过程控制仪表技术PPT课件
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《过程控制及仪表》课件
2
电气指标和计量单位
电流、电压、电阻、电功率等
பைடு நூலகம்
计量单位的转换
3
仪表信号传输和处理
传感器和信号转换器
信号放大和滤波
控制系统与仪表的应用
工业自动化中的应用
航空航天中的应用
生命科学中的应用
总结
概念、原理和应用
本课件对过程控制和仪表的概念、原理和应用进行了介绍。
为学习和工作提供指导
学生可以通过本课件了解控制系统和仪表相关知识，为今后的学习和工作提供指导。
《过程控制及仪表》PPT课件
# 过程控制及仪表PPT课件 ## 简介 - 本课件主要介绍过程控制和仪表的相关知识。 - 旨在帮助学生了解控制系统和仪表的基本原理以及使用方法。
控制系统
控制系统概述
定义和分类 组成和特点
控制系统建模
系统模型 状态空间模型 传递函数模型
仪表
1
仪表概述
定义和分类
组成和特点
自动化仪表与过程控制培训课件(PPT165页)
策，使企业利益最大化。
日—月级
时—日级 分—秒级或 分—时级
小于1秒
小于1秒
决策管理与计划调度
实时优化 常规控制或高级
过程控制 操作安全与环境保护
测量、变送与执行 被控过程
过程控制与自动化仪表
14
过程控制发展概况
● 20世纪40年代前后(手工阶段)：手工操作状态，凭经验 人工控制生产过程，劳动生产率很低。
作用----在现代工业生产过程自动化中，过程控制
技术可实现各种最优的技术经济指标、提高经济效 益和劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护 环境卫生等方面起着越来越大的作用。
过程控制与自动化仪表
3
自动化仪表
自动化仪表----- 用于生产过程自动化的仪器或
设备，是实现工业企业自动化的必要手段和技术 工具。 特点----- 兼容性、统一标准
用自动化装置来管理连续或间歇生产过程的综
合性技术就称为生产过程自动化，简称为过程控制
（Process Control ）。
过程控制与自动化仪表
2
过程控制
过程控制----泛指石油、化工、电力、冶金、核能
等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产 过程自动控制，其被控量通常为压力、液位、流量、 温度、PH值等过程变量，是自动化技术的重要组成 部分。
过程控制与自动化仪表
8
考核方式
1.点名作业20% 2.试验成绩10% 3.期末考试70%
过程控制与自动化仪表
9
第一章 过程控制与自动化仪表概述
过程控制的特点
➢系统由被控过程和检测控制仪表组成
过程控制采用各种检测仪表、控制仪表和计算机等自动化工具，对整个生产过 程进行自动检测、自动监督和自动控制。检测仪表把工艺参数转换为电信号或 气信号，反映生产过程状况；控制仪表接受检测信号对过程进行控制。
日—月级
时—日级 分—秒级或 分—时级
小于1秒
小于1秒
决策管理与计划调度
实时优化 常规控制或高级
过程控制 操作安全与环境保护
测量、变送与执行 被控过程
过程控制与自动化仪表
14
过程控制发展概况
● 20世纪40年代前后(手工阶段)：手工操作状态，凭经验 人工控制生产过程，劳动生产率很低。
作用----在现代工业生产过程自动化中，过程控制
技术可实现各种最优的技术经济指标、提高经济效 益和劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护 环境卫生等方面起着越来越大的作用。
过程控制与自动化仪表
3
自动化仪表
自动化仪表----- 用于生产过程自动化的仪器或
设备，是实现工业企业自动化的必要手段和技术 工具。 特点----- 兼容性、统一标准
用自动化装置来管理连续或间歇生产过程的综
合性技术就称为生产过程自动化，简称为过程控制
