化工仪表及自动化(厉玉鸣)(第三版)第10章

化工仪表及自动化第十章 自动控制仪表

内容提要自动控制仪表的作用与分类控制仪表的能源形式 控制仪表的结构形式 控制仪表的信号形式

模拟式控制仪表概述 DDZDDZ-Ⅲ型电动控制器

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内容提要数字式控制仪表概述 可编程调节器的主要特点 可编程调节器的基本构成及原理 KMM可编程序调节器 KMM可编程序调节器

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第一节 控制仪表的作用与分类控制仪表或称控制器,它将被控变量测量值与给定值 控制仪表 相比较后产生的偏差,进行一定的运算,并将运算结果以一 定信号形式送往执行器,以实现对被控变量的自动控制。

一、控制仪表的能源形式直接作用式控制器 控制仪表 按照仪表所用的能源 间接作用式控制器

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第一节 控制仪表的作用与分类二、控制仪表的结构形式按控制仪表与自动控制系统中的检测、变送、显示 等各部分的组合方式 组合方式不同,主要可以分为基地式控制仪 表与单元组合式控制仪表等。

基地式控制仪表基地式控制仪表是将测量、变送、显示及控制等 功能集于一身的一种控制仪表。 结构比较简单,常用于单机控制系统 单机控制系统。

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第一节 控制仪表的作用与分类 单元组合式仪表单元组合式仪表把整套仪表按照其功能和使用要 求，分成若干独立作用的单元，各单元之间用统一的 标准信号联系。 使用时，针对不同的要求,将各单元以不同的形 式组合，可以组成各种各样的自动检测和控制系统。 优点 ① 可以用有限的单元组成各种各样的控制 系统,具有高度的通用性和灵活性。 ② 可以通过转换单元,把气动表、电动表, 甚至液动表联系起来,混合使用。5

第一节 控制仪表的作用与分类

③ 由于各单元独立作用,所以在布局、安装、维护上 也更合理、更方便。 ④ 仪表大都采用力平衡或力矩平衡原理,工作位移小、 无机械摩擦、精度高、使用寿命长、性能较好。 ⑤ 由于零部件的标准化、系列化,有利于大规模生产, 降低了成本,提高了产量和质量。 ⑥ 有利于发展新品种,采用新工艺、新技术。

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第一节 控制仪表的作用与分类分 类 单元组合仪表一般可以分为七大类单元。 单元组合仪表一般可以分为七大类单元。 变送单元(B) 显示单元(X) 给定单元(G) 辅助单元(F) 在电动单元组合仪表中还包括执行单元(K)。7

根据使用能源的不同 使用能源的不同,单元组合仪表主要分 为气动单元组合仪表和电动单元组合仪表。

控制单元(T) 计算单元(J) 转换单元(Z)

第一节 控制仪表的作用与分类气动单元组合仪表是以 0.14MPa压缩空气为能源,各单元之间以统一的 0.02~0.1MPa气压标准 信号相联系,整套仪表的精度为1级。

电动

单元组合式仪表的发展阶段：DDZ-Ⅰ型——电子管器件为主要器件 DDZ-Ⅱ型——晶体管等分立元件为主要器件 DDZ-Ⅲ型——线性集成电路作为核心器件

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第一节 控制仪表的作用与分类三、控制仪表的信号形式控制仪表 模拟式控制仪表数字是控制仪表

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第二节 模拟式控制仪表一、概述模拟式控制仪表所传送的信号形式为连续的模拟信号。

基 本 结构

比较环节 反馈环节 放大器

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第二节 模拟式控制仪表基本功能 PID运算功能 PID运算功能 测量值、 测量值、给定值与偏差显示 输出显示 手动与自动的双向切换 内、外给定信号的选择 正、反作用的选择

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第二节 模拟式控制仪表一、DDZ-Ⅲ型电动控制器 Ⅲ1. DDZ-Ⅲ型仪表的特点 DDZ(1)采用国际电工委员会(IEC)推荐的统一标准信号。 )采用国际电工委员会(IEC)推荐的统一标准信号。

优点电气零点不是从零开始，且不与机械零点重合，这不 但利用了晶体管的线性段，而且容易识别断电、断线等 故障。 本信号制的电流-电压转换电阻为250Ω。 由于联络信号为1~5V DC,可采用并联信号制，因此 干扰少，连接方便。12

第二节 模拟式控制仪表(2)广泛采用现性集成电路，可靠性提高，维修工作量减少。 广泛采用现性集成电路，可靠性提高，维修工作量减少。

优点由于集成运算放大器均为差分放大器，且输入 对称性好，漂移小，仪表的稳定性得到提高。 由于集成运算放大器有高增益，因而开环放大 倍数很高，这使仪表的精度得到提高。 由于采用了集成电路，焊点少，强度高，大大 提高了仪表的可靠性。

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第二节 模拟式控制仪表(3)Ⅲ型仪表统一由电源箱供给24V DC电源，并有蓄电 型仪表统一由电源箱供给24V DC电源 电源， 池作为备用电源。 池作为备用电源。

优点各单元省掉了电源变压器，没有工频电源进入 单元仪表，既解决了仪表发热问题，又为仪表的 防爆提供了有利条件。 在工频电源停电时备用电源投入，整套仪表在 一定时间内仍可照常工作，继续进行监视控制作 用，有利于安全停车。

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第二节 模拟式控制仪表(4)内部带有附加装置的控制器能和计算机联用,在与 4 内部带有附加装置的控制器能和计算机联用, 直接数字计算机控制系统配合使用时,在计算机停机时, 直接数字计算机控制系统配合使用时,在计算机停机时,可 作后备控制器使用。 作后备控制器使用。 (5)自动、手动的切换是双向无扰动的方式进行的。 自动、手动的切换是双向无扰动的方式进行的。 (6)整套仪表可构成安全火花防爆系统。 整套仪表可构成安全火花防爆系统。

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第二节 模

拟式控制仪表Ⅲ型控制器有全刻度指示和偏差指示两个基型品种。

图10-1 DDZ-Ⅲ型控制器结构方框图

主要由输入电路、给定电路、PID运算电路、自动 与手动(包括硬手动和软手动两种)切换电路、输出电 路及指示电路等组成。16

第二节 模拟式控制仪表

图10-2 DTL-3110型调节器正面图 1—自动-软手动-硬手动切换开关；2—双针垂直指示器；3—内给定设定轮； 4—输出指示器；5—硬手动操作杆；6—软手动操作板键；7—外给定指示 灯；8—阀位指示器；9—输出记录指示；10—位号牌；11—输入检测插孔； 12—手动输出插孔17

第三节 数字式控制仪表一、概述数字式控制器与模拟式控制器的异同点： 数字式控制器与模拟式控制器的异同点： 不同点 数字式控制器 构成原理 数字技术 所用器件 以微处理机为核 心部件 相同点 仪表总的功能和输入输出关系基本一致。 模拟式控制器 模拟技术 以运算放大器等模拟 电子器件为基本部件

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第三节 数字式控制仪表二、可编程调节器的主要特点 可编程调节器的主要特点1.功能丰富。 功能丰富。 通用性强。 2. 通用性强。 3.可靠性好。 可靠性好。

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第三节 数字式控制仪表三、可编程调节器的基本构成及原理

图10-3可编程调节器的原理方框图20

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