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1、1-1单回路过程控制系统方框图,概论,1、过程控制仪表与过程控制系统的功能，调节器、变送器、执行器的功能。,2、仪表之间联系信号，信号的传输方式，传输误差。,3、两线制变送器与四线制变送器相比结构特点及优点。,4、本质安全防爆系统的组成，本安防爆的充要条件，本安防爆仪表的特点，防爆标识得含义,5、安全栅的种类、电路分析。,概论,1、过程控制仪表与过程控制系统的功能，调节器、变送器、执行器的功能。,过程控制系统（仪表）的功能：对工业生产过程中过程量（温度、压力、流量、液位（物位）、成分量）进行自动检测与控制，使工艺参数满足控制要求。,调节器功能：将来自变送器的测量值与给定值相比较后产生的偏差进行
2、一定规律的运算，并输出统一标准信号, 去控制执行机构的动作，以实现对过程量的自动控制。,变送器：将各种过程量转换为标准电信号。,执行器：接收调节器输出的控制信号，将其转换为直线位移或角位移来改变调节阀开度（流通面积），以控制物料流量，实现对参数自动控制。,概论,电动仪表输入、输出信号： II 型 010mADC 0 2VDC 转换电阻 R=200 III型 420mADC 1 5VDC 转换电阻 R=250,0.21.0kg/cm2 或 0.02 0.1MPa,气动仪表输入、输出信号,2、仪表之间联系信号，信号的传输方式，传输误差计算。,概论,信号的传输方式,仪表之间长距离传输：电流 仪表之间
3、或内部短距离传输：电压,传输误差： 电流、电压损失在内阻及导线上的信号,概论,3、两线制变送器与四线制变送器相比结构特点及优点。,优点,节省材料和安装费用。 利于加安全防爆栅，适于易燃易爆场合。 电气零点与机械零点分开，提高了抗干扰能力。,ri,电源,接收仪表,E,r,RB,RL,I0,二线制传输,变送器,接收仪表,X,四线制传输,本质安全防爆系统的充要条件,危险现场使用的仪表是本质安全防爆仪表。 现场仪表与非危险场所之间电路连接必须经过安全栅。,4、本质安全防爆系统的组成，本安防爆的充要条件，本安防爆仪表的特点，防爆标识的含义,概论,本质安全防爆系统的组成,概论,本安防爆仪表的特点,采用安全
4、设计，保证在异常状态下，电路不会产生火花。限流、限压、限能。,防爆标识+应用场所+引燃温度,防爆标志,例1、EX ia II B T5 含义,例2：应用于煤矿0区危险场所， 引燃温度不低于950C，选用何种仪表，写出防爆仪表标志,例3：应用于工厂，C级爆炸性气体环境，气体引燃温度不低于1100C，写出防爆仪表标志,5、安全栅的种类、电路工作原理,概论,安全栅的种类：齐纳安全栅和变压器隔离式安全栅,齐纳安全栅电路工作原理,限制从安全侧到危险侧的高危能量。 利用齐纳二极管击穿电压特性进行限压，利用电阻进行限流。,变压器隔离安全栅工作原理 通过变压器切断安全侧串入的高压，通过限压限流电流进一步限制流
5、入危险侧能量。,概论,检测端隔离式安全栅,执行端隔离式安全栅,第一章 模拟式调节器,1、调节规律（P、PI、PD、PID）及其特点，作用方式,2、PID参数的确定方法,3、基型调节器输入电路、PI电路分析，输入输出关系式的推导。,5、积分饱和产生原因、消除措施、抗积分饱和电路分析,4、软手操、硬手操电路分析，公式推导,1、调节规律（P、PI、PD、PID）及其特点，作用方式,第一章 模拟式调节器,调节规律（P、PI、PD、PID）及其特点,P调节特点：快速有余差。,PI调节特点：能消除余差，调节速度较快，有超调。,PD调节：超前调节，减小超调。,PID调节：整定PID参数使被调参量既快又稳且无