（Process Control ）。
过程控制与自动化仪表
2
过程控制
过程控制----泛指石油、化工、电力、冶金、核能
等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产 过程自动控制，其被控量通常为压力、液位、流量、 温度、PH值等过程变量，是自动化技术的重要组成 部分。
过程控制与自动化仪表
8
考核方式
1.点名作业20% 2.试验成绩10% 3.期末考试70%
过程控制与自动化仪表
9
第一章 过程控制与自动化仪表概述
过程控制的特点
➢系统由被控过程和检测控制仪表组成
过程控制采用各种检测仪表、控制仪表和计算机等自动化工具，对整个生产过 程进行自动检测、自动监督和自动控制。检测仪表把工艺参数转换为电信号或 气信号，反映生产过程状况；控制仪表接受检测信号对过程进行控制。
过程控制仪表及自动化课件1.ppt
过程控制仪表及自动化
第1章 过程控制仪表的基本知识
知识目标
掌握控制仪表的信号标准及使用方法 掌握控制仪表防爆知识 理解DDZ-Ⅲ型仪表的型号含义和命名方法 掌握DDZ-Ⅲ型仪表分析方法
技能目标
能理解电动仪表采用电流信号传送和控制室采用电 压信号接线的道理 能识别控制仪表铭牌上关于型号、防爆等级的含义
防爆仪表的防爆标志为“Ex”；仪表的防爆等级标志的顺序为：防爆型式、类 别、级别、温度组别。过程控制仪表常见的防爆等级有iaIICT5 (iaIICT6)和 dIIBT3二种。前者表示II类本质安全型ia等级C级T5组；后者表示II类隔爆型B 级T3组。
℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃
防爆仪表的分级与分组，与易燃易爆气体或蒸汽的分级和分组是相对应的。
I 类：煤矿井下用电气设备 II类：工厂用电气设备
II类(工厂用)电气设备又分为8种类型。其标志如下：
隔爆型
d 增安型
e
本质安全型
i 正压型
P
充油型
O 充沙型
q
无火花型
n 特殊型
S
第8页
EXIT
过程控制仪表及自动化
在爆炸性气体或蒸汽中使用的仪表，引起爆 炸主要有两方面原因：
1.仪表产生能量过高的电火花或仪表内部因 故障产生的火焰通过表壳的缝隙引燃仪表 外的气体或蒸汽
目的：达到通用性和相互兼容性的要求，以便不同系列或 不同厂家生产的仪表能够共同使用在同一控制系统中， 实现系统的功能。
下限
上限
20kPa(0.2Kgf/cm2) 100kPa(1Kgf/cm2)
电流信号 ４－２０mA
0-10mA
负载电阻 ２５０－７５０欧 ０－１０００欧 ０－３０００欧
第1章 过程控制仪表的基本知识
知识目标
掌握控制仪表的信号标准及使用方法 掌握控制仪表防爆知识 理解DDZ-Ⅲ型仪表的型号含义和命名方法 掌握DDZ-Ⅲ型仪表分析方法
技能目标
能理解电动仪表采用电流信号传送和控制室采用电 压信号接线的道理 能识别控制仪表铭牌上关于型号、防爆等级的含义
防爆仪表的防爆标志为“Ex”；仪表的防爆等级标志的顺序为：防爆型式、类 别、级别、温度组别。过程控制仪表常见的防爆等级有iaIICT5 (iaIICT6)和 dIIBT3二种。前者表示II类本质安全型ia等级C级T5组；后者表示II类隔爆型B 级T3组。
℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃
防爆仪表的分级与分组，与易燃易爆气体或蒸汽的分级和分组是相对应的。
I 类：煤矿井下用电气设备 II类：工厂用电气设备
II类(工厂用)电气设备又分为8种类型。其标志如下：
隔爆型
d 增安型
e
本质安全型
i 正压型
P
充油型
O 充沙型
q
无火花型
n 特殊型
S
第8页
EXIT
过程控制仪表及自动化
在爆炸性气体或蒸汽中使用的仪表，引起爆 炸主要有两方面原因：
1.仪表产生能量过高的电火花或仪表内部因 故障产生的火焰通过表壳的缝隙引燃仪表 外的气体或蒸汽
