第三章-3数字式调节器(2017)
富士电机 PXG数字式温度调节器 <微型控制器X> 说明书
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
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按键操作注意事项／异常时的操作
·报警功能若未正确设定，在仪表发生异常时将无法正确输出 报警，因此运行前请务必进行动作确认。 ”或“ ”。在更换传感器 ·输入断线时，将显示“ 时，请务必先切断电源。
ͳܦ (ᩱឧ) ࠚۘ ൣ᭦ ᭦ ᭦ ᛂ᧫ ߶ᜈᦠ͇ ͳܦ (ൣᆷ) ePXG4 ̀ᛪ ePXG4 ̀ᛪ
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·请不要堵塞本仪表的周围，以免影响散热。 ·请不要堵塞端子上方的通风孔。 ·PXG9型调节器请将安装配件安装到本体中央的安装孔。
-2-
ಕэὙۆᄯ߶ᜈ(පࣰލҸ߶ᜈ) ϙன߶ᜈௐణܷϙᝇ˝ՓՐʽழϙன30˚
●温度传感器与达到或可能产生下表所示电压值的场所之间， 应保持下表所示的爬电距离及空间距离。 若无法确保上述条件，则可能无法达到EN61010标准中承诺 的安全性能。
使用电压或发生电压 [Vrms或Vdc] 最高50 最高100 最高150 最高300 300以上 空间距离(mm) 0.2 0.2 0.5 1.5 爬电距离(mm) 1.2 1.4 1.6 3.0
注意
设置时的注意事项
设置时，请注意避开下列场所。 ·使用时环境温度超过0～50℃范围的场所 ·使用时环境湿度超过45～85%RH范围的场所 ·温度急剧变化，容易结露的场所 ·产生腐蚀性气体 ( 特别是硫化气体、氨等 ) 、可燃性气体的 场所 ·对本体直接产生振动、冲击的场所 ·受水、油、化学药品、蒸汽、热气侵袭的场所 (浸水后会导致漏电、火灾等危险，请送至销售店接受检查) ·粉尘、盐分、铁粉较多的场所 ·感应干扰较大、容易产生静电、磁场、噪声的场所 ·受阳光直射的场所 ·由于辐射热等产生热积蓄的场所
毕业设计----数字式音量调节器
数字式音量调节器摘要：本文主要讲述了３３１０型双声道数字式音量调节器的原理，设计思路，电路的结构和组成．实际使用上说明，此调节器具有多音源输入，操作简单，电路稳定和价钱便宜等优点．具有较强的稳定和实用性．一．设计任务与要求：１）设计一个数字式的音量自动调节电路。
要求有两个外部操作按键：即音量自动增加按键S1（或用“+”表示）和音量自动减少按键S2（或用“-”表示）。
２）按键S3：即按下静音键时，音响设备不发声。
３）刚按通电源时，音响设备处于一个适中的位置。
二．案的选择与论证方案一：使用单片机系统作为核心,用以控制整个音量控制器电路的输出。
优缺点：单片机为主的电路其外围电路相对简单，其单片机的功耗低，失真小音量衰减围控制在-95.5dB～+31.5dB，克服了电位器在旋动时产生噪声和寿命短的缺点。
但其成本较高，而且软件的稳定性比较低。
方案二：使用ＶＭＯＳ管组成的音量控制电路。
优缺点：使用ＶＭＯＳ管组成控制电路，其电路与音响装置和遥控电路接口简单。
但其ＶＭＯＳ管的寿命比较短。
而且成本比较高。
方案三：机械式音量控制器优缺点：对信号输入端直接接入电位器，通过滑动电位器来改变其输入电平。
其电路结构简单。
但控制音量大小对整个电路影响很大：由于调节过程中输入阻抗发生了变化，整个电路的输入阻抗不能匹配在最佳状态，从而使小音量放音时声场很窄。
并且在改变音量时的滑动噪声也会一起放大。
其性能不能令人满意。
根据课程设计的要求, 总结三方案的特点,本人选择方案二。
三．方案一的原理框图１.电路的主要元件的选择数字式音量控制电路基本上由稳压电源电路，音源输入选择电路，主控制电路，显示电路和遥控电路组成。
稳压电源：电源选用三组交流电源输入，分别是一组９伏和两组１２伏。
信号源输入切换控制电路：使用集成电路ＣＳ３３１０，四路信号源输入的切换由四个继电器来实现主控制电路：由单片机ＡＴ８９Ｃ５１为主控制芯片。
显示电路：由四个南色光ＬＥＤ数码管组成,用于指示音量值和音源输入值。
TJNB6000变频器使用说明书2017版.pdf
目录第一章安全注意事项与检查 (5)1.1 安全注意事项 (5)1.2 开箱之后检查 (6)第二章安装及配线 (7)2.1 使用环境 (7)2.2 安装方向与空间 (7)2.3 配线 (8)2.4 主回路端子 (9)2.5 控制回路端子 (9)2.6 接线注意事项 (10)2.7 备用电路 (10)第三章操作键盘 (11)3.1 按键说明及功能： (11)3.2 键盘尺寸： (13)3.3 参数设定方式 (14)第四章功能参数一览表 (15)4.1控制与显示 (15)4.2输入输出端子 (17)4.3基本运行参数 (19)4.4扩展及保护功能 (20)4.6跳跃频率 (21)4.7自设定V/F曲线功能 (21)4.8 PID控制 (22)4.9程序运行 (23)4.10摆频运行 (24)4.11故障查询功能 (25)4.12变频器状态及系统参数 (26)第五章功能参数说明 (28)5.1控制与显示 (28)5.2输入输出端子 (34)5.3基本运行参数 (40)5.4扩展及保护功能 (48)5.5直流制动功能 (52)5.6跳跃频率 (53)5.7自设定V/F曲线功能 (54)5.8 PID控制 (57)5.9程序运行 (60)5.10摆频运行 (63)5.11故障查询 (64)5.12变频器状态及系统参数 (64)六、保护功能 (67)6.2 短路保护 (69)6.3输出缺相保护 (69)6.4 变频器过热保护 (69)6.5 过电压保护 (69)6.6 欠电压保护 (69)6.7参数设置错误 (69)6.8 变频器外部故障 (69)第七章异常诊断与处理 (70)第八章保养与检修 (71)8.1 检查与保养 (71)8.2 必需定期更换的器件 (72)8.3 储存与保管 (72)8.4 测量与判断 (72)第九章标准规范 (73)9.1 TJNB6000系列各种规格的额定输出电流表 (73)9.2标准规范 (76)9.3 安装尺寸 (77)第十章主回路图与附件 (78)10.1主回路及外接附件图 (78)10.2制动单元及制动电阻 (79)10.3电抗器 (80)第十一章品质保证 (82)第一章 安全注意事项与检查1.1 安全注意事项● 绝不可将交流电源接至变频器输出端U、V、W等端子。
过程控制仪表
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1．硬手动操作电路
2．软手动操作电路
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保持电路：当S4-1~S4-4全部处在断开位置时 (图 2—83)，下端浮空，UT＝UF＝0V(相对于UB而 言)，CM上的电压无放电回路而长时间保持不变，即 U03＝UM，调节器输出能长时间保持不变。（意义）
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五、执行器
（一）概述
执行器(调节阀)由执 行机构和调节机构(阀)两 部分组成。在一个过程控 制系统中，它接受调节器 输出的控制信号，并转换 成直线位移或角位移，来 改变阀芯与阀座间的流通 截面积以控制流入或流出 被控过程的流体介质的流 量，从而实现对过程参数 的控制。
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Uo=±N1(Ui1-1) ±N2(Ui2-1) ±N3(Ui3-1) ±N4(Ui4-1)+ Up ----(2-139) 式中 Uo ——输出信号 Ui1~ Ui4 ——输入信号 N1~N4 ——运算系数（0.005~5） Up ——偏置电压（-9v~+9v）
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(二)比例微分(PD)电路
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微分增益KD=n=10 微分时间TD=nRPDCD =KDRPDCD
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(三)比例积分(PI)电路
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电动单元组合仪表，简称DDZ仪表。经历了I型、 II型(均已停产)、III型和S型等产品系列。由于其 信号传输、放大、变换、处理比QDZ仪表方便，又 便于远传，易于与计算机联用，所以在过程控制工 程中应用很广，而QDZ现已较少使用。 以微处理器为核心的可编程调节器是于80年代问世 的一种新型数字过程控制仪表(智能仪表)，在工业 生产过程自动化中得到了广泛的应用。
控制仪表与计算机控制装置周泽魁化学工业出版社课后答案
第一章1-1控制仪表和自动控制系统有什么关系？（P1自动控制系统和控制仪表）控制仪表与装置是实现生产过程自动化必不可少的工具。
为了提高控制系统的功能，还可以增加一些仪表，如显示器、手操器等。
而为了改善控制质量还可以采用串级控制等其他更复杂的控制方案，显然，这将需要更多仪表。
实际所采用的仪表，可以是电动仪表，气动仪表等各种系列的仪表，也可以是各种控制装置，所有这些仪表或装置都属于控制仪表与装置范畴。
显而易见，如果没有这些仪表或装置，就不可能实现自动控制。
1-3单元组合式控制仪表有哪些单元？各有哪些功能？（P2书上有各单元功能以及品种）单元组合仪表分为八类：变送单元执行单元控制单元转换单元运算单元显示单元给定单元辅助单元变送单元：它能将各种被测参数，如温度、压力、流量、液位等变换成相应的标准统一信号传送到接收仪表，以供指示、记录或控制。
转换单元：转换单元将电压、频率等电信号转换为标准统一信号，或者进行标准统一信号之间的转换，以使不同信号可以在同一控制系统中使用。
控制单元：将来自变送单元的测量信号与给定信号进行比较，按照偏差给出控制信号，去控制执行器的动作。
运算单元：它将几个标准统一信号进行加、减、乘、除、开方、平方等运算，适用于多种参数综合控制、比值控制、流量信号的温度压力补偿计算等。
显示单元：它对各种被测参数进行指示、记录、报警和积算，供人员监视控制系统和生产过程工况之用。
给定单元：它输出统一标准信号，作为被控制变量的给定值送到控制单元，实现定值控制。
给定单元的输出也可以供给其他仪表作为参考基准值。
执行单元：它按照调节器输出的控制信号或手动操作信号，操作执行元件，改变控制变量的大小。
辅助单元：辅助单元是为了满足自动控制系统某些要求而增设的仪表，如操作器、阻尼器、限幅器、安全栅等。
操作器用于手动操作，同时又起手动/自动的双向切换作用；阻尼器用于压力或流量等信号的平滑、阻尼；限幅器用于以限制信号的上下限值；安全栅用来将危险场所与非危险场所隔开，起安全防爆作用。
