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1、可编程调节器（数字式控制 器） l有关可编程调节器的概述 l 可编程调节器-是数字式控制仪表中较为 新型的一种。可编程调节器是以微处理机为运 算和控制核心，可由用户编制程序，组成各种 调节规律的数字式控制仪表。 l 目前，我国从国外引进或组装、并广泛使 用的产品有DK系列的KMM调节器、YS-80系 列的SLPC调节器、FC系列的PMK调节器、VI 系列的VI87MA-E调节器等。由于上述产品均 控制一个回路，因此习惯上称之为“单回路调 节器”。 可编程调节器的主要特点： 1、与模拟仪表兼容。 l2、具有极其丰富的运算、控制功能： 调节器具有30个运算单元(运算模块)和45 种运算式(即45种
2、子程序)。根据生产实际的需 要，用户只要选用相应的模块进行组态，即可 实现多种运算处理和各种过程控制，除PID控 制外，能实现前馈控制、串级控制、选择性控 制等。 l3、具有通信功能。 l4、通用性强、可靠性高、使用维护方便。 l5、编程简便。 KMM可编程调节器硬件构成原理框 图： 硬件各部分组成： CPU（中央处理单元）：KMM调节器的核心。 它接受指令，完成信息的运算、传送与控制等功 能，并通过总线与其它部分连在一起构成一个系 统，按一定的管理工作程序协调工作。 系统ROM（只读存储器）：用于存放系统管理 程序。 包括基本程序，输入输出处理程序，运 算处理程序，自诊断程序。由制造商固化在
3、系统 ROM中，用户无法改变。 用户ROM：一般采用可擦除EPROM，用于存放 用户程序，用户编程采用“离线”编程方法，使用 编程器（KMK）。 lRAM（随机存储器）：存放KMM 调节器运行 过程中可以修改的参数诸如PID参数、折线表、 可变参数（即内部信号）等，及运算过程中间结 果。 用程序输入器装 入用户EPROM 离线编程。 lA/D、D/A 转换：A/D转换是由软件来实现的， D/A转换是由硬件来完成的。 l监视定时器WDT ： 用来监视KMM调节器的 运行状态，一旦CPU异常立即用软件使其暂停 并发去报警信号，使调节器由自动转入手动操 作，保护了主机设备。 l主要性能指标： l模拟
4、量输入5点，输出4点； l数字量输入5点，输出4点； l采样周期100500ms； l运算式45种；可编程模块30个。 KMM调节器的人机接口装置 l1）操作显示面板（正面板） 正面板的输出部件有：一个显示测量值（PV ）和给定值（SP）指示表以及一个显示输出值（ MV）的指示表，四只状态指示灯和操作指示灯 ； 输入部件有： 三只工作方式选择按钮（C、A、M），两只 给定按钮（增、减），两只手操输出按钮（增、 减），一只复位按钮（R） 。 KMM调节器的面板结构 l2）数据设定器 l 有两个显示窗口和十三个数据设定键，用 以调整和显示PID参数、两个PID运算单元的 测量值PV和给定值SP、3
5、0个运算单元的输入 和输出、模拟和数字的输入和输出、也能显 示自诊断的结果和报警，显示项目都以代码 表示。 l3）辅助开关：共有六个，用于指示变更 ，数据设定，正、反作用操作等。 lSW1允许数据写入开关，当SW1置于“ON”状 ，按下数据设定器的按钮ENTRY，则数据设定 器中需要更改的参数写入RAM中。 lSW2赋初值开关。当SW2置于“ON”状时，预 先用编程器设置的初始值就被读入RAM中。 lSW3允许上位机写入开关。当SW3置于“ON” 状时允许。 lSW41号正反作用开关。指定PID1的正反作用 。当SW4置“ON”为正作用，置“OFF”为反作用 。 lSW52号正反作用开关。指定
6、PID2的正反作用 。SW6显示切换开关 KMM可编程调节器的软件系 统 lKMM调节器软件包括系统程序和应用程序。 （1）系统程序 系统程序包括基本程序、输入处理程序、运算 式程序和输出处理程序等。 基本程序是程序的主体部分由监控程序和中 断处理程序等组成 输入处理程序包括折线处理、温度压力补偿、 开方处理和数字滤波处理等子程序。 运算式程序包括算术运算、逻辑运算、PID运 算等45种子程序。每个子程序完成一种特定的运 算功能，称之为一个“运算模块”，用户最多能从 中选择30种运算模块进行组态。运算式程序是系 统程序的核心，采用子程序的形式固化于系统的 ROM中。 用程序输入器装 入用户EP
7、ROM 离线编程。 （2）应用程序（用户程序） 它又称为控制数据，是用户根据实际需 要自己编写的程序，用来调用系统程序中的某 些子程序，并按要求将它们连接起来（组态） ，以实现调节器的运算和控制等功能。 KMM调节器采用POL（表格式）语言 编制应用程序，由控制数据确定模块的调用、 运算所需的各种参数等。 一系列控制数据就构成了应用程序。 用户程序的控制数据种类：（7类） l基本数据F001 （用来指定调节器的类型、运算周期 、 是否与上位机连接等） l输入处理数据F002（指明输入处理的种类等） lPID运算数据F003 （确定PID运算的类型、控制参数等 ） l折线数据F004 （决定折线