目的：达到通用性和相互兼容性的要求，以便不同系列或 不同厂家生产的仪表能够共同使用在同一控制系统中， 实现系统的功能。
下限
上限
20kPa(0.2Kgf/cm2) 100kPa(1Kgf/cm2)
电流信号 ４－２０mA
0-10mA
负载电阻 ２５０－７５０欧 ０－１０００欧 ０－３０００欧
过程控制与自动化仪表PPT课件
块表示为这个环节的输出。线旁的字母表示相互间
的作用信号。
第5页6/共41页
第二节过程控制系统的组成及其分类
液位自动控制的方块图
• 方块图中， x 指设定值；z 指输出信号；e 指偏差 信号；p 指发出信号；q 指出料流量信号；y 指被 控变量；f 指扰动作用。当x 取正值，z取负值，e= x- z，负反馈；x 取正值，z取正值， e= x+ z，正 反馈。
第二节 过程控制系统的组成及其分 类
1.定值控制方法
“定值” 是恒定给定值的简称。工艺生产中，若要求控制系统的作用是使 被控制的工艺参数保持在一个生产指标上不变，或者说要求被控变量的给定值不 变，就需要采用定值控制系统。
2.随动控制系统（自动跟踪系统）
给定值随机变化，该系统的目的就是使所控制的工艺参数准确而快速地跟 随给定值的变化而变化。
第111页6/共41页
第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标
动态——被控变量随时间变化的不平衡状态 。
从干扰作用破坏静态平衡，经过控制，直到系统重 新建立平衡，在这一段时间中，整个系统的各个环节和 信号都处于变动状态之中，这种状态叫做动态。
结论：在自动化工作中，了解系统的静态是必要的，但是了 解系统的动态更为重要。因为在生产过程中，干扰是客观存 在的，是不可避免的，就需要通过自动化装置不断地施加控 制作用去对抗或抵消干扰作用的影响，从而使被控变量保持 在工艺生产所要求控制的技术指标上。
图1-11 温度控制系统过渡过程曲线
第232页8/共41页
第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指 标
解 最大偏差A＝230-200＝30℃ 余差C＝205-200＝５℃ 由图上可以看出，第一个波峰值B＝230-205＝25℃， 第二个波峰值B′＝210－205＝5℃， 故衰减比应为B:B′＝25:5＝5:1。 振荡周期为同向两波峰之间的时间间隔， 故周期T＝20-5＝15（min）
过程控制及自动化仪表总结PPT36页24326
3、执行单元
n理解气动执行器的气开、气关型式及其选择原则 n了解控制阀的流量特性的意义
主要内容
★气动执行器的结构 ★控制阀的理想流量特性
直线、等百分比（对数）、抛物线、快开 ★如何选择执行器的气开、气关？
主要从工艺生产上安全要求出发。原则是：当信号压 力中断时，应保证设备和操作人员的安全。
* 若无信号压力时，希望阀全关，则应选择气开阀；若 无信号压力时，希望阀全开，则应选择气关阀。
使被控变量保持设定值的物料量或能量。 ▪ 扰动量 除操纵变量外，作用于被控对象并引起被控
变量变化的因素。 ▪ 设定值 被控变量的预定值。 ▪ 偏差 被控变量的设定值与实际值之差。
练习题
❖ 什么是仪表的测量范围及上、下限和量程？彼此 有什么关系？
练习题
❖ 什么是仪表的测量范围及上、下限和量程？彼此 有什么关系？
2.过程参数检测技术
★流量的检测 差压式流量计：工作原理、流量基本方程式 转子流量计：工作原理、流量基本方程式、 指示值的修正
★物位的检测 差压式液位变送器的工作原理 零点迁移的含义及正、负迁移的计算
❖ 用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿? 其冷端温度补偿的方法有哪几种?
❖ 用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿? 其冷端温度补偿的方法有哪几种?