2017汽车电器与电子技术作业答案课后答案
汽车电器与电子技术作业参考答案目录绪论和蓄电池 (2)第三章作业 (8)第四章作业 (11)第五章作业： (15)第六章作业 (17)第七章悬架 (19)第八章作业 (20)第九章作业 (20)第十章作业 (22)第十一章作业 (23)第十二章作业 (24)第十三章作业 (26)绪论和蓄电池1汽车电器设备的特点：低压、直流、单线制、负极搭铁2汽车电源系统由（蓄电池）和（发电机）组成。
3蓄电池的作用：起动时供电；发电机发电不足时供电；发电机过载时供电；吸收瞬变过电压；4蓄电池的组成（填空）。
：极板组、隔板、电解液、外壳等5蓄电池的化学反应方程式（填空）。
PbO2+Pb+2H2SO4充电放电→2PbSO4+2H2O6画图分析铅蓄电池的充、放电特性。
见教材18页图2-10和图2-11。
充电特性：分析由于恒流充电，单位时间内所生成的硫酸量相等，所以电解液相对密度随时间逐渐上升。
蓄电池的端电压在充电开始后迅速上升，（这是因为充电时活性物质和硫酸的化学作用，首先是在极板的孔隙中进行的，生成的硫酸使电解液的相对密度增大，故端电压迅速上升）。
新生成的硫酸不断的向周围扩散，当继续充电至极板孔隙内析出的硫酸量与扩散的硫酸量达到平衡时，蓄电池的电压随着电解液相对密度的上升而相应增高。
充电接近终了时，蓄电池端电压达到2.3V-2.4V时极板上的活性物质几乎全部恢复位二氧化铅和铅，继续通电电解液中的水开始分解，产生氢气和氧气，以气泡形式剧烈放出，出现“沸腾”状态。
因为氢离子在极板上与电子结合不是瞬时而是缓慢的，于是靠近负极板积存大量的正离子H+，使溶液和极板之间产生附加电位差约0.33V，因而单格电压升高到2.7V左右。
放电特性：分析由于放电过程中，电流是恒定的，单位时间内所消耗的硫酸量是相同的。
所以电解液的密度沿直线下降。
（2）端电压放电开始时，其端电压从2.1V，迅速下降，这是由于极板孔隙中的硫酸迅速消耗，比重降低的缘故。
数字PI调节器
3.4.1模拟PI调节器的数字化
按模拟系统的设计方法设计调节器
离散化 数字控制器的算法
•PI调节器的传递函数
U (s) K pis 1 Wpi (s) E ( s) s
（3-13）
PI调节器时域表达式
u (t ) K pi e(t ) e(t )dt K 1
控制对象的脉冲传递函数具有两个极点，
Im
p 1= 1 ；
z平 面
单位 圆
p2 e
Tsam / TΣn
z1 -1 0 p2 p1 R e 1
一个零点 z1，位于负实 轴上。
3.5.3 数字调节器设计 模拟系统的转速调节器一般为PI调节器： 比例部分起快速调节作用， 积分部分消除稳态偏差。 数字调节器也应具备同样的功能，因此仍选用 PI型数字调节器。
k
• 数字PI调节器算法 有位置式和增量式两种算法：
i 1
位置式算法——即为式(3-15)表述的差分 方程，算法特点是：比例部分只与当前的 偏差有关，而积分部分则是系统过去所有 偏差的累积。 位置式PI调节器的结构清晰，P和I两部分作 用分明，参数调整简单明了，但需要存储的 数据较多。
u( k ) K P e( k ) K ITsam e( i )
k
增量式PI调节器算法
i 1
u(k ) u(k ) u(k 1) KP e(k ) e(k 1) KITsame(k )
（3-17）
PI调节器的输出可由下式求得
u(k ) u(k 1) u(k )
（3-18）
u( k ) K P e( k ) K ITsam e( i )
单元二(任务二)DDZ-Ⅲ型电动调节器的组成和使用
上海石化工业学校
SPA
1
上海石化工业学校
SPA
三、控制仪表经历三个发展阶段
（一）基地式控制仪表：以指示、记录仪表为主体。 （二）单元组合式仪表中的控制单元：各单元不同
组合，构成复杂程度各异的自动检测和控制系统。
（三）以微处理器为基元的控制装置
四、控制仪表的分类：
上海石化工业学校
SPA
一、按信号形式分：模拟式控制仪表，数字式控制仪表 1.模拟式控制仪表（使用模拟信号进行工作） （1）按能源形式分类：气动式、电动式、液动式。
上海石化工业学校
SPA
五、 控制仪表（调节器）的特点
1. 作用：对检测仪表的测量信号进行控制，以便控制 生产过程的自动地正常进行，使被控变量达到预期的 要求。
2.发展趋势：
与计算机技术相结合，数字化、集成化、模块化、
表格化、通信功能和自诊断功能，方便控制大规模连
续自动化生产。
六、模拟式控制器
上海石化工业学校
SPA
（1） DDZ-Ⅲ型仪表的特点
①采用国际电工委员会（IEC）推荐的统一标准信号。 输出信号为4-20mA DC,控制室联络信号为1-5V DC,信号 电压和电流间转换电阻为250欧。 ②广泛采用集成电路，可靠性提高，维修工作量减少。 ③Ⅲ型仪表统一由电源箱供给24V DC电源，并有蓄电池作 为备用电源。 ④整套仪表可构成安全火花型防爆系统。 ⑤自动和手动的切换以双向无扰动的方式进行的。
SPA
在模拟式控制器中，所传送的信号形式为连续的模拟信 号。目前应用的模拟式控制器主要是电动控制器。
（一）基本构成原理及部件
1.比较环节
将给定信号与测量信号 进行比较，产生一个与它们 的偏差成比例的偏差信号。
数字式调节器
硬件组成与选型
主控制器
选择高性能的微控制器或数字信号处 理器作为主控制器，负责数据处理和 指令输出。
01
02
输入模块
根据需要配置各种类型的传感器输入 模块，如模拟输入、数字输入等。
03
输出模块
