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1、1一、课程设计的目的与要求：1.认知控制系统的设计和控制仪表的应用过程。2.了解过程控制方案的原理图表示方法（SAMA 图） 。3.掌握数字调节器 KMM 的组态方法，熟悉 KMM 的面板操作、数据设定器和 KMM 数据写入器的使用方法。4.初步了解控制系统参数整定、系统调试的过程。二、设计正文：（一）设计实验设备：KMM 数字调节器、KMM 程序写入器、PROM 擦除器、控制系统模拟试验台（二）设计内容：对如图 1 所示的天然气压力控制系统，要求对罐内压力进行单变量定值控制。储罐压力经压力变送器测量后，由 KMM 模入通道 2 送至调节器中。调节器输出AO1 经电/气转换器控制气动式调节阀，
2、控制罐内压力。（三）设计步骤：天 然 气储 罐KM PI/P天 然 气 供 气 管 道图 1 天 然 气 压 力 控 制 系 统 流 程AO1AIR22填 写 控 制 数 据 表用 编 程 器 制 作 用 户 E P R O ME P R O M 装 入 仪 表 ， 经 调 试 修 改 投 入 运 行按 控 制 方 案 画 出 控 制 流 程 图确 定 对 可 编 程 序 调 节 器 的 要 求绘 制 组 态 图（四）设计内容：1、由控制要求画出控制流程图：控制要求：当调节器的给定值 SP 和测量值 PV 之偏差超过给定的监视值（15%）时，调节器自动切换至手动（M）方式。在偏差允许的范围内（
3、15%） ，允许切入自动（A）方式。控制系统 SAMA 流程图如图 2：3T R A C KA / MA III TK IH / LO RTM AM图 2 控制系统 S A M A 图A O 1A I R 2P TI / Pf ( x )2、确定对可编程序调节器的要求:控制系统要求一路模拟量输入（模入）通道输入压力信号，一路模拟量输出（模出）通道输出控制信号控制压力调节阀。而 KMM 具有 5 路模入通道、3 路模出通道（其中第一路模出通道 AO1 可另外同时输出一路 420mA 电流信号） ，可满足本系统控制要求。3、绘制 KMM 组态图：KMM 系统组态图是根据图 2 绘制的如图 3 :（
4、下页）4、填写控制数据表：KMM 的组态方式是填表式组态方法，要根据控制要求画出 KMM 组态图并由组态图按 KMM数据表格式填写控制数据表，为制作用户 EPROM 作准备。KMM 组态通过填入以下 7 个数据表格实现。4压力L I M2P I D 11输入处理A I R 2A I 2L S P 1P P A R 10 . 0H L M3P P A R 11 0 0 . 0M A N4A O 1O R7M O D9N O T6A N D8D M S5O F FS P 1P 0 0 0 1O F FO F FM S WP 1 0 0 1A S WP 1 0 0 2P P A R 31 5 %P
5、P A R 40 . 0图 3 K M M 组态图A O 2S P 1P 0 0 0 1基本数据表(F001-01-)项目 代码设定范围 代码 数据 省缺值PROM 管理编号 指定的四位数 01 0003 0运算操作周期 1、2、3、4、5 02 2调节器类型 0、1、2、3 03 0PV 报警显示 PID 编号 1、2 04 1调节器编号 150 05 1上位计算机控制系统 0、1、2 06 0上位机故障时切换状态 0、1 07 0PROM 管理编号：作芯片记号，指定一个四位数。运算操作周期：1100ms；2200ms；3300ms；4400ms；5500ms。调节器类型：01PID(A/M
6、)1；1PID(C/A/M)；22PID(A/M)；32PID(C/A/M)。上位计算机控制系统：0无通信；1有通信（无上位机） ；2有通信（有上位机） 。上位机故障时切换状态：0MAN 方式；1AUTO 方式。5输入处理数据表（F002-）模拟输入数据项目 代码设定范围 代码01 02 03 04 05缺省值输入使用 0、1 01 1 0按工程显示小数点位置 0、1、2、3 02 1工程测量单位的下限值 -99999999 03 0.0工程测量单位的上限值 -99999999 04 100.0折线编号 0、1、2、3 05 0温度补偿输入编号 0、1、2、3、4、506 0温度单位 0、1
7、07 0设定（目标）温度 -99999999 08 0压力补偿输入编号 0、1、2、3、4、509 0压力单位 0、1 10 0设定（目标）压力 -99999999 11 0开平方处理 0、1 12 0开方小信号切除 0.0100.0(%) 13 1.0 0数字滤波常数 0.0999.9s 14 0.0传感器故障诊断 0、1 15 0 1输入使用：0不用；1用。按工程显示小数点位置：0无小数；11 位小数；22 位小数；3三位小数。开平方处理：0直线；0开平方处理。开方小信号切除：给 AI1AI5 设定的开方信号切除值。传感器故障诊断：0无诊断；1诊断。PID 数据表（F003-）项目 代码设
8、定范围 代码 PID 数据 缺省值01 02PID 操作类型 0、1 01 0PV 输入编号 15 02 1PV 跟踪 0、1 03 0报警滞后 0.0100.0(%) 04 1.0比例带 0.0799.9(%) 05 100.0积分时间 0.099.9min 06 1.0微分时间 0.099.9min 07 0.00积分下限 -200.0200.0(%) 08 0.0积分上限 -200.0200.0(%) 09 100.0比率 -699.9799.9(%) 10 100.0偏置 -699.9799.9(%) 11 0.0死区 0.0100.0(%) 12 0.0输出偏差率限制 0.0100.