▪ 用于测量的仪表都有测量范围，测量范围的最 大值和最小值分别称为测量上限和测量下限， 量程是测量上限值和测量下限值的差，用于表 示测量范围的大小。
▪ 已知上、下限可以确定量程，但只给出量程则 无法确定仪表的上、下限以及测量范围。
练习题
❖ 什么是仪表的灵敏度和分辨率？两者间存在什么 关系？
练习题
习题：
1.某测温仪表的准确度等级为1.0级，绝对误差为 ±1℃，测量下限为负值（下限的绝对值为测量 范围的10％），试确定该表的测量上限值、下 限值和量程。 （＋90℃， －10℃， 100℃ ）
【正式版】过程控制与仪表PPT
过程控制与仪表
涡街流量计
•：
–在流体中安放一个非流线型旋涡 发生体，使流体在发生体两侧交 替地分离，释放出两串规则地交 错排列的旋涡，且在一定范围内 旋涡分离频率与流量成正比的流 量计。
涡街流量计
温度补偿一体型涡街流量计还带有温度传感器，可以直接测量出饱和蒸汽的温度并计算出压力，从而显示饱和蒸汽的质量流量。
在流体中设置三角柱型旋涡发生体，则从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡门旋涡，如右图所示，旋涡列在 旋涡发生体下游非对称地排列。
• 涡街流量计主要用于工业管道介质流体的流量测 式中 K--流量计的仪表系数，脉冲数/m3（P/m3）。
Tn，T--分别为标准状态下和工况下的热力学温度，K；
的1/3，与涡街流量计作成一体，不仅不需要另外附加一段直管段，还可以降低对工艺管直管段的要求，安装非常方便。 ◆电源DC24V或锂电池3.
量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参 管道内体积流量qv为
其特点是压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。
补偿、瞬时流量显示和累积流量积算功能。 高温（350℃）、强振动（≤1g）的恶劣工况下使用
显示仪表智能流量显示仪，具有稳压补偿、瞬时流量显示和累积流量积算功能。 K除与旋涡发生体、管道的几何尺寸有关外，还与斯特劳哈尔数有关。 防护等级IP65 7MPa范围，压力变送器的量程选择1MPa即可。 qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr (2) 防护等级IP65 我公司在饱和蒸汽测量中采用明通仪表生产的VA型压电式涡街流量变送器，由于涡街流量计量程范围宽，因此，在实际应用中，一般 主要考虑测量饱和蒸汽的流量不得低于涡街流量计的下限，也就是说必须满足流体流速不得低于5m/s。 LUCB型插入式涡街 由上式可见，VSF输出的脉冲频率信号不受流体物性和组分变化的影响，即仪表系数在一定雷诺数范围内仅与旋涡发生体及管道的形 状尺寸等有关。 K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 (3) ◆材质不锈钢, 铝合金
涡街流量计
•：
–在流体中安放一个非流线型旋涡 发生体，使流体在发生体两侧交 替地分离，释放出两串规则地交 错排列的旋涡，且在一定范围内 旋涡分离频率与流量成正比的流 量计。
涡街流量计
温度补偿一体型涡街流量计还带有温度传感器，可以直接测量出饱和蒸汽的温度并计算出压力，从而显示饱和蒸汽的质量流量。
在流体中设置三角柱型旋涡发生体，则从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡门旋涡，如右图所示，旋涡列在 旋涡发生体下游非对称地排列。
• 涡街流量计主要用于工业管道介质流体的流量测 式中 K--流量计的仪表系数，脉冲数/m3（P/m3）。
Tn，T--分别为标准状态下和工况下的热力学温度，K；
的1/3，与涡街流量计作成一体，不仅不需要另外附加一段直管段，还可以降低对工艺管直管段的要求，安装非常方便。 ◆电源DC24V或锂电池3.