根据需要配置各种类型的输出模块， 如模拟输出、数字输出、PWM输出等。
特点
高精度、高可靠性、易于编程和 调试、可实现复杂控制算法等。
工作原理
输入信号
数字式调节器的输入信 号可以是模拟量或数字 量，如温度、压力、流
量等。
采样与转换
输入信号通过采样和模 数转换，转换为微处理 器能够处理的数字信号。
算法处理
微处理器根据预设的控 制算法对数字信号进行 处理，输出相应的控制
信号。
参数等的精确控制。
科研实验
在科研实验中，数字式调节器 可用于实现各种实验参数的精
确控制和数据采集。
02
数字式调节器与模拟式调节器的比较
精度与稳定性
精度
数字式调节器采用数字信号处理，精 度较高，不易受到温度、湿度等环境 因素的影响；而模拟式调节器由于受 到电子元件的限制，精度相对较低。
稳定性
数字式调节器由于具有自我修正和校 准功能，稳定性较好；模拟式调节器 则容易受到电路参数变化的影响，稳 定性相对较差。
智能家居
数字式调节器将更多应用于智能 家居领域，如智能空调、智能照 明、智能安防等，提升家居生活 的舒适度和安全性。
新能源与节能环保
在新能源开发和节能环保领域， 数字式调节器将发挥重要作用， 如太阳能逆变器控制、风力发电 系统调节、节能空调控制等。
过程控制系统教学大纲精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版教学大纲英文课程名称：Process Control课程编号：0201508总学时：48 （其中理论课学时：44 实验学时：4）总学分：3先修课程：微机原理与接口技术、自动控制理论Ⅰ、检测仪表及检测技术适用专业：自动化开课单位：电子信息与控制工程学院自动化教研室执笔人：张新荣审校人：刘星萍一、课程教学内容第一章绪论第一节过程控制系统的组成及其分类简单控制系统的组成；控制系统按照给定信号分类；按照控制结构分类。
第二节过程控制系统的特点第三节过程控制系统的质量指标第四节过程控制系统的发展概况自动化控制系统的几个发展时期的时间。
第二章被控过程的数学模型第一节概述建立被控过程数学模型的目的；被控过程数学模型的类型。
第二节解析法建立过程的数学模型单容水槽过程、双容水槽过程数学模型机理建模方法；液阻、液容的概念；阶跃响应曲线特点；有时延单容水槽过程、有时延双容水槽过程数学模型；多容过程数学模型。
第三节响应曲线辨识过程的数学模型由对象阶跃响应曲线用作图法及两点法确定对象的传递函数。
第三章变送单元第一节概述变送的基本概念。
各种差压变送器结构、原理、特点。
第三节温度变送器温度变送器组成、工作原理及线性化原理。
第七节微型化、数字化和智能化变送器变送器的发展趋势；各种微型化、数字化和智能化变送器的结构、原理。
第四章调节单元概述调节器基本概念；PID控制规律；各控制规律的特点；参数改变对控制质量的影响。
第一节 DDZ—Ⅲ型调节器DDZ-Ⅲ型调节器输入部分；PI部分；PD部分；硬手动；软手动电路；输出部分工作原理。
第二节改进型调节器抗积分饱和调节器；微分先行PID调节器；比例微分先行PID调节器。
第三节数字式调节器数字式调节器组成、特点、应用。
第五章执行单元第一节概述执行器的作用；执行器的分类。
第二节电动执行机构电动执行机构结构、工作原理。
第三节气动执行机构气动执行机构结构、工作原理、作用形式。
第四节气动薄膜调节阀调节阀的工作原理；调节阀的分类；调节阀的选择。
《过程控制与自动化仪表(第2版)》课后答案
数
G0
(s)
=
H
(s)
Q1
(s)。
R1 q1
h
R2
R3
q2
q3
解：假设容器 1 和 2 中的高度分别为 h1 、 h2 ，
根据动态平衡关系，可得如下方程组：
⎧⎪∆q1 ⎪
−
∆q2
=
C
d ∆h1 dt
(1)
⎪⎪∆q2
−
∆q3
=
C
d
∆h2 dt
(2)
⎪⎪⎨∆q2 ⎪
=
∆h R2
(3)
⎪ ⎪∆q3 ⎪
=
∆h2 R3
控制器的外形结构、面板布置、操作方式等保留了模拟调节器的特征。2、与模拟调节器相 比具有更丰富的运算控制功能。3、具有数据通信功能，便于系统扩展。4、可靠性高具有自 诊断功能，维护方便。
数字式控制器的硬件电路由主机电路，过程输入通道、过程输出通道、人/机联系部件、 通信部件等。
1-（9）执行器由哪几部分组成？它在过程控制中起什么作用？常用的电动执行器与气动执 行器有何特点？ 答：执行器由执行机构和调节机构（调节阀）两部分组成。
第一章 绪论
2-（1）简述下图所示系统的工作原理，画出控制系统的框图并写明每一框图的输入/输出变 量名称和所用仪表的名称。
LC
q1 LT
h
A
q2
解：本图为液位控制系统，由对象水箱、液位检测、反馈控制回路组成，为了达到对液位（h）
控制的目的，对液位进行检测，经过液位控制器来控制调节阀，从而调节 q1 的流量达到液
=
⎛ ⎜⎜ C ⎝
d∆h dt
−
∆q1
+
2
∆h R2
(自动控制原理)第三章3
KP值（ 值）适中
经过少数几个减幅振荡后，逐渐趋于稳定，有一 定的静差。 静差——当系统稳定运行时，设定值和运行参数之 间的差值。
问：纯比例调节可以消除静差吗？
2、 I控制——积分控制
KI代表积分速度。当输入偏差是常数A时：
当偏差存在时，输出信号将随时间增长。 当偏差为零时，输出才停止变化而稳定在某一值上。 用积分控制器组成控制系统可以达到无余差。
室外温度补偿特性
根据室外温度变化，全年自动调节控制室内温度
3.3.2 软件控制器
1.直接数字控制器(DDC)
2.计算机控制系统的基本控制算法