9、0(%) 13 100.0偏差报警 0.0100.0(%) 14 10.06报警下限 -6.9106.9(%) 15 0.0报警上限 -6.9106.9(%) 16 100.0PID 操作类型：0常规 PID；1微分先行 PID。PV 跟踪：定值跟踪功能，0无；1有。折线数据表（F004-）折线数据折点 代码01 02 03X1 01X2 02X3 03X4 04X5 05X5 06X7 07X8 08X9 09X 轴X10 10Y1 11Y2 12Y3 13Y4 14Y5 15Y6 16Y7 17Y8 18Y9 19Y 轴Y10 20折线数据：缺省值是 0.0，设定范围是 0.0799.0%
10、，必须满足：xixi+1(i=19)。（注：本设计中此数据表未用。可不填写。 ）可变变量表(F005-)可使用百分型可变变量 20 个，时间型可变变量 5 个。01(百分型) 02(时间型)代码 数据 代码 数据01 0.0 0102 100.0 0203 15.0 0304 0.0 040520百分型数据：缺省值为 0.0；给定范围为：-699.0799.9%。时间型数据：缺省值为 0.00min；给定范围为：0.0099.99min。7输出处理数据表（F006-）规定模拟输出信号和数字输出信号从哪个模块引出。连接的内部信号名称输出 输出端 代码信号名 代码AO1 01 U4 U0004AO
11、2 02 SP1 P000101(模拟输出)AO3 03DO1 01DO2 0202(数字输出)DO3 03连接的内部信号缺省值为 U0000。运算模块数据表（F1-）用来规定模块的类型及模块相互之间的连接。运算式 H1 输入信号 H2 输入信号 P1 输入信号 P2 输入信号运算模块编号 名称 编号 信号名称 代码 信号名称 代码 信号名称 代码 信号名称 代码1 PID1 20 1SP1 P0001 AI2 P0402 U4 U0004 OFF P05022 LLM 11 U1 U0001 PPAR1 P01013 HLM 13 U2 U0002 PPAR2 P01024 MAN 19 U
12、3 U00035 DMS 16 1SP1 P0001 AI2 P0402 PPAR3 P0103 PPAR4 P01046 NOT 30 U5 U00057 OR 28 MSW P1001 U5 U00058 AND 27 ASW P1002 U6 U00069 MOD 45 OFF P0502 U7 U0007 U8 U0008 OFF P050210111230运算模块编号：由设计人员按模块调入顺序给出的序号。运算模块数据表参见教材：表 4-1。模块输入端能用的内部信号参见教材：表 4-2。5、用编程器制作 EPROM 根据数据表中所填写的代码和数据用 KMM 程序写入器进行编程。程序写入
13、器的具体使用方法参见附录中说明。按表格次序逐项输入数据。程序输入并检查修改完毕后，按“WRIT”、 “ENT”键，将程序写入 EPROM 中。写入程序后的 EPROM 移插到 KMM 调节器的用户 EPROM 中，即可进行整机和系统调试工作。8打印清单为：FOO1-01-01-0003 /本组编号为 0003 号F002-02-01-0001 /模入数据通道 1 有输入使用F002-02-13-1.0 /1%以下开方小信号切除F005-01-02-100.0 /百分型数据 100.0F005-01-03-15.0 /百分型数据 15.0F006-01-01-U0004 /U4 作为 AO1 输
14、出F006-01-02-P0001 /SP1 作为 AO2 输出F101-20-H1-P0001 /SP1 H1F101-20-H2-P0402 /AI2 H2F101-20-P1-U0004 /U4 P1F101-20-P2-P0502 /OFF P2F102-11-H1-U0001 /U1 H1F102-11-H2-P0101 /PPAR1 H2F103-13-H1-U0002 /U2 H1F103-13-H2-P0102 /PPAR2 H2F104-19-H1-U0003 /U3 H1F105-16-H1-P0001 /SP1 H1F105-16-H2-P0402 /AI2 P0402F
15、105-16-P1-P0103 /PPAR3 P1F105-16-P2-P0104 /PPAR4 P2F106-30-H1-U0005 /U5 H1F107-28-H1-P0001 /SP1 H1F107-28-H2-U0005 /U5 H2F108-27-H1-P1001 /MSW H1F108-27-H2-U0005 /U5 H2F109-45-H1-P0502 /OFF H1F109-45-H2-U0007 /U7 H2F109-45-P1-U0008 /U8 P1F109-45-P2-P0502 /OFF P26、按控制系统模拟线路原理图接线由运算放大器构成的反馈网络模拟控制对象特性，构成控制系统的模拟控制回路。系统原理接线图见图 4 所示。9K+_1 0 0 KA / D 模拟量输入通道4 . 7 u345678A O 1 I +A O 1 I -A O 1 V +A O 1 V -A O 2 V +A O 2 V -1 13 32 32 43 71+ 2 4 V0 VA I R 1 +A I R 1 -0 VI N T KC Z 61 0 0 K1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 64 7 u1