量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参 管道内体积流量qv为
其特点是压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。
补偿、瞬时流量显示和累积流量积算功能。 高温（350℃）、强振动（≤1g）的恶劣工况下使用
显示仪表智能流量显示仪，具有稳压补偿、瞬时流量显示和累积流量积算功能。 K除与旋涡发生体、管道的几何尺寸有关外，还与斯特劳哈尔数有关。 防护等级IP65 7MPa范围，压力变送器的量程选择1MPa即可。 qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr (2) 防护等级IP65 我公司在饱和蒸汽测量中采用明通仪表生产的VA型压电式涡街流量变送器，由于涡街流量计量程范围宽，因此，在实际应用中，一般 主要考虑测量饱和蒸汽的流量不得低于涡街流量计的下限，也就是说必须满足流体流速不得低于5m/s。 LUCB型插入式涡街 由上式可见，VSF输出的脉冲频率信号不受流体物性和组分变化的影响，即仪表系数在一定雷诺数范围内仅与旋涡发生体及管道的形 状尺寸等有关。 K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 (3) ◆材质不锈钢, 铝合金
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执行器直接与控制介质接触，常常在高温、高压、深冷、高 粘度、易结晶、闪蒸、汽蚀等恶劣条件下工作，因而是过程控制 系统的最薄弱环节。如果执行器的选择或使用不当，往往会给生 产过程自动化带来困难，甚至会导致严重的生产事故。为此，对 于执行器的正确选用以及安装、维修等各个环节，必须给以足够 的重视。
若执行器是采用电动式的，则无需电／气转换器；若执行器 是采用气动式的，则电／气转换器是必不可少的。
它定义为：调节器输入偏差的相对变化量与相应输 出的相对变化量之比，用百分数表示为
e
emax emin 100 %
1.比例调节
当TI ∞、TD=0时，积分项和微分项都不起作用， 上式变为纯比例调节。
纯比例调节器的单位阶跃响应特性如图3－1所示。 由图3－1可见，纯比例调节器 的输出与输入偏差成正比， 比例增益的大小决定了比例 调节作用的强弱，Kc越大， 比例调节作用越强。
在工程上，习惯用比例度δ表示比例调节作用的强 弱。
过程控制系统
自动化071-4
第三章 过程控制仪表
3．1过程控制仪表概述
在过程控制中，常将调节器(含可编程序控制器)、 电／气转换器、执行器、安全栅等称为过程控制仪 表，它们是实现工业生产过程自动化的核心装置。
在过程控制系统中，参数检测仪表将被控量转换 成电流(电压)信号或气压信号，一方面通过显示仪 表对其进行显示和记录，另一方面则将其送往调节 器与给定信号进行比较产生偏差，并按照一定的调 节规律产生调节作用去控制执行器，以改变控制介 质的流量从而使被控量符合生产工艺要求。
DDZ是电动单元组合仪表汉语拼音的缩写，它经历了以电子 管、晶体管和线性集成电路为基本放大元件的I型、Ⅱ型和Ⅲ型 系列产品阶段。其中DDZ—I、Ⅱ型已经停产，这里主要介绍DDZ 一Ⅲ型模拟式调节器。
在此之前先对调节规律的数学描述及其特性进行一些简单 的介绍。有关调节规律对系统调节质量的影响、调节规律的选 择和调节器的参数整定将在第5章中进行详细的讨论。 3．2．1 比例积分微分调节规律
DDZ仪表应用举例：
广泛应用于冶金、电站、建筑、石油、化工等工业部门，现以
电动单元组合仪表构成的单回路反馈控制系统为例说明其应用。 如图所示：
控制系统由控制对象与电动单元组合仪表组成，对象的输出是
被控量，如温度、压力、送到显示单元指示或记录，另
3.安全栅
安全栅是构成安全火花防爆系统的关键仪表， 其作用：
一方面：保证信号的正常传输， 另一方面：控制流入危险场所的能量在爆炸 性气体或爆炸性混合物的点火能量以下，以确保 过程控制系统的安全火花性能。 本章重点介绍DDZ-Ⅲ型模拟式调节器、执行 器、电／气转换器和安全栅等控制仪表。
3．2 DDZ-Ⅲ型模拟式调节器
(6)其他功能