3.可编程控制器(PLC-Programmable Logic Controller ) 4.现场控制单元的软件结构
1.直接数字控制器(DDC)
1)DDC系统具有如下的特点：①计算机运算速度快，能分
3、 D控制——微分控制
加入微分控制的目的：防止出现超调现象。 微分控制方法：输出量与输入偏差对时间的微分成 正比。——根据被控参数变化的快慢进行调节，属 超前控制。
微分控制： TD为微分时间
TD值过大
系统反应过于灵敏，调节时间长，余差大，有时 甚至会出现大幅振荡。
TD值过小 微分作用不明显，超调量大。 TD值适中
②不完全微分PID控制算法。普通的PID控制算式，对具有高频扰
动的生产过程，微分作用响应过于灵敏，容易引起控制过程振荡，
降低调节品质。尤其是计算机对每个控制回路输出时间是短暂的， 而驱动执行器动作又需要一定时间，如果输出较大，在短暂时间 内执行器达不到应有的相应开度，会使输出失真。为了克服这一 缺点，同时又要微分作用有效，可以在PID控制输出串入一阶惯
性环节，这就组成了不完全微分PID调节器。
3第三章执行器
自动化装置
执行器
3.3 气动调节阀
（一）、概述：阀体部件的种类及作用 1、直通双座阀
外形图
剖面图
自动化装置
执行器
3.3 气动调节阀
（一）、概述：阀体部件的种类及作用 1、直通双座阀
结构
特点
流量系数大 可调范围大 关闭时，泄漏量大 阀座可以上下倒臵，阀 芯可以正反安装 不平衡力小，需要的执 行机构输出力小
气动执行机构
自动化装置
执行器
3.1 概述
气动、电动、液动执行器的对比
气动执行机构
气动执行机构的主要缺点就是：响应较慢，控制精 度欠佳，抗偏离能力较差，这是因为气体的可压缩 性，尤其是使用大的气动执行机构时，空气填满气 缸和排空需要时间。但这应该不成问题，因为许多 工况中不要求高度的控制精度和极快速的响应以及 抗偏离能力。
自动化装置
执行器
3.2 电动调节阀
电动调节阀是工业自动化过程控制中的重要执行单元仪表。 随着工业领域的自动化程度越来越高， 正被越来越多的应用 在各种工业生产领域中。 与传统的气动调节阀相比具有明显的优点：节能（只在工作 时才消耗电能），环保（无碳排放），安装快捷方便（无需 复杂的气动管路和气泵工作站）。 电动调节阀一般包括驱动器，接受驱动器信号（0-10V或420MA）来控制阀门进行调节，也可根据控制需要，组成智 能化网络控制系统，优化控制实现远程监控。
自动化装置
执行器
3.1 概述
气动、电动、液动执行器的对比
电动执行机构主要应用于动力厂或核动力厂，因为在高压水系统需要一个 平滑、稳定和缓慢的过程。电动执行机构的主要优点就是高度的稳定和用 户可应用的恒定的推力，最大执行器产生的推力可高达225×103kgf，液 动执行器能达到这么大推力，但液动执行器造价要比电动高很多。电动执 行器的抗偏离能力是很好的，输出的推力或力矩基本上是恒定的，可以很 好的克服介质的不平衡力，达到对工艺参数的准确控制，所以控制精度比 气动执行器要高。如果配用伺服放大器，可以很容易地实现正反作用的互 换，也可以轻松设定断信号阀位状态（保持/全开/全关），而故障时，一 定停留在原位，这是气动执行器所作不到，气动执行器必须借助于一套组 合保护系统来实现保位。
第三章数字式电液调节系统DEH
• DEH控制系统设有TPC保护，阀位限制和快卸负 荷等多种保护。还可设定一次调频死区。
• DEH控制系统有汽机远控，汽机自动和汽机手动 三种运行方式。
• DEH进入ATC控制方式时，DEH控制系统可根据 热应力计算结果，自动设定目标，选择合适的速 率或负荷率对机组进行全自动控制。
东芝DEH基本原理
手动调节 通过VCC卡直接调阀门开度，从而调节转速。
二、负荷调节原理
自动调节 转速回路：一次调频 负荷回路：负荷精确等于给定值 调节级压力回路: 平稳相应负荷 快速克服主蒸汽压力内扰
手动调节 同转速调节
作业： 1、简述DEH的组成。 2、简述DEH的功能。 3、简述西屋DEH的转速和负荷控制原理。
PLANT COM 厂级计算机控制 ATC OA-ATC 目标值：操作员给
变化率：选小 ATC-CCS ATC-ADS ATC-PLANT COM 对信号变化速
率进行监视
TPC 主汽压力控制 炉侧出现故障，关小调节阀门，防
异常
湿蒸汽进入汽轮机
RB 快速减负荷
三、自动监视与控制
内容：机组，DEH装置本身
2）中压缸冲转 –热启 冲转前旁路投入 BYPASS ON
IV 0-2600rpm IV转速调节器 IV/TV 2600rpm 切换 运行人员按“TV”，IV保持不变，
过程控制系统课件第四章调节单元
u = KC e
即调节作用是以偏向存在为前提条件，不可能
做到无静差调节。
在实际的比例控制器中，习惯上使用比例度δ来表 示比例控制作用的强弱。
所谓比例度就是指控制器输入偏向的相对变化 值与相应的输出相对变化值之比，用百分数表示。
( e / u )100%
em axem in um axum in
式中e为输入偏向；u为控制器输出的变化量； 〔emax - emin〕为输入的最大变化量,及输入量程； 〔umax –umin〕为输出的最大变化量，即控制器 的输出量程。
DDZ-Ⅲ型基型调节器 模拟式控制器用模拟电路实现控制功能。其开展 经历了Ⅰ型〔用电子管〕、Ⅱ型〔用晶体管〕和Ⅲ 型〔用集成电路〕。
1 DDZ-Ⅲ型仪表的特点4～20mA.DC； 内给定信号：1～5V.DC； 测量与给定信号的指示精度：±1％； 输入阻抗影响：≤满刻度的0.1％； 输出保持特性：－0.1％〔每小时〕； 输出信号：4～20mA.DC； 调节精度：±0.5％； 负载电阻：250～750Ω。
