控制仪表及装

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1、控制仪表及装置第四章可编程调节器第一节概述>可编程调节器的特点>基本构成可编程调节器第二节KMM可编程调节器>组成>功能>编程方法和仪表投入>应用举例第一节概述>可编程调节器的特点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，随时监视各部件工况，出现故障，指示操作人员及时排除。>基本构成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主机电路由微处理

2、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。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

3、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。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。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。通信部件包括通信接口和发送、接收

4、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。系统程序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：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。编制程序采用表格式组态语言(KMM调节器)和助记符式组态

5、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：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。PID控制算式可编程调节器的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。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’TIni=0TDTS[e(n)-e(n-1)

6、]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)]+Kie(n)+Ki=KpKd[e(n)-2e(n-1)+e(n-2)]TSTI式中：，调节器的积分系数Kd=Kp，调节器的微分系数TDTS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。PID算式的改进不完全微分型不完全微分型算式的传递函数见第一章，将其离散化得到：y(n)=Kp{e(n)+TSe(i)+TIni=0TDT*[e(n)-e(n-1)]}+yD(

7、n-1)T*=TS+TDKD式中：，=TD/KDTS+TD/KD不完全微分型算式较复杂，但其控制品质优于完全微分型。微分先行PID如同微分先行的模拟控制器一样，它只对测量值进行微分，这样在给定值变化时，不会产生输出的大幅度变化。积分分离PID在偏差大于一定值时，取消积分作用，而当偏差小于该值时，才将积分投入，这样既可减小超调，又可达到积分校正的效果(消除偏差)。还可采用其它方法改进PID算式，例如带有死区的PID控制，自动改变比例增益的PID控制、模糊PID控制等。