过程控制与自动化仪表--第3章_过程控制仪表（下）

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1、第3章过程控制仪表（下）3.3数字式控制器过程仪表的定义及作用3.3.1数字式控制器的基本构成模拟式调节器的局限性越来越明显：1）功能单一，灵活性差；2）信息分散，所用仪表多，且监视操作不方便；3）接线过多，系统维护难度大。数字式控制器的硬件电路由主机电路、过程输入通道、过程输出通道、人/机接口电路以及通信接口电路等构成。1.数字式控制器的硬件电路YS100单回路调节器数字式控制器的硬件电路（1）主机电路主要由微处理器CPU、只读存储器ROM和EPROM、随机存储器RAM、定时/计数器CTC以及输入/输出接口等组成，它

2、是数字控制器的核心，用于数据运算处理和各组成部分的管理。（2）过程输入通道包括模拟量输入通道和开关量输入通道两部分，其中模拟量输入通道主要由多路模拟开关、采样/保持器和A/D转换器等组成，其作用是将模拟量输入信号转换为相应的数字量；而开关量输入通道则将多个开关输入信号通过输入缓冲器将其转换为能被计算机识别的数字信号。（3）过程输出通道主要包括模拟量输出通道和开关量输出通道两部分，其中模拟量输出通道由D/A转换器、多路模拟开关输出保持器和V/I转换器等组成，其作用是将数字信号转换为1～5V模拟电压或4～20mA模拟电流信

3、号。开关量输出通道则通过输出缓冲器输出开关量信号，以便控制继电器触点或无触点开关等。（4）人/机联系部件主要包括显示仪表或显示器、手动操作装置等，它们被分别置于数字式控制器的正面和侧面。正面的设置与常规模拟式控制器相似，有测量值和设定值显示表、输出电流显示表、运行状态切换按钮、设定值增/减按钮、手动操作按钮等。侧面则有设置和指示各种参数的键盘、显示器等。（5）通信部件主要包括通信接口、发送和接收电路等。通信接口将发送的数据转换成标准通信格式的数字信号，由发送电路送往外部通信线路，再由接收电路接收并将其转换成计算机能接收

4、的数据。数字通信大多采用串行方式。（1）系统管理软件主要包括监控程序和中断处理程序两部分，它们是控制器软件的主体。监控程序又包含系统初始化、键盘和显示管理、中断管理、自诊断处理及运行状态控制等模块；中断处理程序则包含键处理、定时处理、输入处理和运算控制、通信处理和掉电处理等模块。（2）用户应用软件用户应用软件由用户自行编制，采用POL(面向过程语言)编程，因而设计简单、操作方便。在可编程控制器中，这些应用软件以模块或指令的形式给出，用户只要将这些模块或指令按一定规则进行连接（亦称组态）或编程，即可构成用户所需的各种控制

5、系统。2.数字式控制器的软件3.3.2数字式控制器实例目前广泛使用的产品有DK系列的KMM数字调节器、YS-80系列的SLPC数字调节器、FC系列的PMK数字调节器以及Micro760/761数字调节器等，由于它们的运算与控制功能是靠组态或编程实现的，且只控制一个回路，所以又常将它们称为单回路可编程数字调节器。以SLPC数字调节器为例。1.SLPC可编程数字调节器的硬件构成具有基本的PID、微分先行PID、采样PI、批量PID、带可变滤波器设定的PID等多种控制功能，还可构成串级、选择性、非线性等多种复杂的过程控制系统

6、，并具有自整定、自诊断、通信等许多特殊功能SLPC可编程控制器的硬件电路各部分电路的具体构成及其功能简述如下：（1）主机电路主机电路中的CPU采用8085AHC芯片,时钟频率为10MHz；系统ROM为64KB,用于存放监控程序和各种功能模块；用户ROM为2KB,用于存放用户程序;RAM为16KB。（2）过程输入/输出通道具有如下特点：1）输入通道中有5路模拟量输入和6路开关量输入。模拟量输入由RC滤波器、多路开关、PC648D型高速12位D/A转换器和比较器等组成，通过CPU反馈编码，实现比较型模/数转换。2）输出通道

7、中有3路模拟量输出和6路开关量输出。模拟量输出中有1路输出为4～20mA.DC直流电流，可驱动现场执行器；另两路输出为1～5V.DC直流电压，提供给控制室的其它模拟仪表。3）用一片PC648D型12位高速D/A芯片，将CPU输出的数字量转换为模拟量输出，在CPU的程序支持下，通过比较器将模拟量输入转换成数字量输出；开关量输入与开关量输出共用同一通道，其选择由使用者用程序确定；所有开关量输入/输出通道与内部电路之间均用高频变压器隔离。4）在过程输入/输出通道中分别设计了“故障/保持/软手动”功能。模拟输入信号经滤波后分为

8、两路，一路经模数转换后进入CPU;另一路则送往故障/PV开关。当仪表工作不正常时，由CPU的自检程序通过WDT电路发出故障报警信号，并自动将“故障/PV”开关切换到故障位置，直接显示被控量；与此同时，故障输出信号则将模拟量输出中的输出电流切换成保持状态，以便进行软手动操作。（3）人/机联系部件SLPC的人/机联系部件的正面面板与模