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工业控制器

发布日期:2022-04-22 点击率:78

工业控制器是指成为系列化、标准化产品的控制器。它是自动化仪表的一个品种类型。当前过程控制的主要任务是维持生产的稳定,所以很多控制系统都是为保持某些参数的恒定而设计的。这种控制系统称为恒值系统,而在过程控制中常称为调节系统。因此,调节系统中使用的控制器也习惯上称为调节器。以比例、积分、微分3种基本控制作用组合而成的控制器,都称为调节器。
   控制器按使用的能源来分,可分为自力式控制器和间接作用控制器。自力式控制器不需要外加能源,而是利用被控介质的能源,而是利用被控介质的能源,其结构简单、适用于要求不太高的控制。例如常见的浮子杠杆式水位控制器就属于这一类。间接作用控制器需要外加能源。根据所加能源的不同,分为电动式、气动式、液动式等。

控制器按使用的能源来分,可分为自力式控制器和间接作用控制器。自力式控制器不需要外加能源,而是利用被控介质的能源,其结构简单、适用于要求不太高的控制。例如常见的浮子杠杆式水位控制就属于这一类。间接作用控制器需要外加能源。根据所加能源的不同,分为电动式、气动式、液动式等。

自动化仪表在其发展过程中,逐步标准化、系列化,出现了单元组合仪表。电动式单元组合仪表是应用最广泛的自动化仪表。所谓单元式,就是把自动化仪表按功能分成若干独立单元,独立构成仪表,各单元之间使用统一的标准信号形式,应用时按要求将不同的单元组合在一起,构成一个完整的控制系统。调节器、运算器、变送器、执行器、记录仪、显示器等都是单元组合仪表的一个单元。电动式单元组合仪表的调节器是电子式调节器。我国电动单元仪表从20世纪50年代以来,经历了采用电子管的DDZ-I型,采用晶体管分立元件的DDZ-Ⅱ型,采用集成电路的DDZ-Ⅲ型等发展阶段。特别是DDZ-Ⅱ型自动化仪表,在过程控制中得到了广泛的应用。随着控制技术,微电子技术、计算机技术、通讯技术的发展,新型自动化仪表不断涌现,在结构原理上发生了根本的变化。新型自动化仪表最显著的特点是数字化、智能化。DDZ系列仪表的功能是靠硬件来实现的,因而功能单一,组成控制系统后仪表多、体积大、结构复杂。新型自动化仪表的大多数功能是由软件实现的。一台数字化、智能化仪表可以具有几十种功能,一次可以取代几种,甚至十几种单元仪表,而其外部尺寸仅相当于一台单元仪表。数字化、智能化仪表使控制系统结构简单,功能多样,其优点是显而易见的。



随着我国对外开放,先进技术、先进产品不断引入,自动化仪表的产品技术含量高、产品种类多,而且更新换代速度进一步加快。这里我们仅选常见的可编程调节器等做一简单介绍。



1.  可编程调节器
可编程调节器是以微处理器为核心,通过编程实现控制功能的新型控制仪表。
可编程调节器也有人称为单回路调节器。因为相当多的可编程调节器只能控制一个回路。这个概念现在早已被突破。新型可编程调节器可以同时控制若干个回路。国内常见的可编程调节器品种很多。我们以KMM为例,介绍一下可编程调节器的原理。



KMM可编程调节器是一个系列化产品。KMM可编程调节器的硬件构成原理见图1。


mA的标准直流信号输入到控制系统的执行机构。输出信号也可不转换成电流,而直接以

2 减法 SUB
4 除法 DVD
6 开平方 SQR;.
7 最大值 MAX U=最大值(H1,H2,P1,P2)
8 最小值 MIN U=最小值(H1,H2,P1,P2)
9 4点加法 SGN时,时,时,时,时,时,时,时,时,时,时,时,,,的变化率限制在的变化率限制在
19 手操输出 MAN 手动输出操作单元
20 1#控制 PID1 第一个控制
22 纯滞后时间 DED为纯滞后时间
23 超前/迟后环节 L/L超前时间,,滞后时间


</t

25 移动平均 MAV
28 OR
30 NOT时,时,时,时,变化
33 计时脉冲 TIM时间里发出一个脉冲
34 积算脉冲输出 CPO;(脉冲/时)
35 斜坡信号 RMP 输出以一定速度增加
36 脉冲宽度调制 PWM 在周期成比例
37 1#折线表 TBL1 用十个折点的折线近似
38 2#折线表 TBL2 用十个折点的折线近似
39 3#折线表 TBL3 用十个折点的折线近似
40 1#反折线表 TBR1折线近似的反函数
42 3#反折线表 TBR3控制参数更改
44 2#控制参数 PMD2图5.23 KMM 可编程调节器的硬件构成原理
图1 KMM 可编程调节器的硬件构成原理



KMM可编程调节器的核心部件是CPU,通过内部总线与其它部分相连。中央处理器(CPU)由运算器、时钟发生器、内部控制其组成。由制造厂编制的系统程序固化在只读存贮器系统ROM中。可擦可编存贮器用户ROM用来存放用户编写的程序。随机存贮器RAM用来存放运行中的中间数据及可修改参数等。输入输出接口(I/O接口)及A/D,D/A转换用来完成模拟量、数字量的输入与输出。另外,可编程调节器还可配置通信接口,与上位机进行通信。

KMM可编程调节器的工作特点是:测量变送器送来的模拟信号进入输入缓冲器,经过滤波、多路转换开关和A/D转换后变为数字信号,该信号存贮于输入寄存器中。数字量输入信号,则静输入缓冲器滤波,整型后直接送入输入寄存器。CPU按照用户程序,从系统ROM中读出各种运算子程序,从用户ROM和RAM中读出各种控制数据,对输入信号进行运算。运算结果存入输出寄存器,再经D/A转换和输出保持电路,电压电流转换,以V直流电压的形式输出,给其它设备提供信号。数字量则直接由输出寄存器、输出缓冲器输出。



可编程调节器最突出的特点就在于其系统程序中编制了能完成PID运算、算术运算、函数运算、逻辑运算等子程序模块。用户只需将这些模块按照规定的编程方法进行软连接(称为组态),就能完成复杂的控制功能,而不必像单元仪表那样要由多台仪表进行硬连接。因此,可编程调节器的功能非常丰富,通用性强,这是模拟仪表无法比拟的。



表1列出了KMM可编程调节器的运算功能。

表1 KMM运算模块表 编号 运算式名称 名称 内容 1 加法 ADD 3 乘法 MUL 5 绝对值 ABSP1 -->时,时, 10 高选 HSE; 11 低限 LLM; 12 低选 LSE; 13 高限 HLM; 14 高值监视 HMS; 15 低值监视 LMS; 16 偏差监视 DMS 若;若 17 变化率限制 DRL 把/分之内 18 变化率限制 DRM 把/分之外,控制 21 2#控制 PID1 第二个,,滞后时间 24 微分 LED超前时间,,时刻的输入 26 双稳态 RS 双稳态触发 27 和 AND 29 异或 XOR 31 2点切换开关 SW, 32 无扰动切换 SFT,,但每次切换时,采样按时,定时器开始计数在每个时,时,脉冲输出为内输出脉冲宽度比与输入折线近似的反函数 41 2#反折线表 TBR2折线近似的反函数 43 1#控制参数 PMD1 对控制参数更改 45 控制方式切换 MOD 手动、自动、串级、跟踪方式切换

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