8、表形式） l可变参数F005 （确定运算处理中使用系数、常数等 ） l输出处理数据F006（指定输出信号） l运算模块数据F101F130 （指定运算种类、运算单元的连接方式 等） 控制数据由四部分组成，结构如下： 控制数据类别（名称）FUNC由三位数字组成即 001006，101130共七大类。 代码1（C1）表示同一大类中的小类。F001F006最 多有五小类；F101F130最多有30种。 代码2（C2）表示小类中的项目，最多有20项。 数据DATA由数字或一个字母加数字组成，它表示一 个语句执行的具体内容。 KMM 可对5个模拟信号（AIR）进行折线处理 (TBL)、温度补偿(TCOM
9、P)、压力补偿(P C0MP)、开平方(SQRT)和 数字滤波(D.F)。处理 ，结果为AI，见下图： （三）KMM可编程调节器的主要功能 KMM可编程调节器具有输入处理功能、运算 处理功能、输出处理功能、自动平衡功能、自诊断 功能和通信功能。 1.输入处理功能 图中的开关若打在“0”，表示 不进行该项处理。 TBL1 T COMP P COMP SQRT DIG FILT TBL2 TBL3 1 0 0 1 0 1 0 2 1 3 AIR AI 折线处理：可用于非线性校正。 当输入信号为非线性，需要进行线性化处理时， 可使用折线表，以分段线性化来逼近需要处理的 特性。 有三个折线表：TBL1
10、3。根据用户需要定义折线 表中折点的坐标值(xi ，yi)，然后填入相应的数据 表折线数据F004。 当测量气体或蒸汽流量时，测量的准确性受流体的 温度、压力的影响。为了提高测量精度，需要进行 温度补偿和压力补偿。 温度补偿：用于气体或蒸气流量信号温度补偿： 补偿后的流量信号 = 设计温度 + 常数 实际温度 + 常数 未补偿的流量信号 压力补偿：用于气体或蒸气流量信号压力补偿： 补偿后的流量信号 = 设计压力 + 常数 实际压力 + 常数 未补偿的流量信号 编程时，将有关数值填入输入处理数据表中。 开平方：用于对节流装置的流量信号进行开平方 处理。它具有小信号切除功能，编程时将切除值 填入数
11、据表中，切除范围可在输入量程的0.0 100.0%任意选定。 数字滤波：用来消除输入信号中的随机干扰, 为 一阶惯性环节： 输出 = 1 TS + 1 输入 式中T 为滤波时间常数，范围：0.0 999.9。编程 时将T 值填入数据表中。 开平方功能的控制数据的举例： F002 01 12 1 模入1 关于开平方 需要开平方 l2. 运算处理功能 运算处理功能是KMM可编程调节器的核 心，熟练的掌握和巧妙的运用该功能是利用 KMM调节器组成各种复杂过程控制系统，并 使其具有良好使用性能的关键。 运算处理功能是依靠45种运算式、30个运 算单元和118种内部信号巧妙组合连接来实现的 。 l所谓运
12、算式实际上是将各种控制规律和运算功 能预先存储在系统ROM中的可调用的子程序。 运算式最多能进行四个输入信号的运算，其输 入与输出的函数关系为：输出=f（H1、H2、 P1、P2） l所谓运算单元是指系统中专门用以存放运算式 的存储空间。一个运算单元可以放置任何一种 运算式。每个运算单元原则上有四个输入端子 （H1、H2、P1、P2）和一个输出端子U，运算 式不同，使用的端子数也不同。 l内部信号是指运算单元软端子（虚拟代号，如 H1、H2、P1、P2）之间的联系信号（如LSP1 、PV1等）。 KMM 具有45种算法，30个运算模块(见表4-1)， 用户最多可选用30个进行组合。模块表示：
13、运算处理功能 名称 n P1 P2 Un H1H2 四个输入端：H1、H2、 P1、 P2； 一个输出端：U n ；模块序号：n 运算关系： Un = f (H1、H2、 P1、 P2) 运算模块分为7类：一般运算类、调节类、监视限 制类、选择类、逻辑类、时间类和折线处理类。 l KMM调节器有两个PID运算模块，即PID1 和PID2，它们都具有常规PID算法和微分先行 PID算法，以供用户选用。在组态时，只能选用 两种算法中的一种。 l 微分先行PID模块的给定值SP不进行微分运 算，同时无偏差死区设定环节GAP。 l PID模块还具有报警检测、积分限幅、输出 变化率限制、比率偏置运算等功
14、能。 l 与其他运算模块不同，PID运算模块还必须 设定控制参数，即比例度、积分时间、微分时 间、各报警信号的上、下限幅值、比率值、积 分限幅值、输出变化率限制值等。 l 这些控制参数称为“PID运算数据”。编程时 ，用户需按PID运算数据表F003逐项填写。同时 可通过调节器内侧面的数据设定器对这些数据 在线修改。 M A 图 3-2 PID 模块内部功能构成 1 D RATIO BIAS HMS DEVMS OR DRL GAP LMS LSP PID R/R + DEVMS PI D D/R H1 H2 （RSP） （PV） 比率 高值监视 偏置 设定值 低值监视 SP PV C 设定值 A 偏差监视 设定值 偏差死区 设定值 积分高限设定 积分低限设定 MV MV OFF ON P1 跟踪输入 （B）微分先行 PID 输出变化率 限制 MDCHG