6、余差到设定值。,作用方式：正作用与反作用。,温度控制系统框图,电开阀，调节冷水水量来控制水箱温度，调节器的作用方式； 调节管道蒸汽流量来控制锅炉温度，调节器的作用方式。,第一章 模拟式调节器,例：420mA 比例调节器，输入从4 8mA DC变化，输出从 4 14mA DC变化， =？,（1）P调节,比例增益,比例度,2、PID参数的确定方法,第一章 模拟式调节器,（2）PI调节,第一章 模拟式调节器,理想,例：PI调节器，输入偏差为2mA时，输出变化量为4mA，之后积分作用输出变化量为8mA时所用时间为90秒，比例度和积分时间常数为多少？,实际PI调节,积分增益,控制点偏差及精度,第一章 模
7、拟式调节器,例：控制精度为0.2的III调节器，最大电流偏差。,（3）PD调节,输出响应,微分增益,第一章 模拟式调节器,测量信号 指示线路,测量信号 指示线路,输入电路,PD电路,PI电路,输出电路,硬手操 电路,软手操 电路,测量 指示,给定 指示,指示单元,控制单元,15V,输出指示,420mA,一、电路组成,第一章 模拟式调节器,3、基型调节器输入电路、PI电路分析，输入输出关系式的推导。,第一章 模拟式调节器,基型调节器输入电路分析,为何采取差动式输入 为何要进行电平移动 推导过程采用放大器虚短虚断及叠加定理等电路理论。,第一章 模拟式调节器,PI电路分析,叠加定理，复域分析,4、软
8、手操、硬手操电路分析，公式推导,第一章 模拟式调节器,软手操电路,硬手操电路,第一章 模拟式调节器,5、积分饱和产生原因、消除措施、抗积分饱和电路分析,第二章 变送器,1、由变送器组成框图推导出输入输出的关系；由输入输出的关系说明如何调零、零点迁移、调量程。,2、电容式差压变送器组成，各个环节输入输出特性，电路功能，由整机表达式，说明如何调整零点调整量程。,4、热电偶温度变送器组成，各个环节输入输出特性，电路功能，由整机表达式，说明如何调整零点调整量程。,5、热电阻温度变送器组成，各个环节输入输出特性，电路功能，由整机表达式，说明如何调整零点调整量程。,6、电气转换器输入输出信号关系，工作原理
9、,3、扩散硅差压变送器电路分析，信号转换,1、由变送器组成框图推导出输入输出的关系；由输入输出的关系说明如何调零、零点迁移、调量程。,由叠加定理和反馈控制理论,当X=X max，调整量程机构变F，使Y=Y max。,调量程,调零,零点迁移,当X min=0调整调零机构，变Z0，使y=y min 。,当X min0调整调零机构，变Z0，使y=y min 。,第二章 变送器,例：DBW-III，温度测量范围01000，对应输出电流为4 20mADC。 （1）画出输出电流I0与温度t的关系曲线。 （2）写出输入与输出的关系式。 （3）温度为750 ，输出电流=？输出电流为12mADC时，测量温度=？
10、 （4）温度测量范围为1001000时，重新画出（1）曲线，计算（3）。,第二章 变送器,3、电容式差压变送器组成，各个环节输入输出特性，电路功能，由整机表达式，说明如何调整零点调整量程。,测量部分,差压变为电容,第二章 变送器,转换放大部分,差动输出,整机表达式,差压最小，调整调零电位器，变 使I0=4mA,差压最大，调整量程电位器，变 ， 使I0=20mA,电容-电流转换电路分析,3、扩散硅差压变送器电路分析，信号转换,第二章 变送器,量程单元：信号综合，零点调整，量程调整，非线性反馈，热电偶冷端温度补偿。 断线报警，限压限流保护,整机表达式,零点调整，量程调整。,4、热电偶温度变送器组成
11、，电路功能，由整机表达式，说明如何调整零点调整量程。,放大单元,V,第二章 变送器,为何需要线性化？线性化思想方法。,为何要进行冷端温度补偿？补偿思想方法。,量程单元：信号综合，零点调整，量程调整，输入线性化，线性反馈。,整机表达式,零点调整，量程调整方法。,5、热电阻温度变送器组成，电路功能，由整机表达式，说明如何调整零点调整量程。,（1）输入回路如何实现线性化。线性化电路分析。,第二章 变送器,（2）为何热电阻采用三线制接入输入回路。补偿电路分析,消除导线电阻影响。,补偿支路补偿电流与热电阻电流相等。,第二章 变送器,6、电气转换器输入输出信号关系，工作原理,工作原理:力矩平衡原理,420