1 比例调节规律 比例控制数学表达式 ：
u(t)Kce(t)
u(t)为调节器输出的增量值， e(t) 为被控参数与给定值之差。
纯比例调节器的阶跃响应特性
❖ 比例控制的特点
❖ 控制及时、适当。只要有偏向，输出立即成比 例地变化，偏向越大，输出的控制作用越强。
控制结果存在静差。因为，假如被调量偏向为 零，调节器的输出也就为零
比例度:
( e / u )100%
em axem in um axum in
假如控制器输入、输出量程相等，那么:
u
e100% 1 100%
umax
u
KC
比例度除了表
过程控制与自动化仪表(第3版) 第3章 思考题与习题
3） S 1 ~ S 2 为自动、软手动、硬手动联动切换开关。 （4）图 3‐1 所示输入电路的输入/输出关系为Vo 1 2(Vs Vi )，试问：推导这一关系 的假设条件有哪些？当输入导线电阻不可忽略时，还有上述关系吗？请证明你的结论。
图 3-1 输入电路图
答： 假设运算放大器是理想的即输入阻抗无穷大，T 点和 F 点同电位， VT V F 。 当输入导线电阻不可忽略时： 1 VF V01 VB Vi -VF 0 VF 2 （3-2） Rr Rr Rr 0-VT VS VT VT VB （3‐3） Rr Rr Rr
图 3-2 加法运算的实现过程
加法运算程序为 LD X 1 ；读取 X 1 数据 LD X 2 ；读取 X 2 数据 + ；对 X 1 、 X 2 求和 ST Y1 ；将结果存入 Y1 ； END ；运算结束 （9）执行器由哪几部分组成？它在过程控制中起什么作用？常用的电动执行器与气 动执行器有何特点？
q V A 0
2g (p1 p 2 ) r
（3-4）
式中， 为流量系数，它取决于调节阀的结构形状和流体流动状况，可从有关手册查 A 阅或由实验确定； 0 为调节阀接管截面积； g 为重力加速度； r 为流体重度。 （15）什么是调节阀的流量特性？调节阀的理想流量特性有哪几种？它们各是怎样 定义的？调节阀的工作流量特性与阻力系数有关， 而阻力系数又是怎样定义的？它的大小 对流量特性有何影响？ 答： 1）理想流量特性：在调节阀前后压差固定的情况下得出的流量特性称为固有流量特 性，也叫理想流量特性。 2）常用理想流量特性：直线流量特性、等百分比（对数）流量特性、快开特性。 3）直线流量特性是指流过调节阀的相对流量与阀门的相对开度成直线关系。等百分 比流量特性是指单位行程变化所引起的相对流量变化与该点的相对流量成正比关系。 快开
第三章5节励磁调节原理
(0)发电机运行状态——静态稳定极限b
P U G I cos U G I (cos G cos sin G sin ) Q U G I sin U G I (sin G cos cos G sin )
I sin I d (U G cos G U cos ) / X e I cos I q U G sin G / X d
电磁型励磁调节器
电子型励磁调节器
数字型励磁调节器 机电型励磁调节器的任务是调节电压，其调节线圈中的电流与 发电机电压成正比，调节线圈中产生的磁场力作用于变阻器，从而 改变励磁机磁场电阻以达到调节电压的目的。 由于它操作中需要克服摩擦力，故而具有不灵敏区
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1 励磁调节器的发展历程
主控制单元输出的数字量数据装入到计数寄存器，同步电 压经过隔离、电平转换，在电压过零点处形成正脉冲，加到 Gate端，使计数器开始计数（作减法），计数结束时输出端的 低电平信号经过转换后形成触发脉冲输出，他与同步电压过零 点间的相差的时间就是相移角
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移相触发单元
同步单元 同步 信号 移相 整流器接口 门极驱动 至晶闸管 门极 移相控制 信号
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3 调节控制的数学模型
PID调节控制的算法方程式：
1 ut K P et TI
det 0 et dt TD dt
t
K
t
0
et dt T e jT
j 0
de t 1 eKT eKT T dt T
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(0)发电机运行状态——定转子热极限
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Td (Td TS ) K d Td K d e(n) yd (n 1) xm (n) xm (n 1) xS (n) K d TS Td K d TS Td K d TS Td
比例积分运算环节：
1 y K P (e TI
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edt)
TS y(n) K p [e(n) TI
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YS100单回路调节器
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HTBJ-211单回路智能调节器