除了上述功能外，有的调节器还有一些附加功能，如抗积分 饱和、输出限幅、输入越限报警、偏差报警、软手动抗漂移、停 电对策等，所有这些附加功能都是为了进一步提高调节器的控制 功能。
2．执行器的作用
执行器在过程控制中的作用：
接受来自调节器的控制信号，改变其阀门开度，从而达到控 制介质流量的目的。因此，执行器也是过程控制系统中一个重要 的、必不可少的组成部分。
(3)内、外给定的选择 当调节器用于定值控制时，给定信号常由调 节器内部提供，称为内给定；而在随动控制系统中，调节器的 给定信号往往来自调节器的外部，则称为外给定。内、外给定 信号由内、外给定开关进行选择或由软件实现。
(4)正、反作用的选择 工程上，通常将调节器的输出随反馈输入的增大而增大时，称
为正作用调节器；而将调节器的输出随反馈输入的增大而减小 时，称为反作用调节器。为了构成一个负反馈控制系统，必须 正确地确定调节器的正、反作用，否则整个控制系统将无法正 常运行。调节器的正、反作用，可通过正、反作用开关进行选 择或由软件实现。
(5)手动切换操作 调节器的手动操作功能是必不可少的。在控制系 统投入运行时，往往先进行手动操作改变调节器的输出，待系 统基本稳定后再切换到自动运行状态；当自动控制时的工况不 正常或调节器失灵时，必须切换到手动状态以防止系统失控。 通过调节器的手动／自动双向切换开关，可以对调节器进行手 动／自动切换，而在切换过程中，又希望切换操作不会给控制 系统带来扰动，即要求无扰动切换。
写成传递函数形式，则为 G c(s) E U (s (s))K c(1T 1 IsTD s)
式中，第一项为比例(P)部分，第二项为积分(I) 部分，第三项为微分(D)部分； Kc——调节器的比例增益； TI——积分时间(以s或min为单位)； TD——微分时间(也以s或min为单位)。
通过改变这三个参数的大小，可以相应改变 调节作用的大小及规律。
一方面送到调节单元，与给定单元送来的给定值进行比较，调
节单元按其
电动单元
比较后的偏差，以一定的 组合仪表
控制规律发出控制命令，
控制执行单元动作，以开
大或关小调节阀的开度，
改变控制量，使被控量与
给定值相等。
目前使用的调节器以电动调节器占绝大多数，而执行器则以气 动为主，它们之间需要用电／气转换器进行信号转换。此外，智 能式电动执行器将逐渐取代常规的气动执行器而成为执行器新的 发展方向。
1．调节器的功能
一般调节器除了对偏差信号进行各种控制运算外，还需具备如 下功能：
(1)偏差显示 调节器的输入电路接收测量信号和给定信号，两者相减后的偏 差信号由偏差显示仪表显示其大小和正负。
(2)输出显示 调节器输出信号的大小由输出显示仪表显示，习惯上显示仪表 也称阀位表。阀位表不仅显示调节阀的开度，而且通过它还可以 观察到控制系统受干扰影响后的调节过程。
比例积分微分调节规律是指调节器的输出分别与输入偏差 的大小、偏差的积分和偏差的变化率成比例，其英文缩写为 PID(proportional integral derivative，PID)。 理想PID的增量式数学表达式为
u(t)K c[e(t)T 1 I e(t)d tT Ddd (te )t]
若执行器是采用电动式的，则无需电／气转换器；若执行器 是采用气动式的，则电／气转换器是必不可少的。
它定义为：调节器输入偏差的相对变化量与相应输 出的相对变化量之比，用百分数表示为
e
emax emin 100 %
1.比例调节
当TI ∞、TD=0时，积分项和微分项都不起作用， 上式变为纯比例调节。
纯比例调节器的单位阶跃响应特性如图3－1所示。 由图3－1可见，纯比例调节器 的输出与输入偏差成正比， 比例增益的大小决定了比例 调节作用的强弱，Kc越大， 比例调节作用越强。
在工程上，习惯用比例度δ表示比例调节作用的强 弱。
过程控制系统
自动化071-4
第三章 过程控制仪表
3．1过程控制仪表概述
在过程控制中，常将调节器(含可编程序控制器)、 电／气转换器、执行器、安全栅等称为过程控制仪 表，它们是实现工业生产过程自动化的核心装置。
在过程控制系统中，参数检测仪表将被控量转换 成电流(电压)信号或气压信号，一方面通过显示仪 表对其进行显示和记录，另一方面则将其送往调节 器与给定信号进行比较产生偏差，并按照一定的调 节规律产生调节作用去控制执行器，以改变控制介 质的流量从而使被控量符合生产工艺要求。
