用电缆少，成本低，适于远距离传输。5.通信部件 (二)软件系统 1. 是调节器的主体部分，通常由监控程序和中断处理程序组成： 系统程序 系统初始化键处理键盘显示管理定时处理中断处理程序监控程序中断管理运算控制自诊断处理通信处理运行状态控制掉电处理编程有在线和离线两种方法：编程器独立于调节器, 用户程序写入EPROM, 将其插入调节器相应的插座上。编程器和调节器共用一个CPU， 用户程序写入EPROM后，同样移至调节器的插座上。编制程序采用表格式组态语言 (KMM调节器)和助记符式组态语言(SLPC调节器)。本章以前者为例予以介绍。2.用户程序 其作用是连接系统程序中各功能模块，以完成预定的控制任务。 3 PID控制算式 (1)可编程调节器的 PID 算式是对模拟控制器的算式（参见第一章）进行离散化得到的。 nt∫ e (t) d t = TS ? e (i) 积分项可表示为0i = 0d e (t)e (n) - e (n-1) 微分项可表示为=TSd t式中TS 为采样周期，n 为采样序号。经替换得到完全微分型的位置型算式： TSTDn[e(n) - e(n-1) ]? e(i) +y(n) = Kp {e(n) +} + y’TITSi = 0式中y(n)为第n次采样输出值， y’为输出初值。将第n次采样的算式减去第(n-1)次采样的算式，得到完全微分型的增量型算式： ?y(n) = Kp [e(n) - e(n-1)] + Ki e(n) +Kd [e(n) - 2e(n-1) +e(n-2) ] TS式中：，调节器的积分系数Ki = KpTITDKd = Kp，调节器的微分系数TS另有速度型算式：v (n) = ?y(n) / TS 常使用增量型算式,因有利于实现手/自动之间的无扰动切换。 不完全微分型算式的传递函数见第一章，将其离散化得到：(2)PID算式的改进 不完全微分型 TSTDn[e(n) - e(n-1)]}? e(i) +y(n) = Kp {e(n) +TIT *i = 0+ ? yD (n-1) TDTD / KD式中：，? =T * = TS + KDTS + TD / KD 不完全微分型算式