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KMK-201编程器
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EN6000B系列数字调节器
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数字式调节器的类型
定程序调节器
制造厂把编好的程序固化在调节器内的ROM中，用户 只需用开关选择相应的功能，不必编写程序。
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主机电路
CPU通常采用的是8位微处理器，它完成数据传递、 算术逻辑运算、转移控制等功能。 ROM中存放系统程序。 EPROM中存放由使用者自行编制的用户程序。 RAM用来存放输入数据、显示数据、运算的中间值 和结果值等。 CTC的定时功能用来确定控制器的采样周期，并产 生串行通信接口所需的时钟脉冲；计数功能主要用 来对外部事件进行计数。
则有：
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Yn AX n BX n1 CX n2
2) 改进型数字式PID运算式
a.不完全微分算式
微分作用采用实际微分作用
G(S ) Y (S ) X (S ) K P (1 1 TD S ) TI S 1 1 K P (1 TD S ) TD T TI S 1 S 1 D S KD KD
13:58:Βιβλιοθήκη 6过程输入通道过程输入通道包 括模拟量输入通 道和开关量输入 通道。模拟量输 入通道用于连接 模拟量输入信号， 开关量输入通道 用于连接开关量 输入信号。
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模拟量输入通道
将多个模拟量输入信号分别转换为CPU所接 受的数字量。 包括多路模拟开关、采样／保持器和A／D 转换器，如果控制器输入的是低电平信号， 还需要信号放大电路，将信号放大到A／D 转换器所需要的信号电平。 多路模拟开关将多个模拟量输入信号分别连 接到采样／保持器。它一般采用固态模拟开 关，其速度可达105点／s。
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数字式PID运算式
离散化处理
1 Y KP X T I
n i 0
dX Xdt TD dt
i
对于积分项用右式近似
X dt X
t Ts X i
i 0
n
对于微分项用右式近似
dx X n X n1 X n X n1 dt t Ts
可编程调节器
用户可以从调节器内部提供的诸多种功能模块中选择 所需要的功能模块，用编程方式把这些功能模块组合 成用户程序，写入调节器内的EPROM中，使调节器按 照要求工作。
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一、数字式调节器的PID控制算法
是数字式调节器最基本的控制算法，其 他还有超前/滞后算法、纯滞后算法、 纯滞后时间补偿算法、间歇PID控制算 法等。
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过程输出通道
过程输出通道 包括模拟量输 出通道和开关 量输出通道， 模拟量输出通 道用于输出模 拟量信号，开 关量输出通道 用于输出开关 量信号。
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模拟量输出通道
模拟量输出通道依次将多个运算处理后的数字信号 进行数／模转换，并经多路模拟开关送入输出保持 电路暂存，以便分别输出模拟电压（1～5V）或电 流（4-20mA）信号。 包括D／A转换器、多路模拟开关、输出保持电路 和V／I转换器。 D／A转换器起数／模转换作用。 常采用电流型D／A转换芯片，因其输出电流小， 尚需加接运算放大器，以实现将二进制数字量转 换成相应的模拟量信号。 D／A转换芯片有8位、10位、12位等品种可供 选用。
数字仪表的优点
（1）功能丰富，更改灵活，体积小、功耗低 （2）具有自诊断功能 （3）具有数据通信功能，可以组成测控网络
数字仪表集中了自动控制、计算机及通信技术（ 3C， Control Computer Communication）。 可编程单回路调节器是数字控制仪表的典型代表， 如西安仪表厂的YS-80\YS-100，川仪18厂及上 海调节器厂的DIGITRONIK系列等。
开 关 量 出 模 拟 量 出
键盘输入
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通信接口
主机电路
主机电路是数字式控制 器的核心，用于实现仪 表数据运算处理，各组 成部分之间的管理。 主机电路由微处理器 （CPU）、只读存储器 （ROM，EPROM）、 随机存储器（RAM）、 定时／计数器（CTC） 以及输入、输出接口 （I／O接口）等组成。
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c.速度型算式
输出是增量型算式的输出值与采样间 隔时间T之比
Yn K P Ts TD n ( X n X n1 ) X n ( X n 2 X n1 X n2 ) Ts Ts TI Ts
本质上与增量型算式是相同的