12、mA DC 转换为 20100 kPa标准气压信号。,第三章 运算器与执行器,1、电动执行器的组成、功能，输入输出特性,2、伺服放大器电路分析,3、执行机构的组成与功能,4、气动执行机构的组成与工作原理,7、电气阀门电位器的结构与工作原理,6、直线阀、等百分比阀流量特性，适合场合,5、气动执行器的组合方式，选择原则,将调节器输入的直流电流信号线性地转换成位移量。,各个功能模块功能。,第三章 运算器与执行器,1、电动执行器的组成、功能，输入输出特性,2、伺服放大器电路分析,第三章 运算器与执行器,3、执行机构的组成与功能,第三章 运算器与执行器,作用是将伺服放大器输出的电功率转换成机械转矩,改变
13、阀杆的位置。同时将阀位转换为反馈电流。,第三章 运算器与执行器,4、气动执行机构的组成与工作原理,工作原理,气动执行机构的组成： 执行机构和调节机构,第三章 运算器与执行器,5、执行器与阀门组合方式适合场合,（a）,（b）,（c）,锅炉冷水阀及控制方式选（）；锅炉蒸气阀及控制方式选（）；管道燃料气流量阀及控制方式（）,当工作气源中断时，气动信号消失，阀门的位置应是最经济、 安全的。,6、直线阀、等百分比阀流量特性，适合场合,第三章 运算器与执行器,直线阀,对数流量特性阀,第三章 运算器与执行器,7、电气阀门电位器的结构与工作原理,第三章 运算器与执行器,工作原理 气压-位移反馈系统。电/气转换
14、器输出的气压信号推动执行机构位移。同时阀杆位移经过反馈机构回馈至电气转换器。,第四章 可编程数字调节器,1、KMM可编程数字调节器的组态。,2、KMM可编程数字调节器的输入信号功能,5、天然气压力控制系统组态图绘制，组态表填写方法,6、锅炉炉温液位控制系统组态图绘制，组态表填写方法,3、KMM可编程数字调节器的输出信号功能,4、KMM可编程数字调节器的运算处理功能,用户按工艺流程和控制要求，在其中选用所需模块，按一定规则将这些模块连接起来，即“组态”，实现控制任务。,1、KMM可编程数字调节器的组态。,第四章 可编程数字调节器,F002：输入处理。输入信号温度补偿、压力补偿、开方及数字滤波等。
15、,F004（ TBL1、TBL2、TBL3）输入信号线性化。折线生成。,2、KMM可编程数字调节器的输入信号功能,第四章 可编程数字调节器,第四章 可编程数字调节器,决定输出通道。 确定输出端子与内部信号之间的连接关系。填写输出处理数据表。,3、KMM可编程数字调节器的输出信号功能,第四章 可编程数字调节器,运算模块组态:将运算模块与内部信号进行组合连接，生成用户程序。 模块参数设置：所选模块内部参数设置。,基本数据F001，输入处理F002，PID运算数据F003，折线处理F004，可变参数F005，输出处理F006,运算单元编号F101-F130 ：组态图连线转换为微机识别的语言。,4、K
16、MM可编程数字调节器的运算处理功能,第四章 可编程数字调节器,模块参数设置,运算模块组态,第四章 可编程数字调节器,基本数据：指定调节器控制类型，运算周期，是否有通信等 。,第四章 可编程数字调节器,PID运算数据F003：确定PID运算参数，控制参数等。,百分比型变量,时间型变量,可变参数F005 指定在运算处理中使用的系数、变量等。 PV高低限设置。,第四章 可编程数字调节器,将运算模块与内部信号进行组合连接，生成用户程序。,运算单元编号F101-F130,第四章 可编程数字调节器,编程步骤： （1）根据生产工艺的要求，选择被控参数、控制参数和检测参数，进行控制方案设计。 （2）画出控制系统控制流程图。 （3）设计绘制模块组态图（软连接图）。 （4）根据组态图填写控制数据表、运算模块连接关系表。 （5）用编程器将控制数据写入用户EPROM中。 （6）将
