控制仪表及装置第四章(李忠虎)

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1、第四章可编程调节器《控制仪表及装置》1第一节概述一可编程调节器的特点二基本构成可编程调节器第二节KMM可编程调节器一组成二功能三编程方法和仪表投入四应用举例内容安排2第一节概述一、集散控制系统(DCS)1、结构图CRT操作站管理计算机过程控制单元过程控制单元数据采集单元…集中操作与管理装置分散控制装置通信系统342、系统组成操作站（OperatorStation）负责集中监视、操作及系统生成现场控制站（FieldControlStation）负责执行具体控制功能3、特点⑴、控制功能分散，操作管理功能集中。⑵、硬件及软件

2、结构都与通用计算机有很大不同，尤其是软件，它不使用通用的程序设计语言，而是采用面向控制问题的专用语言POL（Problem—OrientedLanguage）5二、可编程调节器是一种内藏微处理机的运算控制仪表，是近代自动控制技术、计算机技术和通信技术（简称‘3C’技术）高度结合的产物。可编程调节器V/I：．：．4～20mADC1～5VDC模拟数字也叫单回路可编程调节器6实现了仪表和计算机一体化。具有丰富的运算、控制功能。通用性强，使用方便。具有通信功能，便于系统扩展。可靠性高，维护方便。调节器还具有自诊断功能，随时监视

3、各部件工况，出现故障，指示操作人员及时排除。㈠可编程调节器的特点7㈡可编程调节器的基本构成1.硬件系统多路开关采样保持输入缓冲模拟量输入开关量输入A/D输入接口微处理器输出接口存储器键盘显示接口D/A多路开关输出保持V/I输出缓冲键盘显示器通信接口发送接收模拟量输出开关量输出通信过程输入通道过程输出通道主机人机接口通信接口8⑴主机电路由微处理器(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

4、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。9⑵　模拟量输入、输出通道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

5、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。10⑶开关量输入、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。⑷人机联系部件包括测量值、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。11⑸通信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

6、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。122.软件系统系统初始化键盘显示管理中断管理自诊断处理运行状态控制监控程序键处理定时处理运算控制通信处理掉电处理中断处理程序⑴系统程序：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：13⑵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。

7、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。编程有在线和离线两种方法。离线方法：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。在线方法：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。143.PID控制算式可编程调节器的PID控制算式是对模拟控制算式（参见第一章）进行离散化而得到的。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：y(n)=Kp{e(n)+TSe(i)+}+y′T

8、Ini=0TDTS[e(n)-e(n-1)]式中，y(n)为第n次采样输出值，y′为输出初值。积分项可表示为∫e(t)dt=TSe(i)t0ni=0微分项可表示为de(t)e(n)-e(n-1)dtTS=15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)]+K