DDZ是电动单元组合仪表汉语拼音的缩写，它经历了以电子 管、晶体管和线性集成电路为基本放大元件的I型、Ⅱ型和Ⅲ型 系列产品阶段。其中DDZ—I、Ⅱ型已经停产，这里主要介绍DDZ 一Ⅲ型模拟式调节器。
在此之前先对调节规律的数学描述及其特性进行一些简单 的介绍。有关调节规律对系统调节质量的影响、调节规律的选 择和调节器的参数整定将在第5章中进行详细的讨论。 3．2．1 比例积分微分调节规律
DDZ仪表应用举例：
广泛应用于冶金、电站、建筑、石油、化工等工业部门，现以
电动单元组合仪表构成的单回路反馈控制系统为例说明其应用。 如图所示：
控制系统由控制对象与电动单元组合仪表组成，对象的输出是
被控量，如温度、压力、送到显示单元指示或记录，另
3.安全栅
安全栅是构成安全火花防爆系统的关键仪表， 其作用：
一方面：保证信号的正常传输， 另一方面：控制流入危险场所的能量在爆炸 性气体或爆炸性混合物的点火能量以下，以确保 过程控制系统的安全火花性能。 本章重点介绍DDZ-Ⅲ型模拟式调节器、执行 器、电／气转换器和安全栅等控制仪表。
3．2 DDZ-Ⅲ型模拟式调节器
(6)其他功能
除了上述功能外，有的调节器还有一些附加功能，如抗积分 饱和、输出限幅、输入越限报警、偏差报警、软手动抗漂移、停 电对策等，所有这些附加功能都是为了进一步提高调节器的控制 功能。
2．执行器的作用
执行器在过程控制中的作用：
接受来自调节器的控制信号，改变其阀门开度，从而达到控 制介质流量的目的。因此，执行器也是过程控制系统中一个重要 的、必不可少的组成部分。
(3)内、外给定的选择 当调节器用于定值控制时，给定信号常由调 节器内部提供，称为内给定；而在随动控制系统中，调节器的 给定信号往往来自调节器的外部，则称为外给定。内、外给定 信号由内、外给定开关进行选择或由软件实现。
(4)正、反作用的选择 工程上，通常将调节器的输出随反馈输入的增大而增大时，称
为正作用调节器；而将调节器的输出随反馈输入的增大而减小 时，称为反作用调节器。为了构成一个负反馈控制系统，必须 正确地确定调节器的正、反作用，否则整个控制系统将无法正 常运行。调节器的正、反作用，可通过正、反作用开关进行选 择或由软件实现。
(5)手动切换操作 调节器的手动操作功能是必不可少的。在控制系 统投入运行时，往往先进行手动操作改变调节器的输出，待系 统基本稳定后再切换到自动运行状态；当自动控制时的工况不 正常或调节器失灵时，必须切换到手动状态以防止系统失控。 通过调节器的手动／自动双向切换开关，可以对调节器进行手 动／自动切换，而在切换过程中，又希望切换操作不会给控制 系统带来扰动，即要求无扰动切换。
写成传递函数形式，则为 G c(s) E U (s (s))K c(1T 1 IsTD s)
式中，第一项为比例(P)部分，第二项为积分(I) 部分，第三项为微分(D)部分； Kc——调节器的比例增益； TI——积分时间(以s或min为单位)； TD——微分时间(也以s或min为单位)。
通过改变这三个参数的大小，可以相应改变 调节作用的大小及规律。
一方面送到调节单元，与给定单元送来的给定值进行比较，调
节单元按其
电动单元
比较后的偏差，以一定的 组合仪表
控制规律发出控制命令，
控制执行单元动作，以开
大或关小调节阀的开度，
改变控制量，使被控量与
给定值相等。
目前使用的调节器以电动调节器占绝大多数，而执行器则以气 动为主，它们之间需要用电／气转换器进行信号转换。此外，智 能式电动执行器将逐渐取代常规的气动执行器而成为执行器新的 发展方向。
1．调节器的功能
一般调节器除了对偏差信号进行各种控制运算外，还需具备如 下功能：
(1)偏差显示 调节器的输入电路接收测量信号和给定信号，两者相减后的偏 差信号由偏差显示仪表显示其大小和正负。
(2)输出显示 调节器输出信号的大小由输出显示仪表显示，习惯上显示仪表 也称阀位表。阀位表不仅显示调节阀的开度，而且通过它还可以 观察到控制系统受干扰影响后的调节过程。
比例积分微分调节规律是指调节器的输出分别与输入偏差 的大小、偏差的积分和偏差的变化率成比例，其英文缩写为 PID(proportional integral derivative，PID)。 理想PID的增量式数学表达式为
u(t)K c[e(t)T 1 I e(t)d tT Ddd (te )t]