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开关量输入通道
将多个开关输入信号转换成能被计算机识别的数字 信号。 开关量指的是在控制系统中电接点的通与断，或者 逻辑电平为“1”与“0”这类两种状态的信号。这 些开关量信号通过输入缓冲电路或者直接输入接口 至主机电路。 为了抑制来自现场的干扰，开关量输入通道常采用 光电耦合器件作为输入电路进行隔离传输，使通道 的输入与输出在电气上互相隔离，彼此间无公共连 接点，因而具有抗共模干扰的能力。
n
优点：便于计算机运算的实现 缺点：1.计算繁琐、占用的计算机内存很大 2.输出的是实际使用阀位值
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b.增量型算式
输出为两个采样周期PID输出值之差
Ts Yn K P X n TI
TS Yn1 K P X n 1 TI
TD X i ( X n X n 1 ) Ts i 0
e(i)]
i 0
n
c. 带不灵敏区的PID算式
— 在一定偏差范围内输出为0
或
(B称为不灵敏区宽度)
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d. 积分分离PID算式
—在一定偏差范围内切除积分作用
方法：PID控制算式的积分项前面乘上一个变量N
例:
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二、数字式控制器基本构成
（一）硬件系统： （二）软件系统：
一阶惯性环节的离散化后的形式:
Yn Yn1 (1 Y ' n
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TF a TS TF
b.微分先行PID算式
微分运算环节：
Td dy d dx m yd x m Td K d dt dt
Td Td y d ( n) [ y d (n) y d (n 1)] xm (n) [ xm (n) xm (n 1)] K d TS TS
结果：
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Ts yn K P X n TI
TD X i ( X n X n 1 ) Ts i 0
n
1) 基本数字式PID运算式
a.位置型算式
输出与实际控制阀的阀位相对应
Ts Yn K P X n TI TD X i ( X n X n 1 ) Ts i 0
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通信接口电路
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模拟量输入通道
采样／保持器具有暂时存储模拟输入 信号的作用。它在某一特定的时刻采 入一个模拟信号值，并把该值保持一 段时间，以供A／D转换器转换。 A／D转换器的作用是将模拟信号转换 为相应的数字量。 常用的A／D转换器有逐位比较型、 双积分型和V／F转换型等几种。
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模拟量输入通道
逐位比较型A／D转换器的转换速度最快， 一般在104次／s以上，缺点是抗干扰能力 差。 其余两种A／D转换器的转换速度较慢，通 常在100次／s以下，但它们的抗干扰能力 较强。 A／D转换器的位数有
8位、10位、12位（二进制代码） 1 1 3 位、 4 位（二／十进制代码）
2 2
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Td (Td TS ) K d Td K d y d ( n) y d (n 1) x m ( n) xm (n 1) K d TS Td K d TS Td K d TS Td
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微先分行PID算式
偏差计算：
e(n) yd (n) xS (n)
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人／机联系部件
人／机联系部件一般置于控制器的正面和侧面。 正面板的布置类似于模拟式控制器，有测量值和给 定值显示器、输出电流显示器、运行状态（自动／ 串级／手动）切换按钮、给定值增／减按钮和手动 操作按钮等，还有一些状态显示灯。 侧面板有设置和指示各种参数的键盘、显示器。 显示器常使用固体器件显示器，如发光二极管、荧 光管和液晶显示器等。 在有些控制器中附带后备手操器。
其中，
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TD TF KD
1 1 K P (1 TD S ) TI S 1 TF S
1 1 G( S ) K P (1 TD S ) TI S 1 TF S
位置型理想PID算式 :
TD Ts n Y ' n K P X n X i ( X n X n1 ) TI i 0 Ts
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模拟量输出通道
V／I转换器将1～5V的模拟电压信号转换成 4～20mA的电流信号。 多路模拟开关与模拟量输入通道中的相同。 输出保持电路一般采用S／H集成电路，也可 用电容和高输入阻抗的运算放大器构成。